理解核心規(guī)律 領(lǐng)悟科學(xué)方法 提升關(guān)鍵能力
——2021年北京高考（等級(jí)考）物理試卷第19題評析

時(shí)子豪 張曉琳 孟 巖

（北京市第一七一中學(xué)，北京 100013）

中國高考評價(jià)體系由一核、四層、四翼三部分內(nèi)容組成，其核心功能為“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”.2021年北京高考物理試題以中國高考評價(jià)體系為依托，注重問題情景的創(chuàng)設(shè)，注重核心規(guī)律和科學(xué)方法的考查，促使學(xué)生在問題解決的過程中，提升其學(xué)科關(guān)鍵能力與核心素養(yǎng)，發(fā)揮其育人功能.試卷第19題是一道創(chuàng)新性計(jì)算題，該題靈活的“融合”了實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)論證，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理科學(xué)方法（類比法），針對熟悉的力學(xué)和電磁學(xué)情景，進(jìn)行問題探討與解決.本文以此題為案例展開研究，通過對此題的討論評析，談?wù)劚本└呖荚囶}與核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的深層關(guān)聯(lián)，以及今后的物理教學(xué)與備考策略.

1 試題展示

［2021年北京高考（等級(jí)考）物理試卷第19題］類比是研究問題的常用方法.

（2）情境2：如圖1所示，電源的電動(dòng)勢為E，線圈的自感系數(shù)為L，電路中的總電阻為R.閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電路中電流I隨時(shí)間t的變化規(guī)律與情境1中的物體速率v隨時(shí)間t的變化規(guī)律類似.寫出電流I隨時(shí)間t變化的方程；并在圖2中定性畫出I-t圖線.

圖1

圖2

（3）類比情境1和情境2中的能量轉(zhuǎn)化情況，完成表1內(nèi)容.

表1

2 試題評析

2.1 立意與考點(diǎn)

本題分別選取了高中物理中力學(xué)和電磁學(xué)中的典型情景，以物體在有阻力作用下從靜止下落和電感器充電為素材，考查通過類比方法對兩種情景的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)和規(guī)律探索，并討論兩種情景能量轉(zhuǎn)化的相似點(diǎn).涉及到的知識(shí)點(diǎn)有：牛頓運(yùn)動(dòng)定律、自感電動(dòng)勢的概念、功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化與守恒定律等.特別值得一提的是，本題與往年同位置的試題相比較，風(fēng)格大為不同，極具有創(chuàng)新性，體現(xiàn)在本題問題情景簡單熟悉，數(shù)學(xué)運(yùn)算要求不高，但對物理觀念和科學(xué)方法的考查非常深入，需要學(xué)生能夠準(zhǔn)確的分析和理解兩種情景所涉及到的物理量、物理過程、功能關(guān)系等.學(xué)生在求解本問題的過程中，將進(jìn)一步加深對核心規(guī)律的理解，加強(qiáng)對科學(xué)方法的領(lǐng)悟.

2.2 關(guān)鍵能力考查

本題主要考查理解能力和推理論證能力.理解能力表現(xiàn)在對兩種素材情景的認(rèn)識(shí)、對能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的理解以及對類比思想方法的領(lǐng)悟.推理論證能力體現(xiàn)在引導(dǎo)學(xué)生通過類比“發(fā)現(xiàn)”和“尋找”新舊知識(shí)或兩種物理情景間的聯(lián)系與區(qū)別，通過將“未知”與“已知”進(jìn)行類比，挖掘共性，建立橫向聯(lián)系，進(jìn)而遷移，解決新的問題.

2.3 核心素養(yǎng)要素

本題涉及物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面的核心素養(yǎng).物理觀念方面考查運(yùn)動(dòng)與相互作用觀和能量觀，通過分析物體下落過程的受力特點(diǎn)，判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，從而求得下落過程的最大速度，通過分析兩個(gè)物理情景中的能量“來龍去脈”，進(jìn)一步理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度和守恒思想的意義，建立完整的能量觀念.科學(xué)思維與科學(xué)探究方面，通過正確使用類比思想方法，推理圖1電路中電流I與時(shí)間t的表達(dá)式，以及定性分析電流的變化情況，準(zhǔn)確畫出變化圖線.針對表格中已給的信息，進(jìn)行類比分析，構(gòu)建“證據(jù)”關(guān)聯(lián)，對兩種情景的能量轉(zhuǎn)化情況進(jìn)行推理論證與準(zhǔn)確表述.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，要求學(xué)生對物理情景與問題進(jìn)行大膽的質(zhì)疑創(chuàng)新，對物理過程中的“能量觀”發(fā)表自己的見解.

2.4 題目考查路徑

本題沒有復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)情景，也不需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，甚至并沒有傳統(tǒng)計(jì)算題的演算過程，但通過上述分析可看出，2021年北京高考第19題無論是從學(xué)科核心素養(yǎng)還是學(xué)科關(guān)鍵能力要求的層級(jí)都比較高，試題創(chuàng)設(shè)典型的物理情境，設(shè)置新穎的呈現(xiàn)方式和設(shè)問方式，要求考生在解決問題的過程中能主動(dòng)思考，進(jìn)行問題探究，類比遷移已有的知識(shí)和思維方式，完成開放性和探究性任務(wù)，這是在為學(xué)生搭建更大的思維能力展示平臺(tái).

圖3

第（2）問是以實(shí)驗(yàn)為背景的計(jì)算題，試題素材取自2019年人教版選擇性必修二教材“自感”一節(jié)的“做一做”實(shí)驗(yàn)，使用電流傳感器顯示通電時(shí)電感線圈對電流影響（如圖4）.

圖4

圖5

圖6

表2

3 教學(xué)啟示

2021年北京市學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試物理試題始終堅(jiān)持以基礎(chǔ)模型為依托，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情景，增強(qiáng)知識(shí)體系的貫通，注重信息獲取、模型建構(gòu)、物理思想方法的考查，注重學(xué)生能力的提升，要求考生既要通過邏輯推理分析問題得到結(jié)論，同時(shí)更要進(jìn)行準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎?

近年來，北京高考物理試題極具“北京特色”，素材選取上有“人味兒”，試題呈現(xiàn)上有創(chuàng)新，問題設(shè)計(jì)上有層次.試題情景多選自教材，充分利用教材中的“問題”“實(shí)驗(yàn)”“做一做”“拓展閱讀”以及課后練習(xí)等，題目背景對于學(xué)生并不陌生，以熟悉的情景探討深層次問題，因此無論在新課教學(xué)還是高考備考中都應(yīng)重視教材，挖掘教材.北京物理試題在呈現(xiàn)方式上也非常具有創(chuàng)新性，計(jì)算題以實(shí)驗(yàn)為背景，融入論述和證明，不涉及復(fù)雜的物理過程和繁難的計(jì)算過程，著重考查考生對情境的深入思考、對知識(shí)規(guī)律的深入理解，對思想方法的深入領(lǐng)悟，而這并不是能依靠“題海戰(zhàn)術(shù)”能取得成效的，因此在教學(xué)過程中應(yīng)注重對物理本質(zhì)的理解和對核心思想方法的內(nèi)化.試題每小問的設(shè)計(jì)既“向下兼容”，對于絕大多數(shù)的學(xué)生在解決問題時(shí)能輕松入門，同時(shí)又具備“高端發(fā)展”，真正考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)與關(guān)鍵能力，對新課程教學(xué)改革起到了積極的導(dǎo)向和推動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)中國高考評價(jià)的核心功能.