基于核心素養(yǎng)的遼寧高考物理情境化試題分析

關(guān)叢妍 楊薇

摘 要 《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出落實(shí)“素養(yǎng)為本”課堂教學(xué)，教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)以素養(yǎng)為導(dǎo)向。基于核心素養(yǎng)視角對(duì)2022年遼寧高考物理卷中情境化試題的情境創(chuàng)設(shè)、核心素養(yǎng)內(nèi)容、核心素養(yǎng)水平等進(jìn)行了分析，并提出對(duì)培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)啟示。

關(guān)鍵詞 物理學(xué)科核心素養(yǎng) 遼寧高考物理 情境化試題

作者簡介：關(guān)叢妍（1993— ），女，遼寧鞍山人，沈陽師范大學(xué)教師教育學(xué)院碩士研究生，研究方向：課程與教學(xué)論（物理）；楊 薇（1972— ），女，遼寧沈陽人，沈陽師范大學(xué)教師教育學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向：物理課程與教學(xué)論。

基金項(xiàng)目：本文系國家教育考試科研規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“基于物理學(xué)科教學(xué)知識(shí)PCK核心要素及教學(xué)關(guān)鍵能力評(píng)價(jià)的國家教師資格考試命題研究”（編號(hào)GJK2021004）、中國教育學(xué)會(huì)2021年科研規(guī)劃課題“以PCK為核心基于中美國際比較的物理教師學(xué)科教學(xué)關(guān)鍵能力研究”（編號(hào)202100150702B）的階段性研究成果。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》（以下簡稱新課標(biāo)）提出學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力[1]4，這是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)。物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)該以學(xué)生為本、基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)開展，物理學(xué)科命題應(yīng)從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平層次、試題情境的合理性、復(fù)雜性和新穎性等多方面進(jìn)行設(shè)計(jì)、考查?！吨袊呖荚u(píng)價(jià)體系》中“四層”指出，學(xué)生在面對(duì)生活實(shí)踐和學(xué)習(xí)探索情境問題時(shí)，需要具備分析問題、解決問題的綜合能力，在命制物理試題時(shí)需選擇真實(shí)的生活情境，讓學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)和關(guān)鍵能力解決問題，全面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平[2]10-20。本文從物理學(xué)科核心素養(yǎng)視角，對(duì)2022年遼寧高考物理卷中情境化試題進(jìn)行分析，期望可以為物理學(xué)科課堂教學(xué)提供參考。

一、物理情境化試題概述

情境化試題是利用學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題，著重考查學(xué)生解決問題的能力，這些試題將知識(shí)置于實(shí)際生活情境中，能夠有效地落實(shí)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)[3]。物理情境化試題是指與物理學(xué)科知識(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面聯(lián)系，旨在實(shí)現(xiàn)不同育人層次、發(fā)展不同能力水平的一種試題。試題通常選取真實(shí)存在的物理學(xué)現(xiàn)象、相關(guān)物理學(xué)研究事實(shí)作為背景材料。物理情境化試題來源廣泛、形式多樣，學(xué)生需要在真實(shí)情境中解決真實(shí)的物理問題。

基于知識(shí)應(yīng)用和產(chǎn)生方式的不同，可以將情境分為生活實(shí)踐情境和學(xué)習(xí)探索情境[4]28-29。情境化試題中的情境主要選取日常生活現(xiàn)象、體育項(xiàng)目、生產(chǎn)勞動(dòng)、科技前沿、學(xué)科教材、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等方面的材料。與傳統(tǒng)的物理試題相比較，情境化試題的主要特征是生活性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要學(xué)會(huì)從物理學(xué)視角觀察生活，用科學(xué)思維思考世界。情境化試題具有真實(shí)性、層次性、開放性、創(chuàng)造性、靈活性及與考查主題的適切性等特點(diǎn)，因此情境化試題越來越受到高考命題人的青睞，也逐漸成為檢驗(yàn)考生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的方式之一。

二、2022年遼寧高考物理試卷中情境化試題統(tǒng)計(jì)分析

2022年遼寧高考物理卷共15道題，試題類型分為選擇題和非選擇題。選擇題共10道，其中情境化試題2道，占比20%；非選擇題共5道，其中情境化試題2道，占比40%；情境化試題總占比26.67%。選擇題中情境化試題的比重比非選擇題中情境化試題的比重低，一是因?yàn)檫x擇題的題干要求一般都要簡潔，因此為題干設(shè)置情境的試題相對(duì)較少，二是因?yàn)檫x擇題考查的知識(shí)點(diǎn)的綜合性不強(qiáng)。

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、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面[1]4-6。依據(jù)新課標(biāo)中對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的描述，從考查核心素養(yǎng)水平的角度，將2022年遼寧高考物理卷情境化試題整理分析，如表1所示。

從表1可以看出，情境化試題在物理學(xué)科核心素養(yǎng)四個(gè)方面均有所涉及，但是在各個(gè)方面考查要素上存在差異。物理觀念方面，四道試題均未考查能量觀念要素，其它兩個(gè)要素主要考查兩個(gè)水平層次，即水平2和水平3；科學(xué)思維方面，均未考查質(zhì)疑創(chuàng)新要素，其它要素涉及三個(gè)水平層次，即水平1、水平2和水平3；科學(xué)探究方面，均未考查問題要素，其它要素均對(duì)水平3進(jìn)行考查；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，未考查科學(xué)態(tài)度要素，其它要素均對(duì)水平1進(jìn)行考查。

2022年遼寧高考物理卷情境化試題傾向于從多水平層次對(duì)物理觀念和科學(xué)思維進(jìn)行考查，從單一水平層次對(duì)科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任進(jìn)行考查。同時(shí)，情境化試題對(duì)核心素養(yǎng)各個(gè)要素考查均未涉及到水平4和水平5，集中于水平2與水平3。

三、2022年遼寧高考物理試卷中情境化試題的特點(diǎn)分析

（一）2022年遼寧高考物理卷第1題

如圖所示，橋式起重機(jī)主要由可移動(dòng)“橋架”“小車”和固定“軌道”三部分組成。在某次作業(yè)中橋架沿軌道單向移動(dòng)了8 m，小車在橋架上單向移動(dòng)了6 m。該次作業(yè)中小車相對(duì)地面的位移大小為（? ）

情境創(chuàng)設(shè)分析：本題以生產(chǎn)勞動(dòng)情境為載體。通過橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、橋架軌道，引導(dǎo)學(xué)生建立在橋式軌道上小車的運(yùn)動(dòng)模型，關(guān)注起重機(jī)在生產(chǎn)生活中實(shí)際應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

核心素養(yǎng)內(nèi)容及水平分析：以小車在橋式起重機(jī)上移動(dòng)為背景信息，考查學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)觀念的初步理解，形成建構(gòu)橋式軌道模型的科學(xué)思維。同時(shí)，選取科學(xué)技術(shù)情境，彰顯了我國勞動(dòng)技術(shù)的發(fā)展成就，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感、國家認(rèn)同感和社會(huì)責(zé)任感。物理學(xué)科核心素養(yǎng)水平層級(jí)及表現(xiàn)如表2所示。

（二）2022年遼寧高考物理卷第9題

如圖所示，行星繞太陽的公轉(zhuǎn)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在地圖上容易測(cè)得地球-水星連線與地球-太陽連線夾角[α]，地球-金星連線與地球-太陽連線夾角[β]，兩角最大值分別為[αm]、[βm]則（? ）

A.水星的公轉(zhuǎn)周期比金星的大。

B.水星的公轉(zhuǎn)向心加速度比金星的大。

C.水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為[sinαm：sinβm]。

D.水星與金星的公轉(zhuǎn)線速度之比為[sinαm：sinβm]。

情境創(chuàng)設(shè)分析：本題以天文科學(xué)情境為載體。通過行星繞太陽公轉(zhuǎn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注天體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生探索天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

核心素養(yǎng)內(nèi)容及水平分析：以行星運(yùn)動(dòng)為背景信息，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)行星運(yùn)動(dòng)的物理模型。考查學(xué)生對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)觀念的理解，從定量角度對(duì)行星運(yùn)動(dòng)問題進(jìn)行科學(xué)推理，物理學(xué)科核心素養(yǎng)水平層級(jí)及表現(xiàn)如表3所示。

表3 第9題核心素養(yǎng)水平層級(jí)及表現(xiàn)

[核心素養(yǎng) 水平層級(jí) 具體表現(xiàn) 物理觀念 水平2 從天文情境中，初步形成圓周運(yùn)動(dòng)觀念 科學(xué)思維 水平2 能在熟悉的問題情境中應(yīng)用常見的行星運(yùn)動(dòng)模型 水平3 能對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析與推理，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算并作出解釋 ]

（三）2022年遼寧高考物理卷第11題

某同學(xué)要將一小量程電流表（滿偏電流為[250 μA]，內(nèi)阻為[1.2 kΩ]）改裝成有兩個(gè)量程的電流表，設(shè)計(jì)電路如圖（a）所示，其中定值電阻[R1=40 Ω]，[R2=360 Ω]。

（1）當(dāng)開關(guān)S接A端時(shí)，該電流表的量程為[0 ～]__________[mA]；

（2）當(dāng)開關(guān)S接B端時(shí)，該電流表的量程比接在A端時(shí)________（填“大”或“小”）

（3）該同學(xué)選用量程合適的電壓表（內(nèi)阻未知）和此改裝電流表測(cè)量未知電阻[Rx]的阻值，設(shè)計(jì)了圖（b）中兩個(gè)電路。不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差，則使用__________（填“甲”或“乙”）電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。

情境創(chuàng)設(shè)分析：本題以學(xué)習(xí)探索情境為載體。通過改裝電流表，理解實(shí)驗(yàn)原理，在變換實(shí)驗(yàn)情境時(shí)能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì)。

核心素養(yǎng)內(nèi)容及水平分析：從改裝電流表出發(fā)，考查學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。運(yùn)用簡單的電路模型對(duì)常見電流表進(jìn)行改裝，能夠結(jié)合實(shí)際情況分析具體電路問題。通過使用改裝電流表測(cè)量電阻值問題，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)解釋實(shí)驗(yàn)誤差，從而得出正確結(jié)論，物理學(xué)科核心素養(yǎng)水平層級(jí)及表現(xiàn)如表4所示。

（四）2022年遼寧高考物理卷第12題

某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用d表示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間間隔[Δt]。

（1）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要_____________（填“天平”或“刻度尺”）。

（2）該同學(xué)測(cè)得遮光帶（透光帶）的寬度為[4.50 cm]，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為[v3=]___[ms]（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為[Δt1、Δt2]，則重力加速度[g=]__________。（用d、[Δt1、Δt2]表示）

（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?qǐng)寫出一條可能的原因：______。

情境創(chuàng)設(shè)分析：本題以科技產(chǎn)品情境為載體。以科技產(chǎn)品“光電傳感器”的應(yīng)用為背景，將表中的“遮光帶”信息與熟悉的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相聯(lián)系，考查物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)中的相關(guān)計(jì)算。

核心素養(yǎng)內(nèi)容及水平分析：以“光電傳感器”為背景，學(xué)生初步形成運(yùn)動(dòng)觀念。在面對(duì)不同特征的真實(shí)問題情境時(shí)，選用恰當(dāng)?shù)淖杂陕潴w模型，能夠從不同的角度提出可探究的科學(xué)假設(shè)和合理的科學(xué)推理，能夠整合所學(xué)物理知識(shí)，得出正確結(jié)論，并進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)解釋，物理學(xué)科核心素養(yǎng)水平層級(jí)及表現(xiàn)如表5所示。

4.情境化試題分析對(duì)高中物理教學(xué)的啟示

（1）關(guān)注生活情境，培養(yǎng)物理觀念

教師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)，應(yīng)該關(guān)注概念在真實(shí)生活情境中的應(yīng)用，以生活中的物理現(xiàn)象作為教學(xué)素材，將概念講解轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)模型建立過程。將生活情境中的問題作為新課導(dǎo)入素材，建立物理知識(shí)與生活現(xiàn)象之間的聯(lián)系，依托情境探索事物本質(zhì)，學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光探索生活的奧秘。教師應(yīng)該從概念構(gòu)建開始，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極地思考和探索。學(xué)生將所學(xué)到的物理知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)條件，在實(shí)踐中不斷地提升自己的能力。

（2）關(guān)注問題情境，提升科學(xué)思維

教師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)，應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生從問題情境中尋找題目的已知條件信息，構(gòu)建相關(guān)的物理模型，培養(yǎng)發(fā)散思維，運(yùn)用問題情境培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力及問題解決能力。同時(shí)，對(duì)邏輯推理、物理建模等學(xué)科核心素養(yǎng)的考查和建構(gòu)都具有十分重要的意義。在教學(xué)中教師要重視問題情境，重視情境與問題結(jié)合的程度，選用開放性試題，給學(xué)生思考空間，加深對(duì)問題情境的理解。采取一題多解的形式，在不同的問題情境中分析問題，從不同的角度分析問題并表達(dá)自己的觀點(diǎn)，引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行辯證地思考與分析、有根據(jù)地提出解決方案，并通過驗(yàn)證科學(xué)猜想方式培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力。

（3）關(guān)注創(chuàng)新情境，注重科學(xué)探究

教師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)，應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外教學(xué)中的熱點(diǎn)問題，關(guān)注創(chuàng)新性問題、創(chuàng)新性思路、創(chuàng)新性路徑和創(chuàng)新性方法等對(duì)創(chuàng)設(shè)物理情境的價(jià)值。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐時(shí)，可以把某些確定的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成開放式的、探索實(shí)驗(yàn)，前者給學(xué)生提供了一個(gè)可以借鑒的方案，后者讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中擁有更多的探索空間，從而讓學(xué)生持續(xù)地提高自己的科學(xué)探究能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的進(jìn)一步分析，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，完善實(shí)驗(yàn)方法。經(jīng)歷科學(xué)探究過程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)。

（4）關(guān)注多元情境，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

教師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)，應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常生活、中國傳統(tǒng)文化、科學(xué)技術(shù)、體育項(xiàng)目和物理學(xué)史等情境，提升自身素養(yǎng)，將不同情境應(yīng)用于物理教學(xué)之中，將素養(yǎng)目標(biāo)內(nèi)隱于教學(xué)情境之中。素養(yǎng)立意的教學(xué)背景下倡導(dǎo)以情境為教學(xué)載體，在教學(xué)中依據(jù)教學(xué)目標(biāo)引入多元情境活動(dòng)，學(xué)生在真實(shí)情境中形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。教師還可以指導(dǎo)學(xué)生參加一些科普活動(dòng)或勞動(dòng)活動(dòng)，以此來提升學(xué)生自身的科學(xué)素養(yǎng)，還可以利用教科書中“科學(xué)漫步”“科學(xué)足跡”等欄目為素材，感受物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題的過程以及科學(xué)的深刻認(rèn)識(shí)與探索，培育持之以恒和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

新高考改革背景下，情境化試題正逐漸成為熱點(diǎn)，物理高考試題將會(huì)更加靈活運(yùn)用多元情境。教師唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)觀念與教學(xué)模式，才能夠更有效地提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]教育部考試中心.中國高考評(píng)價(jià)體系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]巫陽朔.情境化試題的設(shè)計(jì)、開發(fā)與編制規(guī)范[J].教學(xué)與管理，2017（7）：78-81.

[4]教育部考試中心.中國高考評(píng)價(jià)體系說明[M].北京：人民教育出版社，2019.

（責(zé)任編輯：姜顯光）