核心素養(yǎng)視角下2015—2019年全國物理高考試題探究

姚仁華

摘要：本文以2015—2019年全國高考物理試題為研究對象，基于高考對核心素養(yǎng)考查的視角，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個維度對近五年全國高考試題進行整理分析，列出試題對應(yīng)的問題情景、必備知識、關(guān)鍵能力和素養(yǎng)考查點，通過分析找出高考試題對科學(xué)素養(yǎng)考查的特點，并提出相應(yīng)的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：2015—2019年高考試題;物理學(xué)科核心素養(yǎng);教學(xué)策略

中圖分類號：G633.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2021）12-069

一、物理學(xué)科核心素養(yǎng)

2017年底，修訂后的高中各科課程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，其中《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》明確提出“高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，旨在落實立德樹人的根本任務(wù)，進一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)”[1]。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

二、 核心素養(yǎng)視角下2015—2019年全國高考試題評析

筆者查閱了大量關(guān)于核心素養(yǎng)下高考試題分析的文獻(xiàn)，全國高考物理試題一貫的風(fēng)格是穩(wěn)中有變，穩(wěn)中有新。考試對教學(xué)的指揮棒作用是無法避免的，高考尤其如此[2]?；诖?，本文著眼2015—2019年全國高考物理試題的分析和研究，力圖在較長的時間周期中把握核心素養(yǎng)立意下的高考試題的特征，以期指導(dǎo)我們教學(xué)和備考，使教學(xué)更貼近核心素養(yǎng)的習(xí)得和提升，使備考更高效。

1.核心素養(yǎng)下試題分析的要素框架

高考試題考查的是“必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價值”，同時也明確了高考試題的載體——情境。學(xué)生能根據(jù)物理情境進行建模，能根據(jù)事實和結(jié)論探究物理問題并解釋、交流，能堅持實事求是的原則養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度。基于此，筆者提出了如下分析高考試題的框架。

2.核心素養(yǎng)下2015—2019年全國高考物理試題分析

結(jié)合上面的分析框架，筆者整理了2015—2019年全國高考物理試題，限于篇幅所限，本文僅列出2015年全國高考試題分析表格的式樣。

3.高考對核心素養(yǎng)的考查評議

通過對近五年全國高考試題的分析，我們可以看出，高考通過試題情境全面地考查了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個層面，下面從核心素養(yǎng)的四個層面進行評議。

（1）從概念和規(guī)律入手，重點考查物理觀念

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識。學(xué)業(yè)質(zhì)量評價水平是適用高考考查的評價水平，其中對于物理觀念這一核心素養(yǎng)的要求是“理解所學(xué)的物理概念和規(guī)律及其相互關(guān)系，能正確解釋自然現(xiàn)象，綜合應(yīng)用所學(xué)的物理知識解決實際問題”[3]。2015年全國高考Ⅰ卷第19題通過阿拉果“圓盤實驗”來考查學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)。題目通過“圓盤實驗”考查學(xué)生對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解，學(xué)生只有對電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件理解到位，并且能夠聯(lián)系課本上渦流、電磁驅(qū)動等實際問題，才能明白這個實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，這是一道考查學(xué)生物理觀念的好題。

（2）從模型建構(gòu)入手，突出考查科學(xué)思維

科學(xué)思維指的是模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新等，其中模型建構(gòu)是一種非常重要的科學(xué)思維，學(xué)生在理解物理觀念的基礎(chǔ)上，通過推理分析，剔除次要因素，把握本質(zhì)要素，把問題情境中的實際模型構(gòu)建成物理模型，從而著手分析解決問題。經(jīng)歷這一思維過程對學(xué)生邏輯思維能力的提升以及科學(xué)素養(yǎng)的提高具有至關(guān)重要的作用。2019年全國高考物理Ⅱ卷第19題是一道力和曲線運動的問題。學(xué)生在完成這道試題的過程中，首先需要把實際的滑雪模型類比到平拋運動的物理模型中，結(jié)合圖像，通過推理又可以得知，滑雪者并不是做平拋運動，但仍然可以通過運動分解的角度單獨研究滑雪者在豎直方向上運動和受力，再結(jié)合滑雪者落在斜面的特點，求解水平方向的位移。解答本題需要完成的推理過程如下圖2：

（3）從證據(jù)的解釋入手，靈活考查科學(xué)探究

科學(xué)探究主要包括四個因素，即問題、證據(jù)、解釋、交流。高考實驗題對科學(xué)探究素養(yǎng)的考查，不僅僅局限于課本實驗現(xiàn)成的操作和結(jié)論，更多的是通過實際實驗中的問題，要求學(xué)生結(jié)合問題情境，對證據(jù)做出合理地解釋，2016年全國物理新課標(biāo)Ⅰ卷第22題就靈活地考查了學(xué)生科學(xué)探究中的解釋素養(yǎng)。在這道實驗題中，學(xué)生要結(jié)合問題中實驗數(shù)據(jù)，由受力分析、牛頓定律和運動學(xué)公式得出電源使用的頻率，也就是基于證據(jù)給出解釋。在平時的教學(xué)過程中，我們都是沒有考慮空氣阻力，并且給定電源頻率進行計算。這個問答結(jié)合實際情況提出問題，并且反向設(shè)問，由結(jié)果倒推實驗條件，對學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)進行了充分的考查。

（4）從生活現(xiàn)象和現(xiàn)代科技入手，著力考查科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

我們生活在現(xiàn)代社會，我們國家的科技正在飛速向前發(fā)展，影響和改變著每個公民的科學(xué)素養(yǎng)。如何能夠可持續(xù)地發(fā)展、如何最大限度地減少技術(shù)發(fā)展帶來的環(huán)境問題等等，都需要我們用科學(xué)的態(tài)度去認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，并具備社會責(zé)任。結(jié)合我們國家航天技術(shù)的飛速發(fā)展，通過試題考查學(xué)生科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)，鼓勵學(xué)生投身科學(xué)研究，以科學(xué)成就實現(xiàn)人生價值、報效國家。2015年全國高考物理Ⅰ卷第21題以“嫦娥三號”登月探測器登陸月球表面作為考查背景，向?qū)W生介紹著陸過程，學(xué)生結(jié)合萬有引力知識以及力和運動的分析可以選出正確選項。在解答試題的過程中，學(xué)生也清楚掌握了登月的過程和相應(yīng)的力和運動過程。學(xué)生了解到我們國家航天工程的進展、知道復(fù)雜的登月過程也和我們學(xué)習(xí)的知識緊密相關(guān)、萌生出國家自豪感、希望自己也能通過學(xué)習(xí)更多科學(xué)知識投身科學(xué)研究。恰逢我們國家正在進行的“嫦娥五號”登月取樣和返回地球?qū)嶒?，教師在講解的過程中，適當(dāng)介紹我國航天的重大成就，學(xué)生也會興致高昂，并形成一種使命感和責(zé)任感。

三、基于核心素養(yǎng)分析的教學(xué)策略

結(jié)合對2015—2019年全國高考試卷的分析，下面提出如何在平時教學(xué)和高考備考過程中落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1.引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷自主建構(gòu)，深刻理解物理觀念

物理觀念所涉及的概念和規(guī)律，都是經(jīng)過科學(xué)思維的加工凝練而成，有些還具有高度抽象的特點。如果我們的教學(xué)只是停留在讓學(xué)生背下、記住這些概念和規(guī)律，學(xué)生必然囫圇吞棗、不知所云，更談不上理解和運用。因此，在概念和規(guī)律的教學(xué)中，深刻理解必然需要經(jīng)歷自主建構(gòu)這一過程。首先，學(xué)生要參與到概念、規(guī)律的形成和推導(dǎo)過程中來，教師在課堂教學(xué)過程中，需要適當(dāng)加以引導(dǎo)，由學(xué)生討論、交流，推導(dǎo)。其次，要進一步清晰地理解和掌握概念的內(nèi)涵和外延、概念與概念之間的關(guān)系與區(qū)別、規(guī)律的使用范圍和因果關(guān)系等等，還需要在實際問題中加以消化和吸收。學(xué)生自主建構(gòu)也包括自主在實踐中解決問題，形成清晰的物理觀念。最后，當(dāng)一組概念和規(guī)律群學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生以思維導(dǎo)圖的方式加以概括總結(jié)，從而形成系統(tǒng)的物理觀念。

2.合理設(shè)置問題情境，著力培養(yǎng)科學(xué)思維

問題情境是知識的載體，解決問題本身就經(jīng)歷了科學(xué)思維。巧妙設(shè)計好問題情境，有助于學(xué)生由淺入深地去思考和解決問題，這個過程就是物理建模和解答模型的過程。因此，精心合理地設(shè)置問題情境，有助于學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如教師在講解帶電粒子在圓形磁場中運動問題，首先教師提出的問題情境可以是帶電粒子沿半徑方向進入圓形磁場，學(xué)生通過分析，得知粒子必然沿半徑方向射出，再找到圓心、畫出軌跡、求出半徑和運動時間。接著教師可以設(shè)置粒子以某一速度從圓上某點沿各個方向射入圓形磁場，要求學(xué)生求解粒子的射出范圍。學(xué)生通過作圖，觀察到粒子的入射和出射點構(gòu)成軌跡是圓的一條弦，如何找到粒子的最遠(yuǎn)出射點呢？在一個軌跡圓中最長的弦長是什么呢？通過這一系列問題情境的鋪墊和引導(dǎo)，學(xué)生就能順利地解答并掌握圓形磁場中帶電粒子運動的臨界問題。

3.經(jīng)歷科學(xué)探究過程，形成科學(xué)探究意識

科學(xué)探究包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素，學(xué)生探究意識的形成，科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)從來不應(yīng)該是紙上談兵，教師要帶領(lǐng)學(xué)生走進實驗室，親歷實驗探究的全過程，只有這樣，才能讓學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處。教師在實驗教學(xué)的過程中，要有意引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，并基于問題進行實驗方案的設(shè)計，在實驗過程中能正確、規(guī)范地操作和記錄并分析數(shù)據(jù)。只要這樣，學(xué)生才能真正形成科學(xué)探究的意識，而不僅僅是停留在做實驗題的層面。

4.關(guān)注科技發(fā)展的動態(tài)，滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

在近些年的高考物理試題中，頻頻見到科學(xué)技術(shù)前沿的一些研究和工程，諸如“引力波”“人造太陽”“天眼”“北斗導(dǎo)航”“嫦娥登月”等等。這既有當(dāng)今世界科技最新發(fā)現(xiàn)，也有我國科學(xué)技術(shù)的突破和大科技工程的開展實施。教師在進行備課時，當(dāng)遇到此類問題情境的時候，可以詳細(xì)查閱和了解其中的科學(xué)知識。在進行授課的過程中，要有意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我國的重大科技成果，落實“立德樹人”的根本任務(wù)。同時，教師要講清問題中涉及的科學(xué)本質(zhì)，樹立學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]黃恕伯.考查核心素養(yǎng) 引導(dǎo)學(xué)科教學(xué)——議2020年高考理綜全國Ⅰ卷物理試題特點[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（Z2）：71-76.

[3]教育部考試中心制定.中國高考評價體系[S].北京：人民教育出版社，2019.

（作者單位：廣州中學(xué)，廣東 廣州 510640）