“多過(guò)程問(wèn)題”的評(píng)價(jià)功能及其解決策略分析*
——以2021年6月浙江選考物理第20題為例

何海衛(wèi) 樂(lè)恩輝

(浙江省象山中學(xué) 浙江 寧波 315700)

物理學(xué)科學(xué)業(yè)水平考試的評(píng)價(jià)目的在于落實(shí)發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo).依據(jù)這樣的目的,物理學(xué)業(yè)水平考試的命題必須時(shí)刻把握住學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向,在命題內(nèi)容與情境創(chuàng)設(shè)上契合學(xué)生的認(rèn)知水平,注重試題對(duì)“情境”“建?！薄耙?guī)律”“方法”等方面的定位與聯(lián)系,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)綜合解決實(shí)際問(wèn)題能力的考查,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的考查,從而能較好地區(qū)分學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平[1].

浙江省物理選考卷在試題命制時(shí)已經(jīng)就“情境”“建?！薄耙?guī)律”等維度實(shí)踐探索多年并形成了相對(duì)成熟的形式.其中計(jì)算題第2題更是該類(lèi)實(shí)踐的典型代表,本題一般設(shè)置為“多過(guò)程問(wèn)題”,通常以功能關(guān)系與動(dòng)力學(xué)規(guī)律的運(yùn)用為主線,以直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)為主要的運(yùn)動(dòng)情境載體,通過(guò)信息解讀、模型建構(gòu)、數(shù)學(xué)方法滲透、科學(xué)論證等方面的綜合運(yùn)用,考查與評(píng)價(jià)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律與方法解決具體問(wèn)題所具有的必備知識(shí)與關(guān)鍵能力.

為把握多過(guò)程計(jì)算題的考查要點(diǎn),突破問(wèn)題的難點(diǎn),助力學(xué)生素養(yǎng)與能力的提升,本文基于《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中高中物理選考命題的原則,對(duì)2021年6月浙江選考第20題的命題特點(diǎn)、評(píng)價(jià)功能進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)析,基于此并結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)提出優(yōu)化此類(lèi)問(wèn)題解決策略的建議.

圖1 題圖

(1)若小滑塊的初始高度h=0.9 m,求小滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度v0的大小;

(2)若小球能完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,求h的最小值hmin;

(3)若小球恰好能過(guò)最高點(diǎn)E,且三棱柱G的位置上下可調(diào),求落地點(diǎn)Q與F點(diǎn)的水平距離x的最大值xmax.

1 多過(guò)程問(wèn)題的命題特征與評(píng)價(jià)功能

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)所制定的命題原則,多過(guò)程計(jì)算題依托具體的測(cè)試目標(biāo)與任務(wù)情境,選擇具有代表性的核心物理概念、規(guī)律、思想和方法等內(nèi)容設(shè)計(jì)試題[1],聚焦核心知識(shí),指向具體問(wèn)題的解決.

1.1 基于測(cè)試目標(biāo)與任務(wù)情境創(chuàng)設(shè)問(wèn)題

以學(xué)生熟悉的高中物理常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式(勻變速直線運(yùn)動(dòng)、豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等)為任務(wù)情境,以考查動(dòng)力學(xué)規(guī)律與功能關(guān)系為測(cè)試目標(biāo),如表1所示,建立具有一定邏輯結(jié)構(gòu)順序與層次的問(wèn)題載體,以此對(duì)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)與處理綜合性問(wèn)題的能力展開(kāi)考查.

表1 測(cè)試目標(biāo)與任務(wù)情境

1.2 聚焦功能關(guān)系與動(dòng)力學(xué)規(guī)律解決問(wèn)題

根據(jù)測(cè)試目標(biāo)與任務(wù)情境解讀問(wèn)題的要素,關(guān)聯(lián)用于問(wèn)題解決的物理知識(shí)與方法(以功能關(guān)系與動(dòng)力學(xué)規(guī)律所涉及的核心概念、模型建構(gòu)、規(guī)律運(yùn)用)為主要工具,注重考查學(xué)生對(duì)于答題邏輯結(jié)構(gòu)的生成與建立,如表2所示.

表2 試題答案與問(wèn)題解決的工具

1.3 基于學(xué)業(yè)質(zhì)量水平評(píng)價(jià)物理學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成

多過(guò)程問(wèn)題的命題多數(shù)是基于高中物理教學(xué)實(shí)踐中所關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)情境、力學(xué)模型、功能轉(zhuǎn)化的過(guò)程等核心要素,通過(guò)這些要素的內(nèi)在聯(lián)系與物理特征設(shè)計(jì)出指向分析物體運(yùn)動(dòng)、受力與功能關(guān)系的具體問(wèn)題,并結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量水平3、4相關(guān)指標(biāo)與要求來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生在解決該問(wèn)題的過(guò)程中其物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況[1],如表3所示.

表3 物理學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的達(dá)成情況

2 多過(guò)程問(wèn)題的解決策略與優(yōu)化

多過(guò)程問(wèn)題涉及高中物理的動(dòng)力學(xué)原理、問(wèn)題解決的物理規(guī)律與方法、問(wèn)題結(jié)論的數(shù)學(xué)分析與分類(lèi)討論等方面,綜合性較強(qiáng).解決該問(wèn)題需要從冗長(zhǎng)的題干中提取有效信息,并將所得信息關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論[2].在問(wèn)題解決過(guò)程中要注重學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng),優(yōu)化問(wèn)題解決的策略與方法,從心理上逐步減弱學(xué)生面對(duì)綜合性問(wèn)題時(shí)的膽怯與回避心態(tài),增強(qiáng)學(xué)生解決大題、難題的信心與勇氣.

2.1 整體把握 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題解決的主線思路

分析問(wèn)題思路不清晰往往是耽誤學(xué)生解決多過(guò)程問(wèn)題時(shí)間的主要因素.筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)該題的分析思路總結(jié)為“信息獲取→情境分析→模型建構(gòu)→數(shù)學(xué)分析”4個(gè)環(huán)節(jié),創(chuàng)建問(wèn)題解決的科學(xué)思維過(guò)程,如圖2所示,引導(dǎo)學(xué)生把握解決問(wèn)題的正確思維方式,突破問(wèn)題解決的要點(diǎn)與難點(diǎn).

圖2 解決多過(guò)程計(jì)算題的科學(xué)思維過(guò)程

(1)信息獲取.研讀題干內(nèi)容,獲取問(wèn)題研究對(duì)象、過(guò)程以及對(duì)應(yīng)條件要素所限定的物理環(huán)境.

(2)情境分析.根據(jù)所獲取的題干信息明確物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、各個(gè)過(guò)程中的受力分析,從而獲取描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量、所受合力大小與方向,并對(duì)整過(guò)程或者分過(guò)程的做功情況予以確定.

(3)模型建構(gòu).由運(yùn)動(dòng)、受力及做功情況明確構(gòu)建相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型,并根據(jù)動(dòng)力學(xué)規(guī)律與功能關(guān)系構(gòu)建用于定量解析問(wèn)題的方程、函數(shù)或者不等式等.

(4)數(shù)學(xué)分析.對(duì)所建立的定量關(guān)系式進(jìn)行分析與討論,在基于問(wèn)題物理本質(zhì)的基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)學(xué)方法獲取科學(xué)規(guī)范的結(jié)論.

2.2 模型建構(gòu) 明確過(guò)程分析的關(guān)鍵要素

模型建構(gòu)是解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵要素,而過(guò)程分析則是進(jìn)行模型建構(gòu)的重要前提.對(duì)研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)形式、受力情況、做功與能量變化情況等要點(diǎn)(表4)有明確的認(rèn)識(shí)與定位,能夠充分助力解決問(wèn)題所需物理模型的建構(gòu),并結(jié)合相關(guān)的物理規(guī)律實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的定量解析.

表4 過(guò)程分析的要點(diǎn)呈現(xiàn)

2.3 推理論證 生成科學(xué)客觀的事實(shí)結(jié)論

多過(guò)程問(wèn)題最大的難點(diǎn)在于構(gòu)成運(yùn)動(dòng)的各個(gè)過(guò)程并不是獨(dú)立的,而是相互關(guān)聯(lián)的.因此對(duì)于單一運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析往往不能充分實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的解決,而是需要對(duì)研究對(duì)象所參與的各個(gè)過(guò)程有整體的認(rèn)識(shí).因此在解決這樣的問(wèn)題時(shí),不僅需要學(xué)生具備建構(gòu)模型、分析計(jì)算的能力,還需要在對(duì)已有過(guò)程分析論證的基礎(chǔ)上對(duì)新的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)、描述、解釋,在基于規(guī)律運(yùn)用與深化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)研究問(wèn)題的分析論證,從而獲得嚴(yán)謹(jǐn)客觀的事實(shí)結(jié)論.例如對(duì)該題第(3)問(wèn)平拋運(yùn)動(dòng)水平位移最大值的求解可基于猜想預(yù)測(cè)、描述解釋、推理論證的過(guò)程獲取可靠的事實(shí)結(jié)論,如圖3所示.

圖3 問(wèn)題解決的推理論證過(guò)程

3 結(jié)束語(yǔ)

多過(guò)程問(wèn)題承載了高中階段對(duì)學(xué)生綜合能力水平與學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成目標(biāo)的考查要求,同時(shí)也是促進(jìn)學(xué)生綜合能力水平與學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的重要資源.在實(shí)際教學(xué)中,教師在把握該類(lèi)問(wèn)題在選考評(píng)價(jià)體系中的定位與導(dǎo)向的前提下,更要基于其評(píng)價(jià)功能充分發(fā)掘蘊(yùn)含其中的概念、規(guī)律、方法等方面的資源要素,助力高中物理教學(xué)的提升與深化.