基于學(xué)科核心素養(yǎng)下高考物理計(jì)算題備考研究

蘇瑜

(廣西南寧市東盟中學(xué)，廣西 南寧 530105)

1 引言

《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》以及《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》，是兩個(gè)非常重要的文件。前者詳細(xì)闡述了物理學(xué)科課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容等，是教師開(kāi)展日常教學(xué)活動(dòng)的重要依據(jù)。后者則是復(fù)習(xí)備考的重要文件。兩個(gè)文件都強(qiáng)調(diào)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，因此從學(xué)科核心素養(yǎng)角度探討高考物理備考工作尤為必要。

2 中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系

教育部考試中心研制的《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》，進(jìn)一步明確了高考的核心功能、考查內(nèi)容以及考查要求，回答了“為什么考、考什么、怎么考”的考試本源性問(wèn)題，從而明確給高考各科備考工作指明了明確的方向，也給出了“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人”這一教育根本問(wèn)題在高考領(lǐng)域的答案。如圖1列出了高考評(píng)價(jià)體系的構(gòu)成：

圖1 高考評(píng)價(jià)體系

其中立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)處于核心地位，彰顯高考的功能。核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)則指出了高考的考查內(nèi)容?；A(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性則是高考的要求。其中在考查內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，因此在以后的復(fù)習(xí)備考中，應(yīng)認(rèn)真研究學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)，明確學(xué)科核心內(nèi)容涵蓋的方面，吃透其內(nèi)涵，將學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容有機(jī)的滲透至備考的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

3 中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系下物理學(xué)科評(píng)價(jià)體系解讀

自動(dòng)氣象站觀測(cè)不同深度層的土壤相對(duì)濕度日變化如圖1 所示，對(duì)應(yīng)時(shí)間段的空氣溫度、空氣濕度、水平風(fēng)速、地表溫度等地面氣象因素日變化如圖2 所示。物理是研究物質(zhì)最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科，是高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的重要科目之一。在新一輪課程改革穩(wěn)步推進(jìn)下，物理學(xué)科評(píng)價(jià)體系發(fā)生微妙變化，物理學(xué)科考試內(nèi)容將體現(xiàn)以下特征：

其一，重視立德樹(shù)人。立德樹(shù)人是新一輪課程改革的重要目標(biāo)，其必然體現(xiàn)在物理學(xué)科考試內(nèi)容中。高考中會(huì)更加強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科的育人價(jià)值、科學(xué)觀的引導(dǎo)。一方面，在對(duì)物理知識(shí)、能力考查時(shí)會(huì)融入一些前沿科技，體現(xiàn)我國(guó)科技上取得的成就或重大突破，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)重要性的同時(shí)，進(jìn)一步激發(fā)起愛(ài)國(guó)情懷，增強(qiáng)其民族自信。另一方面，通過(guò)展現(xiàn)物理知識(shí)的研究過(guò)程，借助科學(xué)家的精神給學(xué)生以觸動(dòng)、啟發(fā)。同時(shí)，指引學(xué)生在分析物理問(wèn)題時(shí)應(yīng)注重尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)推理。其二，重視核心素養(yǎng)?！陡咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》中明確的闡述了物理學(xué)科核心素養(yǎng)涵蓋的方面，包括：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。這四個(gè)方面對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)應(yīng)具備的素養(yǎng)進(jìn)行高度概括。其中物理觀念強(qiáng)調(diào)了分析問(wèn)題的角度，即，從物理視角、物理知識(shí)，認(rèn)識(shí)與分析問(wèn)題。科學(xué)思維則指出在分析、解決物理問(wèn)題時(shí)應(yīng)采取的方式、方法，如構(gòu)建模型，科學(xué)推理等。探究是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的一項(xiàng)重要技能?？茖W(xué)探究指出了探究的步驟以及應(yīng)注意的事項(xiàng)，以保證探究結(jié)論的正確性?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任則從學(xué)習(xí)態(tài)度與道德層面對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提出的要求。上述內(nèi)容會(huì)體現(xiàn)在高考中的不同題型之中。其三，重視關(guān)鍵能力。高考評(píng)價(jià)體系中將關(guān)鍵能力概括為思維認(rèn)識(shí)能力群、實(shí)踐操作能力群、獲取知識(shí)能力群。其中思維認(rèn)識(shí)能力群強(qiáng)調(diào)學(xué)生在分析問(wèn)題時(shí)對(duì)問(wèn)題的理解深度以及解決問(wèn)題應(yīng)用的思維。實(shí)踐能力群則指學(xué)生運(yùn)用所學(xué)分析問(wèn)題并進(jìn)行動(dòng)手操作的能力。獲取知識(shí)的能力強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，提煉出解決問(wèn)題的有用信息。從這一層面來(lái)看，高考中會(huì)出現(xiàn)更多新穎類型的習(xí)題，同時(shí)，更加重視對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的考查。其四，重視基礎(chǔ)知識(shí)?；A(chǔ)知識(shí)是學(xué)生解決問(wèn)題知識(shí)的重要依據(jù)，是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。高考中仍會(huì)重視對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的考查，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)本質(zhì)的理解以及運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的靈活性。

基于以上，回到考試上來(lái)，一份試卷好不好，一道試題好不好，要看它是否能夠?qū)崿F(xiàn)它的預(yù)定功能與目標(biāo)。通過(guò)解讀，我們基本明確了考查路徑，即在核心價(jià)值引領(lǐng)下，以關(guān)鍵能力為抓手，依托必備知識(shí)和具體情境，考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展水平。其實(shí)，學(xué)科素養(yǎng)，就是核心價(jià)值、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)的整合，這就是“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”，知識(shí)服從于能力的考查。

4 學(xué)科核心素養(yǎng)下高考物理計(jì)算題分析

4.1 高考案例

（2020 年全國(guó)三卷第25 題）如圖2，相距L=11.5m 的兩平臺(tái)位于同一水平面內(nèi)，二者之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)，其速度的大小v可以由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)定。質(zhì)量m=0.1kg 的載物箱（可視為質(zhì)點(diǎn)），以初速度v0=5.0m/s 自左側(cè)平臺(tái)滑上傳送帶。載物箱與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10，重力加速度取=10m/s2。

圖2 2020 年全國(guó)三卷第25 題示意圖

（1）若v=4.0m/s，求載物箱通過(guò)傳送帶所需的時(shí)間；

（2）求載物箱到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)所能達(dá)到的最大速度和最小速度；

（3）若v=6.0m/s，載物箱滑上傳送帶Δt=s 后，傳送帶速度突然變?yōu)榱?。求載物箱從左側(cè)平臺(tái)向右側(cè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，傳送帶對(duì)它的沖量。

4.2 核心素養(yǎng)下的案例分析

本題應(yīng)用到的知識(shí)有運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、動(dòng)能定理知識(shí)、動(dòng)量定理知識(shí)等，需要學(xué)生運(yùn)用物理觀念選定正確的研究對(duì)象、參考系，分析物體之間的相互作用、運(yùn)動(dòng)關(guān)系、功能關(guān)系構(gòu)建對(duì)應(yīng)的物理方程。其中，載物箱的運(yùn)動(dòng)分析是關(guān)鍵，不僅體現(xiàn)了物理觀念，物理過(guò)程，更要求學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力，進(jìn)行科學(xué)的推理與論證，而這剛好體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中的“科學(xué)思維”?？碱}設(shè)計(jì)了三個(gè)問(wèn)題，從學(xué)生所學(xué)的傳送帶模型基本分析、典型問(wèn)題出發(fā)，層層遞進(jìn)，設(shè)置不同的條件，以考查學(xué)生的實(shí)際分析能力和情景處理能力。考題要求學(xué)生對(duì)于陳述性知識(shí)（概念，如沖量）和程序性知識(shí)（技能與方法、解題步驟）有清晰、準(zhǔn)確的掌握，并能用準(zhǔn)確的語(yǔ)言作答，能很好地鍛煉學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度”。另外，該題目解題方法不止一種，學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇對(duì)應(yīng)的解題方法，如圖像法，很好的鍛煉了學(xué)生的“科學(xué)探究”素養(yǎng)以及創(chuàng)新能力。

4.3 案例解答

（1）v0＞v，載物箱滑上傳送帶做勻減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)減速至與傳送帶相同的速度時(shí)間為t1，則v=v0-at1，umg=ma，此時(shí)的位移s=v0t1-at12，代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得t1=1s，s=4.5m。之后載物箱做速度為4m/s 的勻速直線運(yùn)動(dòng)，t2=（L-s）/v,則t=t1+t2=2.75s。

（2）當(dāng)載物箱滑上傳送帶后一直做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)的速度最小，設(shè)為vmin，當(dāng)載物箱滑上傳送帶后一直做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)的速度最大，設(shè)為vmax.

（3）傳送帶的速度為v=6.0m/s 時(shí)，v0＜v＜vmax，載物箱先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，加速度大小仍a。v=v0+at3，解得t3=1s，勻加速的位移x1=v0t3+at32，代入數(shù)據(jù)解得x1=5.5m，又Δt＞t3，表明其將做t4=（Δt-t3）的勻速運(yùn)動(dòng)。勻速運(yùn)動(dòng)的位移x2=vt4=0.5m，此時(shí)其距離右平臺(tái)的距離為x=L-x1-x2=5.5m。傳送帶速度變?yōu)榱悖d物箱將做勻減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理可得mv2＞μ mgx，表明載物箱減速至右側(cè)平臺(tái)仍有速度，設(shè)為v末，則，解得v末=5m/s，減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t5=(v-v末)/a=1s。由動(dòng)量定理可知，在水平方向上有I1=m（v末-v0），由于v末=v0=5m/s，故I1=0；豎直方向，有I2=FN（Δt+t5）=mg（Δt+t5）=625/3≈208.3N.S方向豎直向上。則在整個(gè)過(guò)程中，傳送帶給載物箱的沖量為I=I2=208.3N.S 方向豎直向上。

5 學(xué)科核心素養(yǎng)下高考物理計(jì)算題備考策略

5.1 夯實(shí)物理基礎(chǔ)

眾所周知，高考物理計(jì)算題雖然具有一定的難度，但其運(yùn)用的都是一些基礎(chǔ)知識(shí)，基本的物理原理，計(jì)算題復(fù)習(xí)備考工作中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)。一方面，在復(fù)習(xí)物理計(jì)算公式時(shí)要求學(xué)生嘗試著運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)，把握物理計(jì)算公式的來(lái)龍去脈以及適用情景、適用注意事項(xiàng)等，使其吃透本質(zhì)，而非死記硬背。另一方面，注重知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。備考時(shí)注重給學(xué)生留下自主復(fù)習(xí)的時(shí)間，可要求學(xué)生圍繞某一關(guān)鍵詞，如“能量”這一關(guān)鍵詞，運(yùn)用思維導(dǎo)圖將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)整合起來(lái)，以點(diǎn)帶面，并列出與之相關(guān)的計(jì)算公式，為其靈活用于解題中做好鋪墊。如與“能量”相關(guān)的知識(shí)有：動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律等。學(xué)生通過(guò)這些知識(shí)的應(yīng)用，能夠簡(jiǎn)化計(jì)算題的解題過(guò)程，提高解題效率。

5.2 提升邏輯推理、分析論證能力

依托物理模型，做好專題復(fù)習(xí)，尤其應(yīng)做好經(jīng)典例題的精講和拓展分析，開(kāi)闊視野和思維。復(fù)習(xí)中，不能滿足于學(xué)生聽(tīng)懂例題，更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生脫離老師后，獨(dú)立分析題目、形成解題思路、并能用語(yǔ)言獨(dú)立表達(dá)、講解甚至辨析對(duì)錯(cuò)的能力。通過(guò)學(xué)生自主講解，使學(xué)生的邏輯推理、分析論證能力得到提升，核心素養(yǎng)也將得到針對(duì)性的提升。根據(jù)學(xué)生能力情況，教師需要做好的是優(yōu)化相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，提供不同情景設(shè)置的專題訓(xùn)練，組織學(xué)生開(kāi)展相關(guān)的討論活動(dòng)，將物理知識(shí)考查與核心素養(yǎng)培養(yǎng)融入到訓(xùn)練習(xí)題中，以達(dá)到鞏固學(xué)生所學(xué)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升的重要目的。

5.3 規(guī)范解題思維過(guò)程

高考評(píng)價(jià)體系中的創(chuàng)新點(diǎn)之一就是明確了要基于學(xué)科真實(shí)情境的命題框架?！盁o(wú)情境不成題”，對(duì)于物理學(xué)科，自然現(xiàn)象情境、生活實(shí)踐問(wèn)題情境、物理學(xué)史情境、學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境，等等，都是基礎(chǔ)知識(shí)和分析綜合能力考查的載體。因此，認(rèn)真審好題，結(jié)合題目設(shè)定條件，從情景切入，理清過(guò)程，構(gòu)建物理模型，是解好物理計(jì)算題的基本思維流程，也是計(jì)算題解題訓(xùn)練的重中之重。在平時(shí)的教學(xué)和解題訓(xùn)練中，應(yīng)重視學(xué)生規(guī)范思維的培養(yǎng)，形成良好的答題習(xí)慣，進(jìn)一步形成思維的有序性，將能極大提高學(xué)生的解題能力和分析問(wèn)題的能力。

6 總結(jié)

高考物理計(jì)算題為拉分較為嚴(yán)重的題型。高考復(fù)習(xí)備考中為提高學(xué)生解答計(jì)算題的能力與水平，應(yīng)做好《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》內(nèi)容的學(xué)習(xí)，把握高考物理規(guī)律的方向，在物理學(xué)科核心素養(yǎng)下有針對(duì)性的開(kāi)展物理計(jì)算題備考工作，促進(jìn)學(xué)生備考質(zhì)量的進(jìn)一步提升。