高考全國卷物理試題中模型建構思維的考查分析

杜愛慧　李茹月

摘? ? ? 要 在明確高考物理試題中模型建構思維分析標準的基礎上，結合solo分類理論，重點對2022年全國甲乙卷中的物理模型及模型建構思維進行分析，結果發(fā)現(xiàn)：2022年全國甲乙卷中物理模型考查較為全面，乙卷數(shù)量高于甲卷，兩卷均以力學、電磁學部分占比最多。甲卷模型建構思維水平略高于乙卷，兩卷均最重視R1層級考查。甲乙卷不同題型模型建構思維考查各有側重，甲卷題型注重各層級考查的均衡性，乙卷各題型整體重視R層級考查。甲乙卷除原子物理外，其他知識板塊模型建構思維水平均有差異，兩卷中高階思維層級考查均集中在力學、電磁學部分。

關 鍵 詞 高考全國卷? 物理試題? 物理模型? 模型建構思維

引用格式 杜愛慧，李茹月.高考全國卷物理試題中模型建構思維的考查分析[J].教學與管理，2023（10）：68-71+76.

2017版《普通高中物理課程標準》明確提出模型建構是學生科學思維素養(yǎng)的重要組成部分[1]，而且近年來高考試題對模型建構的考查也愈發(fā)突出。在我國，高考不僅是社會對人才素質和能力要求的體現(xiàn)，也是人才篩選和流動的依據(jù)。對于物理教學而言，高考試題更是教師開展教學重要的指導文件。因此，分析高考試題中的物理模型以及模型建構思維對于促進物理教師教學，提升學生核心素養(yǎng)都有著非常重要的作用。本文結合solo分類理論，重點分析2022年全國甲卷和乙卷試題中對學生模型建構思維的考查情況，并在分析兩卷物理模型考查以及模型建構思維考查的基礎上，提出一些建議，以期為一線教師教學提供一定的參考。

一、物理模型及模型建構思維

物理模型是人們在研究物理問題時，為了方便且能突出本質而對研究對象的一種簡化和抽象，通常能夠再現(xiàn)一類物理現(xiàn)象的本質和內在特性。高中物理學習過程中，學生對物理概念、規(guī)律的建立過程往往都與相關物理模型緊密聯(lián)系[2]。不難看出，模型建構在學生物理學習中充當著重要角色。目前，由于不同學者持有的研究視角有所不同，所以對物理模型類別的建立也存在著不同見解。本文通過對各種分類依據(jù)的比較、綜合，并結合教材中模型類別及物理習題的求解過程，將物理模型分為對象模型、條件模型、狀態(tài)模型、過程模型四大類[3][4]。其中對象模型如質點、點電荷、點光源等，條件模型如光滑斜面、均勻介質、勻強電場等，而像共點力平衡狀態(tài)、壓強、電流飽和等則屬于狀態(tài)模型，勻速直線運動、焦耳定律、光的折射等則屬于過程模型。

由于物理問題解決的復雜性及綜合性，學生通常需要在相應的物理情境中首先找出或建構物理模型，然后通過對物理模型進行相關的綜合整理或創(chuàng)新之后，才能建立起已知條件與習題答案間的聯(lián)系。該過程需要學生通過全面深入的思考，充分依靠思維活動進行解答。因此，本研究所指的模型建構思維是指人在面對物理現(xiàn)象或物理問題時，通過提取結構要素，選擇所學的基本科學模型，建構對應的物理模型，從而解釋物理現(xiàn)象或解決物理問題的思維過程[5]。

二、高考物理試題中模型建構思維層級的分析標準

在借鑒已有文獻對高考物理計算題中物理模型建構思維水平劃分標準[6]的基礎上，結合solo分類理論的五個思維層次劃分[7]，以及新課標對模型建構的層次劃分[1][8]，明確了物理試題中模型建構思維層級的考查標準，具體內容見表1所示。

三、 2022年高考全國甲乙卷中模型建構思維的考查分析

1.試題中的物理模型及模型建構思維分析

依據(jù)考查標準，對2022年全國甲乙卷，分別從題型、分值、涉及物理模型、模型數(shù)量、物理模型所屬知識板塊、模型建構思維層級六個方面進行統(tǒng)計，具體結果見表2和表3。

由表2、表3可以看出，2022年全國甲乙卷物理模型考查數(shù)量分別為43和52個。其中動能定理、電場力考查最多，均為4次（甲卷2次，乙卷2次）。其次是安培力、輕彈簧、彈力、速度、功和等壓變化等，均考查3次。另外，兩卷中其他模型考查率均不高，且較多模型屬于獨立考查。如甲卷中的洛倫茲力、平拋運動，乙卷中的機械能守恒、牛頓第二定律、動量守恒等。其中，洛倫茲力、安培力、某位置或時刻的臨界狀態(tài)等模型，最易充當隱藏模型。

通過對表2、表3數(shù)據(jù)的進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)甲乙卷不同知識板塊中物理模型的考查特點，結果如圖1所示。

由圖1可以看出，甲乙兩卷不同知識板塊中物理模型考查的分布基本一致，均表現(xiàn)出對力學、電磁學部分物理模型的重視。兩卷相較而言，甲卷力學部分考查更多，乙卷電磁學部分考查更多，其他知識板塊中物理模型考查的分布一致。

2.甲乙卷中模型建構思維的整體水平分析

為了更深入的了解甲乙卷中模型建構思維的考查特點及差異，我們結合上述模型建構思維層級的分類依據(jù)及樊卓琳在其論文中的數(shù)據(jù)分析方法[9]，將U、M、R1、R2以及E層級依次定義為五種模型建構思維水平，分別賦值為1、2、3、4、5，并統(tǒng)計每份試卷中處于相應思維層級的試題分值占全部統(tǒng)計試題分值的百分比，分別用A、B、C、D、E表示。最終代入模型建構思維水平的定量計算公式：S=A？鄢1+B？鄢2+C？鄢3+D？鄢4+E？鄢5（公式1）。依據(jù)公式1，計算出全國甲乙卷整體考查的模型建構思維水平，如表4所示。

由表4可見，全國甲乙卷的模型建構思維水平呈甲卷高于乙卷。

進一步對甲乙卷中試題的模型建構思維層級進行分析，得到如圖2所示的柱狀圖。

整體來看，甲卷考查的模型建構思維層級分布較均勻，各個層級均有一定涉及，其中除R1層級占比較多外，其它層級占比基本一致。而乙卷各層級占比不均，且E層級未涉及。進一步分析發(fā)現(xiàn)，甲乙卷均對R層級模型建構思維更加重視，尤其是R1層級。其中乙卷對R1層級的重視程度更高，占比超過50%。由此可見，兩卷都較重視結合既定問題情景對多個基本物理模型進行整合的綜合性應用，而且甲卷更注重模型建構思維層級考查的均衡分配，從U到E層級均有涉及，而乙卷重點考查了U、M、R思維層級，并未涉及E層級。這與表4甲卷思維水平略高于乙卷相吻合。

3.不同題型中模型建構思維的考查分析

為了分析不同題型中模型建構思維的考查特點，分別對選擇題、計算題以及選做題中的物理模型思維水平及所屬層級進行分析，具體結果如表5和圖3所示。

由表5可見，兩卷中各題型的模型建構思維水平均有一定的差異，其中選擇題部分甲卷高于乙卷，而計算題和選做題均為乙卷略高于甲卷。結合對圖3中數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，選擇題部分，甲卷和乙卷都更重視R1層級考查。計算題和選做題部分，甲卷計算題只考查了最低和最高層級，考查跨度大，選做題則側重考查M層級，而乙卷計算題仍以R層級整體考查為主，選做題尤其重視R1層級考查?？傮w來看，甲卷注重不同題型中不同思維層級考查的均衡性（選擇題R層級，計算題E層級，選做題M層級），而乙卷所有題型均側重考查R層級。

4.試題中不同知識板塊的模型建構思維考查

關于甲乙卷不同知識板塊中試題物理模型建構思維水平及思維層級的分析結果，具體見表6及圖4。

由表6和圖4可以看出，兩卷中原子物理板塊的模型建構思維水平及思維層級考查完全一致，其他知識板塊的思維水平及層級考查均有所差異，其中力學部分差異最大。另外，原子物理板塊，兩卷均更偏向對最簡單思維層級（U）的考查。而力學、電磁學板塊，甲卷更注重對中高階思維層級（R、E）的考查，乙卷集中于R層級考查。其他熱學和光學部分，甲乙卷均偏向于M、R1層級考查。由此可見，甲卷更注重不同知識板塊中模型建構思維層級考查的均衡分布，而乙卷在不同知識板塊中主要突出R1層級考查，并未涉及E層級。兩卷在不同知識板塊中均最為重視力學、電磁學部分的模型建構思維考查，而且主要集中在中高階思維層級考查。

四、結論及建議

2022年全國甲乙卷中物理模型考查較為全面，乙卷數(shù)量高于甲卷，兩卷均以力學、電磁學部分占比最多。從數(shù)據(jù)分析可以看出，物理模型仍是2022年全國甲乙卷考查的重點，而且兩卷中對于動能定理、電場力、安培力和彈力等知識中涉及的物理模型考查頻率最高。可見，力學和電磁學部分物理模型的建構及應用應該是教師教學的重點。鑒于力學和電磁學部分模型的抽象性，實際教學中，教師應注意將物理知識和實際情境相結合，引導學生全面、深刻地認識物理模型，并通過情境轉化來引導學生實現(xiàn)模型的類比、遷移與應用，進而最終提升學生的建模能力及核心素養(yǎng)。

甲卷模型建構思維水平略高于乙卷，兩卷均最重視R1層級考查。從數(shù)據(jù)分析可以看出，兩卷對于模型建構思維水平的考查基本處于中等水平，而且都非常重視R1層級。因此，教師在物理教學中應積極設置不同思維層次梯度的情景或習題，注重引導學生從真實情境中辨識物理模型，并通過一題多變或推理演繹等方式，將模型交給學生，逐步訓練學生根據(jù)相應情景自行建構合理模型的思維能力。

甲乙卷不同題型考查的模型建構思維各有側重，甲卷題型注重各層級考查的均衡性，乙卷各題型整體重視R層級考查。從數(shù)據(jù)分析可以看出，甲卷選擇題考查水平高于乙卷，計算題、選做題水平均低于乙卷。而且甲卷側重思維層級考查的均衡分布，而乙卷重視R層級考查。因此，在實際教學中，教師需要依據(jù)本地所選擇的具體試卷，分別結合甲乙卷不同題型以及整體的考查特點，有針對性地對學生進行引導及思維訓練，使學生能夠在相應模型建構思維層級上有所提升，進而提高解題質量和效率。

甲乙卷除原子物理外，其他知識板塊模型建構思維水平均有差異，兩卷中高階思維層級考查均集中在力學、電磁學部分。結合數(shù)據(jù)分析可以看出，力學、電磁學部分的模型建構考查更加體現(xiàn)出應用性和綜合性特點，因此，在實際教學中，教師應充分重視讓學生從力學、電磁學問題情景中識別基礎模型，訓練學生根據(jù)模型間聯(lián)系構建新的物理模型的綜合能力以及對模型進行拓展延伸的創(chuàng)新思維，進而為物理學習做好基礎和鋪墊。

參考文獻

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[8] 楊科，張文悅，張靜.高中物理模型建構能力的測評及其培養(yǎng)：以2021年江蘇、河北、廣東、湖南高考試題為例[J].物理教師，2022，43（05）：76-79.

[9] 樊卓琳.高考物理試卷對科學思維能力的考查研究[D].西安：陜西師范大學，2018.

【責任編輯? 孫曉雯】

*該文為河南省教師教育課程改革研究重點課題“基于項目式教學提升物理師范生教學能力的理論與實踐研究”（2022-JSJYZD-008）、河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“OBE理念下高校物理學專業(yè)教師教育課程教學改革研究與實踐”（2021SJGLX359）的研究成果