中學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)考核項(xiàng)目的重新分類
——基于T型教學(xué)法與科學(xué)的T型思維

曾 哲

(武漢市青山區(qū)武鋼三中 湖北 武漢 430000)

1 基于T型思維的物理學(xué)考核項(xiàng)目的重新分類

科學(xué)是對(duì)自然界人類未知現(xiàn)象的探索.基于實(shí)驗(yàn)對(duì)未知現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和對(duì)發(fā)現(xiàn)的未知現(xiàn)象的應(yīng)用而產(chǎn)生的發(fā)明不斷地推進(jìn)人類文明的進(jìn)步.在實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(通過實(shí)驗(yàn)獲得自然界是怎樣的)的同時(shí)，人類嘗試?yán)斫鈱?shí)驗(yàn)現(xiàn)象(回答自然界為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象)而產(chǎn)生認(rèn)知、生成理論.對(duì)較微觀的自然現(xiàn)象的獲得在有限程度上能夠幫助理解相對(duì)宏觀的自然現(xiàn)象.而理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋和預(yù)測(cè)作用進(jìn)一步指導(dǎo)和輔助實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用的發(fā)展.包括物理學(xué)在內(nèi)的科學(xué)在不斷向著實(shí)驗(yàn)測(cè)量更精確、理論計(jì)算更準(zhǔn)確、應(yīng)用范圍更廣泛的方向發(fā)展.

物理學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)形成的必備品格和關(guān)鍵能力.基于對(duì)物理學(xué)史的概括，筆者在“T型教學(xué)法促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)”一文中將其總結(jié)為圖1所示的科學(xué)的T型思維[1]，其主要分為實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、現(xiàn)象理解、理論預(yù)測(cè)、規(guī)律應(yīng)用4個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)圖1的4個(gè)箭頭.

圖1 科學(xué)的T型思維

具體學(xué)習(xí)到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(知識(shí)點(diǎn))在學(xué)生將來的發(fā)展中很容易遺忘，但應(yīng)該遺留下來的是科學(xué)的思維能力.科學(xué)思想方法的獲得有助于學(xué)生的自我生成，對(duì)將來可能進(jìn)行的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明有積極作用.

教育考試對(duì)物理學(xué)教學(xué)起著重要作用.傳統(tǒng)物理考試簡(jiǎn)單將物理思維能力的考核分為理論和實(shí)驗(yàn)兩類題型.筆者嘗試從科學(xué)的T型思維出發(fā)重新分類中學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)考核項(xiàng)目.根據(jù)圖1所示的科學(xué)的T型思維，筆者取消傳統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)兩種試題分類，將其增至實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、現(xiàn)象理解、理論預(yù)測(cè)、規(guī)律應(yīng)用共4類題型.

2 4類題型的具體內(nèi)容

(1)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)類試題

實(shí)驗(yàn)觀測(cè)類試題包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容.此類試題通過文字的方式描述真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程，考察考生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等能力.

【例1】某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究.物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖2所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出.在A,B,C,D,E5個(gè)點(diǎn)中，在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為______m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數(shù)字).

圖2 紙帶

此類試題題干關(guān)鍵詞：“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”“進(jìn)行探究”等.

(2)現(xiàn)象理解類試題

現(xiàn)象理解類試題是題干提供給考生一種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如“若發(fā)現(xiàn)剛好射入小孔”.考生利用已有知識(shí)去理解這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，嘗試給出合理的解釋，如給出初速度等條件.

【例2】冰棒冒煙請(qǐng)判斷其屬于何種物態(tài)變化.

【例3】如圖3所示，勁度系數(shù)κ=50 N/m的彈簧一端固定于地面上，另一端粘連物體A，物體B置于A上不粘連，A,B質(zhì)量均為1 kg且都可看做質(zhì)點(diǎn)，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對(duì)物體B施加一變力使B的加速度保持為a.若發(fā)現(xiàn)A,B一開始就分離了，求a的取值范圍.

圖3 彈簧與物體

此類試題題干關(guān)鍵詞：“若發(fā)現(xiàn)…請(qǐng)推測(cè)…”“根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果”等.

(3)理論預(yù)測(cè)類試題

理論預(yù)測(cè)類試題是根據(jù)考生所學(xué)的物理規(guī)律，在題干背景下進(jìn)行結(jié)果預(yù)測(cè).

【例4】如圖4，等邊三角形線框LMN由3根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M,N與直流電源兩端相接.已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，請(qǐng)預(yù)測(cè)線框LMN受到的安培力大小為多少？

圖4 三角形線框

此類試題題干關(guān)鍵詞：“請(qǐng)預(yù)測(cè)”“請(qǐng)預(yù)計(jì)”等.

(4)規(guī)律應(yīng)用類試題

規(guī)律應(yīng)用類試題是在題干給定的場(chǎng)景下，請(qǐng)考生應(yīng)用已學(xué)的物理規(guī)律，達(dá)到題干要求的目的.

【例5】如圖5所示，小船以大小為v(小船在靜水中的速度)、方向與上游河岸成θ的速度從O處過河，經(jīng)過一段時(shí)間，正好到達(dá)正對(duì)岸的O′處，現(xiàn)要使小船在更短的時(shí)間內(nèi)過河并且也正好到達(dá)正對(duì)岸O′處.在水流速度不變的情況下，可采取的方法是( )

圖5 例5題圖

A.θ角不變且v增大

B.θ角減小且v增大

C.θ角增大且v減小

D.θ角增大且v增大

此類試題題干關(guān)鍵詞：“可采用的方法”“欲使”“應(yīng)”等.

3 4類題型的考核權(quán)重分配

由于4類題型對(duì)應(yīng)不同的4種思維方式，其4種思維方式在發(fā)現(xiàn)與發(fā)明中均起到至關(guān)重要的作用.所以原則上考試應(yīng)該均勻分布，不應(yīng)過多偏重一種形式的思維，充分考察學(xué)生各種形式的科學(xué)思維能力.

4 2019年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試的江蘇卷與全國(guó)Ⅰ卷考核類型分布統(tǒng)計(jì)

以下對(duì)2019年全國(guó)部分新高考改革省份物理學(xué)等級(jí)考試考核類型分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì).

表1～表3為2019年高考江蘇卷物理試題，其中表1和表2為2019年高考江蘇卷物理試題第1～16題分類統(tǒng)計(jì).表3為2019年高考江蘇卷物理試題中4類題型的分布情況統(tǒng)計(jì).表4～表6為2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題，其中表4和表5為2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題第14～25及33,34題分類統(tǒng)計(jì).表6為2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題中4類題型的分布情況統(tǒng)計(jì).

表1 2019年高考江蘇卷物理試題1～8題分類統(tǒng)計(jì)

表2 2019年高考江蘇卷物理試題9～16題分類統(tǒng)計(jì)

表3 2019年高考江蘇卷物理試題4類題型分布

表4 2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題14～21題分類統(tǒng)計(jì)

表5 2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題22～25與33,34題分類統(tǒng)計(jì)

表6 2019年高考全國(guó)Ⅰ卷物理試題4類題型分布

5 2019年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試?yán)砭C全國(guó)Ⅰ卷與江蘇卷物理試題點(diǎn)評(píng)

從表4和表6的數(shù)據(jù)可以看出，2019年高考江蘇卷和全國(guó)Ⅰ卷4種類型題型分布并不均勻.在所選的兩省的試題統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)觀測(cè)類試題和規(guī)律應(yīng)用類試題相對(duì)偏少.原則上4種思維均應(yīng)進(jìn)行同樣程度的訓(xùn)練和考核，不應(yīng)偏重某種思維能力.

除此之外，筆者觀察到一些題目的關(guān)鍵詞用萬能的“則”替代.關(guān)鍵詞的不加區(qū)分會(huì)使學(xué)生并不明確自己在進(jìn)行怎樣的科學(xué)思維，只是籠統(tǒng)的在“刷題”.

筆者建議高考出題，題干提供關(guān)鍵字詞，如“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”(實(shí)驗(yàn)觀測(cè))“請(qǐng)推測(cè)”(現(xiàn)象理解)“請(qǐng)預(yù)測(cè)”(理論預(yù)測(cè))“應(yīng)采用”(規(guī)律應(yīng)用)，并用黑體或打上著重符號(hào)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，強(qiáng)化考生物理思維.考生能更加明確自己在進(jìn)行怎樣的思維，是在實(shí)驗(yàn)觀測(cè),還是在理解現(xiàn)象，還是在理論預(yù)測(cè),還是在應(yīng)用規(guī)律，使高考起到更好的引導(dǎo)作用.這樣能夠更好地促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，開發(fā)學(xué)生思維提升創(chuàng)造力，為未來可能進(jìn)行的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明奠定基礎(chǔ).