突出考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力
——山西省普通高中2021年學(xué)業(yè)水平考試物理學(xué)科試題評析

仇立新 山西省太原市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)校

劉建平 太原師范學(xué)院附屬中學(xué)校

趙遠(yuǎn)成 山西省臨汾市襄汾縣趙曲高級中學(xué)校

2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題緊緊圍繞“立德樹人”的育人目標(biāo)，加強(qiáng)對學(xué)生核心素養(yǎng)的考查。試題突出考查學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力，以促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展。試題關(guān)注物理與社會和技術(shù)的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，使學(xué)生在真實(shí)情境中通過解決問題，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。

一、2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題命制的指導(dǎo)思想及試題結(jié)構(gòu)

2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題以《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017 年版2020 年修訂）為依據(jù)，并參考《山西省普通高中學(xué)業(yè)水平考試標(biāo)準(zhǔn)》，充分挖掘物理課程獨(dú)特的育人價(jià)值，依據(jù)本屆學(xué)生所使用的人教版教材而命制。試題命制既滿足了對普通高中畢業(yè)生合格性的考查任務(wù)，又對普通高中教育、教學(xué)起到了導(dǎo)向性作用。

2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題考查內(nèi)容包括必修Ⅰ、必修Ⅱ、選修1-1 和選修3-1，共四個(gè)模塊。試題延續(xù)了近年學(xué)業(yè)水平考試題型設(shè)計(jì)，維持題型穩(wěn)定性。本試題分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分，第Ⅰ卷為選擇題，題型設(shè)計(jì)有單項(xiàng)選擇題（10道）、多項(xiàng)選擇題（5道）。第Ⅱ卷為非選擇題，設(shè)計(jì)有實(shí)驗(yàn)題（2 道）、計(jì)算題（3 道），選考部分仍采用計(jì)算題形式。針對目前文理科學(xué)生比例和各學(xué)校分科時(shí)段，按照0.75 的難度系數(shù)要求，在綜合考慮覆蓋面和知識點(diǎn)的情況下，對必修Ⅰ、必修Ⅱ略作傾斜。試題共8頁，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。

二、2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題特點(diǎn)及命題思路解讀

（一）基于學(xué)科核心素養(yǎng)，確定試題考查的目標(biāo)和內(nèi)容

2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題命制實(shí)現(xiàn)了由能力立意向素養(yǎng)立意的轉(zhuǎn)變。試題既注重促進(jìn)物理觀念的形成，又注重有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。

“物理觀念”是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。物理觀念不僅是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，而且是其他物理核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。要求學(xué)生不僅要理解和掌握物理知識，還要將所學(xué)的具體知識圍繞學(xué)科核心概念進(jìn)行整合和內(nèi)化，在此基礎(chǔ)上形成對物質(zhì)世界的整體認(rèn)識。

例1：用力傳感器做“驗(yàn)證牛頓第三定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩個(gè)傳感器測力探頭的掛鉤勾在一起對拉，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出力隨時(shí)間變化的情況（如圖1 所示）。由此可以得出（ ）

圖1

A.兩物體之間的作用力與反作用力總是方向相同

B.兩物體之間的作用力與反作用力總是方向相反

C.兩物體之間的作用力與反作用力大小總是不相等

D.兩物體之間的作用力與反作用力總是同時(shí)變化且大小相等

試題特點(diǎn)：本題通過用力傳感器做“驗(yàn)證牛頓第三定律”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，考查對“牛頓第三定律”的理解以及學(xué)生識圖和析圖的能力。

命題思路解讀：作用力與反作用力總是大小相等方向相反，并且作用在不同的物體上。關(guān)鍵是如何從所給圖中得出作用力與反作用力總是同時(shí)變化、大小相等且方向相反這一規(guī)律。命題時(shí)更加注重物理觀念的形成過程，知道規(guī)律的來龍去脈，體現(xiàn)學(xué)科的思維能力。

（二）創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，使學(xué)生在真實(shí)情境中通過問題解決，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成

運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題能力的高低，往往取決于學(xué)生將情境與知識相聯(lián)系的水平，即能否把問題中的實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為物理模型，并運(yùn)用物理知識分析和解決問題。

縱觀2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題，有13 道題目的背景材料與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展有關(guān)，6道題目的背景材料源于教材，充分將物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律與生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際、體育運(yùn)動、科研成果、衛(wèi)生醫(yī)療緊密聯(lián)系起來，通過問題情境，考查學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。這些試題在物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等方面考查考生從試題中獲取加工物理信息的能力，使考生充分體會物理知識的應(yīng)用價(jià)值。

例2：2021 年5 月29 日，我國成功發(fā)射的“天舟二號”貨運(yùn)飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置，于5 月30日5 時(shí)01 分采用自主快速交會對接模式，精準(zhǔn)對接于“天和核心艙”后向端口，整個(gè)過程歷時(shí)約8 小時(shí)。下列說法正確的是（ ）

A.“5 月30 日5 時(shí)01 分”指的是時(shí)間間隔

B.“約8 小時(shí)”指的是時(shí)刻

C.研究“天舟二號”從發(fā)射到入軌的路徑時(shí)，“天舟二號”可視為質(zhì)點(diǎn)

D.研究“天舟二號”與“天和核心艙”交會對接時(shí)，“天舟二號”可視為質(zhì)點(diǎn)

試題特點(diǎn)：該試題以我國“天舟二號”貨運(yùn)飛船發(fā)射及其與“天和核心艙”對接過程為情境材料，聯(lián)系運(yùn)動描述的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解大國重器，具有鮮明的時(shí)代特色和學(xué)科素養(yǎng)。旨在引導(dǎo)學(xué)生從具體問題中提煉物理模型（質(zhì)點(diǎn)），同時(shí)對描述運(yùn)動的時(shí)間和時(shí)刻進(jìn)行區(qū)別和聯(lián)系。

命題思路解讀：對時(shí)刻、時(shí)間的區(qū)別，大部分學(xué)生應(yīng)該沒有太大問題。在C選項(xiàng)中，“天舟二號”的大小和形狀對研究的問題是次要因素，可以把它看做質(zhì)點(diǎn)。D 選項(xiàng)中，“天舟二號”的大小和形狀對研究的問題是主要因素，不能把它看做質(zhì)點(diǎn)。考查能不能把物體看成質(zhì)點(diǎn)的決定因素是所研究問題的性質(zhì)。

例3：最近，太原天龍山旅游公路上一座三層環(huán)形高架橋成了不少市民甚至是外地人的“打卡”勝地。據(jù)建造者介紹：這座“網(wǎng)紅橋”的設(shè)計(jì)，主要有兩方面的考量，一是緩解坡度大的問題，二是減少對山體的開挖，保護(hù)環(huán)境。減小橋面坡度的主要目的是（ ）

A.減小過橋車輛重力

B.減小過橋車輛對橋面的壓力

C.減小過橋車輛重力沿平行于橋面方向的分力

D.減小過橋車輛重力沿垂直于橋面方向的分力

試題特點(diǎn)：本題通過太原天龍山“網(wǎng)紅橋”，了解力學(xué)知識在橋梁中的應(yīng)用，考查力的分解知識和模型建構(gòu)的能力。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注生活中的物理，激發(fā)學(xué)生對物理的興趣，提高對“物理來源于生活又回歸生活”的認(rèn)識。

命題思路解讀：這是一道簡單的力的分解問題，但從實(shí)際運(yùn)用中提煉物理模型卻是一個(gè)難點(diǎn)。要想突破難點(diǎn)，建構(gòu)模型是本題的關(guān)鍵。同時(shí)，必要的數(shù)學(xué)知識是解決此題的基礎(chǔ)。通過設(shè)計(jì)試題，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際的思維習(xí)慣。

（三）試題重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)探究能力是指在科學(xué)研究中的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)能力。

例4：某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的勁度系數(shù)與彈簧圈數(shù)的關(guān)系。

（1）如圖2所示，將彈簧豎直懸掛，彈簧靜止時(shí)選取材料相同、直徑相同、粗細(xì)相同、長度相同、圈數(shù)不同的彈簧1 和彈簧2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)方法稱為____。（選填“等效替代法”或“控制變量法”）

（2）圖2中，彈簧1 的圈數(shù)多，彈簧2 的圈數(shù)少。

圖2

在兩個(gè)彈簧下端懸掛質(zhì)量為m 的重物，當(dāng)重物靜止時(shí)，測出兩個(gè)彈簧的伸長量x。改變懸掛重物的質(zhì)量，得到兩彈簧的伸長量x 與質(zhì)量m 的關(guān)系圖像（如圖3所示）。由圖3 可知，彈簧1 的勁度系數(shù)____（選填“大于”或“小于”）彈簧2 的勁度系數(shù)；彈簧單位長度的圈數(shù)越____（選填“多”或“少”），彈簧的勁度系數(shù)越大。

圖3

試題特點(diǎn)：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。胡克定律是物理學(xué)科的必備知識，本題通過控制變量法來“探究彈簧的勁度系數(shù)與彈簧圈數(shù)的關(guān)系”，考查考生在實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)探究能力。

命題思路解讀：對胡克定律，考生應(yīng)該很熟悉。但對勁度系數(shù)內(nèi)涵的理解和彈簧勁度系數(shù)大小的決定因素就不一定很清楚。本題（1）問中先取材料相同、直徑相同、粗細(xì)相同、長度相同、圈數(shù)不同的彈簧1 和彈簧2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很明顯采用了“控制變量法”的實(shí)驗(yàn)方法。在（2）問中只要對勁度系數(shù)的內(nèi)涵理解到位，即在相同拉力作用下彈簧1 的伸長量小，彈簧2 的伸長量大，說明彈簧1“硬”勁度系數(shù)大；彈簧2“軟”勁度系數(shù)小。最終得出彈簧單位長度的圈數(shù)越多，彈簧的勁度系數(shù)越大。設(shè)計(jì)該試題，旨在引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，一是對所收集的信息進(jìn)行分析，二是根據(jù)分析對探究結(jié)果進(jìn)行描述，歸納形成結(jié)論。

（四）試題重視通過問題解決促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成

現(xiàn)實(shí)生活中很多情境能生成有價(jià)值的科學(xué)探究問題。學(xué)生把物理課程中所學(xué)習(xí)的物理知識和方法用于分析解決現(xiàn)實(shí)生活中的各種實(shí)際問題，在解決實(shí)際問題的過程中進(jìn)一步提高探究能力，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成。

例5.為了安全，卡車運(yùn)輸卷材時(shí)常用“V”形槽固定。如圖4 所示，將“V”形槽簡化為固定在卡車上的兩個(gè)光滑斜面Ⅰ和Ⅱ，兩斜面的傾角分別為30°和60°。質(zhì)量為m 的勻質(zhì)圓筒狀鋼卷放在“V”形槽中，當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，鋼卷對斜面Ⅰ和Ⅱ壓力大小分別為F1、F2，重力加速度為g，則

圖4

試題特點(diǎn)：本題以卡車運(yùn)輸卷材為素材，考查物體受力分析、物體平衡條件和“牛頓第三定律”的相關(guān)知識，考查考生靈活運(yùn)用物理知識和方法解決實(shí)際問題的能力，以及學(xué)生運(yùn)用圖解法和數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。

命題思路解讀：分析鋼卷受3 個(gè)力的作用，由勻速行駛可知這3 個(gè)力的合力為零，再由數(shù)學(xué)知識得出它們之間的關(guān)系。關(guān)鍵是要正確畫出鋼卷的受力示意圖，由物體平衡條件和數(shù)學(xué)知識找到力之間的定量關(guān)系。通過設(shè)計(jì)該試題，旨在增強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)的求知欲，強(qiáng)化理論聯(lián)系實(shí)際的意識，拉近物理學(xué)與生活的距離，使考生充分體會物理知識的應(yīng)用價(jià)值。

三、2021 年山西省學(xué)業(yè)水平考試試題對高中物理教學(xué)的啟示

學(xué)業(yè)水平考試的首要任務(wù)是對高中畢業(yè)生的合格性考查。在考查的同時(shí)，更重要的作用是要引導(dǎo)教育、教學(xué)。為此，對高中階段物理教學(xué)提出以下建議：

（一）樹人先立德，把錘煉品格和奉獻(xiàn)祖國貫穿教育、教學(xué)始終

完成立德樹人根本任務(wù)，把培養(yǎng)“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展的人作為教育的首要目標(biāo)。歷史的發(fā)展和國家的進(jìn)步充分說明了德育和體育在人才培養(yǎng)中的重要作用，切不可只重視智育而忽略德育、體育。采取必要措施，切實(shí)提高德、體、美、勞在學(xué)校教育中的地位，尤其是提高德、體、美、勞在教育工作者心中的位置。

（二）更新理念，有效落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)

真正轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。改變“兩耳不聞窗外事，一心只讀圣賢書”的傳統(tǒng)觀念，把“潛心問道”和關(guān)注社會有機(jī)結(jié)合，解放思想，關(guān)注社會、科技和生活。時(shí)刻了解時(shí)代發(fā)展動態(tài)，緊緊把握時(shí)代發(fā)展脈搏，把學(xué)科知識和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，充分挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力。

（三）注重學(xué)科思維教育

教給學(xué)生知識不如教給學(xué)生獲取知識的方法。物理學(xué)科的特點(diǎn)要求學(xué)生具有縝密的科學(xué)思維。在高中物理學(xué)習(xí)中形成的思維方式和養(yǎng)成的思維習(xí)慣將會影響學(xué)生一生的發(fā)展，所以在教學(xué)活動中，教給學(xué)生思維方式比教給學(xué)生知識更加重要。試題命制過程中淡化了對識記性知識的考查，突出了對思維能力的考查，旨在引導(dǎo)教師教育、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。

一份試題，雖然無法傳遞物理學(xué)科對學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的所有意圖，但是通過對該份試題的思考與分析及對試題命制過程的詮釋，能夠給大眾傳遞我們對學(xué)科知識的理解與把握，傳遞我們對學(xué)科思維的重視，傳遞我們對實(shí)施學(xué)科素養(yǎng)教育的期待，喚醒更多的教師加快課堂教學(xué)的改革步伐，為社會培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才。

綜上所述，在試題命制過程中，我們始終把立德樹人放在首位，充分考慮社會進(jìn)步和時(shí)代發(fā)展對創(chuàng)新人才的需求，加大了在創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力等方面的考查。同時(shí)，盡量融入對科技知識的普及和對態(tài)度與責(zé)任的引導(dǎo)，教育學(xué)生去關(guān)注生活、關(guān)注社會、了解時(shí)代發(fā)展動態(tài)，有意識培養(yǎng)具有探究精神和探究能力的創(chuàng)新型人才，培養(yǎng)能引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展和促進(jìn)社會進(jìn)步的杰出人才。