核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的中考物理試題改革研究*

黨 越

(遵義市教育科學(xué)研究院 貴州 遵義 563000)

2019年以來,中共中央、國務(wù)院、教育部先后印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)初中學(xué)業(yè)水平考試命題工作的意見》《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》等若干文件,要求全國各地區(qū)要深化基礎(chǔ)教育評(píng)價(jià)改革,提高育人水平.為貫徹落實(shí)文件精神,遵義市教育科學(xué)研究院從2021年開始對(duì)中考物理試題進(jìn)行改革.兩年來,遵義中考物理試題命制以“立德樹人”為核心思想,以考查物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,以情境為載體,緊緊依照課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、內(nèi)容及要求,對(duì)學(xué)生的物理學(xué)業(yè)水平進(jìn)行考查.試題力圖充分發(fā)揮教學(xué)“指揮棒”作用,引導(dǎo)地區(qū)物理教學(xué)改革,為評(píng)價(jià)本地區(qū)學(xué)校的物理教學(xué)質(zhì)量,提供科學(xué)的依據(jù).

1 試題改革的特點(diǎn)

1.1 聯(lián)系體育運(yùn)動(dòng) 促進(jìn)學(xué)生關(guān)注運(yùn)動(dòng)中的物理觀念

【例1】(2022年中考物理試題)出色的足球運(yùn)動(dòng)員常會(huì)利用“香蕉球”破門得分.“香蕉球”可以在空中劃出一道優(yōu)美的弧線,如圖1所示.下列相關(guān)說法正確的是( )

圖1 例1題圖

A.足球在飛行過程中,沒有受到力的作用

B.足球在飛行過程中受慣性作用不斷向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)

C.足球向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)是因?yàn)閮?nèi)側(cè)空氣流速小,外側(cè)流速大

D.足球向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)是因?yàn)閮?nèi)側(cè)空氣流速大,外側(cè)流速小

評(píng)析:在試題中用體育運(yùn)動(dòng)作為情境,能夠較好地考查學(xué)生的物理觀念.有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的熱愛,引導(dǎo)學(xué)生積極參加體育運(yùn)動(dòng),增強(qiáng)身體綜合素質(zhì).

1.2 重視實(shí)驗(yàn)探究 加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究能力的考查

科學(xué)探究是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分,也是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的主要途徑.近兩年,遵義中考試卷的科學(xué)探究類試題分?jǐn)?shù)占比高達(dá)22%左右,是所有題型占比最大的一類試題.該類探究性實(shí)驗(yàn)試題的情境素材有的是利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效、貼近日常生活和認(rèn)知的探究情境,旨在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力、信息轉(zhuǎn)化能力以及歸納總結(jié)能力.

【例2】(2021年中考物理試題)汽車工程師探究單個(gè)輪胎滾動(dòng)阻力與行駛速度、輪胎氣壓、輪胎品牌的關(guān)系.根據(jù)收集到的數(shù)據(jù),繪制了如圖2所示的圖像:

圖2 例2題圖

(1)工程師在探究單個(gè)輪胎滾動(dòng)阻力與輪胎氣壓的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制的變量有______.

(2)工程師在探究單個(gè)輪胎滾動(dòng)阻力與行駛速度的關(guān)系時(shí),輪胎克服最小阻力做功的功率大小為______W.

(3)實(shí)踐證明,當(dāng)汽車輪胎氣壓增大到一定值后,汽車的安全性會(huì)隨之降低.請綜合考慮汽車安全性,結(jié)合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù),提出能有效減小汽車能耗的建議:______.

評(píng)析:本題依托實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)數(shù)據(jù),借助圖表,創(chuàng)設(shè)一個(gè)來源于生活實(shí)踐的探究情境,是一道以填空題的形式,考查學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)思維能力的題目.該題涉及控制變量、數(shù)據(jù)分析、模型建構(gòu)、概括表達(dá)能力等.試題期望引導(dǎo)教學(xué)增強(qiáng)對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng).

【例3】(2022年中考物理試題)遵義是我國重要的茶產(chǎn)地,水溫對(duì)茶葉的沖泡效果有很大影響.某物理興趣小組對(duì)紫砂壺、瓷質(zhì)蓋碗、玻璃杯3種常用茶具的保溫性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.

(1)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),同學(xué)們用到紫砂壺、瓷質(zhì)蓋碗、玻璃杯、電熱水壺、鐵架臺(tái)、量筒、硬紙板、細(xì)線、秒表,為完成實(shí)驗(yàn),他們還需要哪種測量儀器______;

(2) 表1是同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù),通過分析表1中的數(shù)據(jù)得到表2,請幫他們將表2中空缺的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整;

表1 不同材質(zhì)茶具內(nèi)水的溫度

表2 不同材質(zhì)茶具內(nèi)水溫變化快慢

(3)請分析表格中的數(shù)據(jù),幫同學(xué)們總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論(至少寫出兩條).

評(píng)析:本題結(jié)合地方特色,以探究3種常用茶具保溫性能為素材,創(chuàng)設(shè)真實(shí)的科學(xué)研究情境.考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、儀器的選擇,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力.該題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)有效,讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的科學(xué)探究情境,以獲取新知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法,考查學(xué)生真實(shí)的科學(xué)探究能力.該題有利于引導(dǎo)教學(xué)關(guān)注學(xué)生真實(shí)的科學(xué)探究能力的培養(yǎng),也有利于學(xué)生形成熱愛家鄉(xiāng)的情感,培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)家鄉(xiāng)的意識(shí),厚植家國情懷.

1.3 時(shí)代感強(qiáng) 關(guān)注國家科技發(fā)展前沿

試題圍繞立德樹人核心思想,在STSE教育理念下,構(gòu)建試題情境,關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的關(guān)系,強(qiáng)調(diào)科技在社會(huì)發(fā)展、國防科技中的應(yīng)用價(jià)值.例如在2021年科學(xué)閱讀題中以甘肅敦煌建成的我國首批國家光熱示范項(xiàng)目——熔鹽式光熱電站為背景考查光的反射、物態(tài)變化,在2022年的科學(xué)閱讀題中介紹我國制造的全球最大的LNG(液化天然氣)雙燃料動(dòng)力船“達(dá)飛雅克薩德號(hào)”為背景考查熱值、牛頓第三定律等.該類試題展現(xiàn)了我國在科技領(lǐng)域的巨大成就,有利于增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感,激發(fā)他們銳意進(jìn)取、振興祖國的使命感和責(zé)任感.試題旨在提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感,促進(jìn)知識(shí)在生產(chǎn)、生活中融會(huì)貫通,培養(yǎng)學(xué)生成為全面發(fā)展的新型公民.

1.4 滲透德育要素 強(qiáng)化現(xiàn)育人導(dǎo)向

【例4】(2022年中考物理試題)《天工開物》是我國古代的科學(xué)著作,書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機(jī)械.其中這樣寫道:“凡河濱有制筒車者,堰陂障流繞于車下,激輪使轉(zhuǎn),挽水入筒,一 一頃于枧內(nèi),流入畝中,晝夜不息,百畝無憂.”該段文字描述了筒車這樣一種以水流作動(dòng)力,用來取水的機(jī)械,如圖3所示.若接水槽離取水處高4 m,水輪上有12個(gè)取水筒,一個(gè)取水筒每次可取水4 kg,筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為60 s.(g取10 N/kg)

(a)

(1)請從能量轉(zhuǎn)化的角度,簡要分析筒車的工作原理;

(2)求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對(duì)進(jìn)入接水槽的水所做的功;

(3)若水流沖擊筒車的功率為40 W,求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率.

評(píng)析：在我國五千年的歷史長河中,有著豐富多彩的歷史文化遺跡,《天工開物》便是我國明代宋應(yīng)星所著的科技著作.該題能很好地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我國古代科技文化的發(fā)展,深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)在人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步中的作用的認(rèn)識(shí).有利于學(xué)生了解中華民族傳統(tǒng)文化,認(rèn)識(shí)我國古人的聰明才智,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感,培養(yǎng)學(xué)生的文化自信.

該題通過筒車旋轉(zhuǎn)取水情境的設(shè)置,針對(duì)學(xué)生的物理觀念---能量觀進(jìn)行考查.該試題有利于引導(dǎo)師生在日常教學(xué)中關(guān)注我國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化,注重對(duì)其中所蘊(yùn)含的物理原理知識(shí)進(jìn)行分析.該題具有濃厚的人文價(jià)值,有利于學(xué)生形成正確的價(jià)值觀.

1.5 關(guān)注真實(shí)課堂 考查學(xué)生科學(xué)態(tài)度

真實(shí)的物理課堂往往會(huì)出現(xiàn)一些與教師的教學(xué)設(shè)計(jì)不同的地方,當(dāng)課堂師生活動(dòng)出現(xiàn)課前教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)之外的情境時(shí),大多數(shù)教師會(huì)選擇視而不見,僅有少部分教師選擇直面學(xué)生的問題,從分析問題的產(chǎn)生,培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度,提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

【例5】(2022年中考物理試題)在探究聲音的傳播條件時(shí),老師利用如圖4所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).抽氣泵將玻璃罩內(nèi)空氣逐漸抽出,同學(xué)們聽到鬧鈴的聲音逐漸減小,但始終可以聽見聲音.請你分析始終可以聽見聲音的原因.

圖4 例5題圖

評(píng)析:該實(shí)驗(yàn)是在許多公開課中,教師經(jīng)常使用的探究實(shí)驗(yàn).由于聲音可以在固體介質(zhì)中傳聲,在氣泵抽氣完畢后,學(xué)生還可以隱約聽見鬧鈴的聲音.大多數(shù)教師會(huì)直接告訴學(xué)生聲音無法聽見,從而得出真空無法傳聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.但是,學(xué)生此時(shí)卻能聽見聲音,這就使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突.若教師不關(guān)注該問題,學(xué)生僅僅就是記住真空無法傳聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,實(shí)際上并沒有真正掌握該實(shí)驗(yàn)的本質(zhì).長此以往,不利于學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、敢于質(zhì)疑真理的科學(xué)精神.此題,有利于引導(dǎo)教學(xué)關(guān)注課堂中的真實(shí)問題,以問題為出發(fā)點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度,提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

1.6 理論聯(lián)系實(shí)踐 與生產(chǎn)和生活聯(lián)系緊密

【例6】(2022年中考物理試題)遵義某現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園內(nèi),一批名貴果樹苗急需持續(xù)澆灌,正在園區(qū)研學(xué)的某中學(xué)創(chuàng)客小組為園區(qū)設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)給水系統(tǒng),電路如圖5(a)所示.控制電路的電源電壓U1恒為24 V,線圈電阻不計(jì),定值電阻R0為50 Ω,R為壓敏電阻,其阻值隨所受壓力的變化圖像如圖5(b)所示;工作電路電源電壓U2恒為220 V,包括注水裝置和給水裝置兩部分(圖中未明確);圖5(c)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖,壓敏電阻位于圓柱形水箱底部的受力板正下方,受力板面積S1和水箱底面積S2大小分別為0.02 m2和0.45 m2.給水裝置始終不停歇給水,當(dāng)通過線圈的電流I=0.16 A時(shí),銜鐵剛好被吸下,注水裝置停止注水,此時(shí)電流表示數(shù)I1=0.2 A;當(dāng)水箱水位下降至0.5 m時(shí),銜鐵剛好被拉回,注水裝置又開始向水箱注水,此時(shí)電流表示數(shù)I2=2.2 A(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg).

(1)圖5(a)中,甲、乙分別為________裝置;

A.給水、注水 B.注水、給水

(2)求當(dāng)注水裝置停止注水時(shí),水箱內(nèi)水位的高度;

(3)若注水裝置每分鐘向水箱注水0.3 m3,給水裝置每分鐘給水量為0.12 m3,求注水裝置從最低水位加注至最高水位的過程中所消耗的電能.

評(píng)析：該題選擇與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密的情景為試題載體,通過不同復(fù)雜程度的情境,設(shè)置基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性的問題,讓學(xué)生用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問題,旨在考查學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象和解決問題的能力,有利于考查學(xué)生理解能力、分析綜合能力、信息處理能力.

2 教學(xué)中的啟示

2.1 重視情境在教學(xué)中的應(yīng)用

在平時(shí)教學(xué)中,教師應(yīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)變以講授法為主的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式.綜合采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題探索式學(xué)習(xí)等教學(xué)模式,融合國外STEAM、HPS等教學(xué)理念,以日常生活、社會(huì)生產(chǎn)、科技發(fā)展、科學(xué)探究等原始物理問題為背景素材,構(gòu)建真實(shí)問題的教學(xué)情境.引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)科知識(shí),合理構(gòu)建物理模型、分析課堂問題情境.教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、模型建構(gòu)能力、推理論證能力、分析綜合能力等物理學(xué)科關(guān)鍵能力.使學(xué)生在情境中形成物理觀念,在體驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)思維.

2.2 落實(shí)課標(biāo)理念 推進(jìn)試題命制改革

各級(jí)教研機(jī)構(gòu)應(yīng)采用集中研討、自主研學(xué)等方式,積極組織開展與新課標(biāo)相關(guān)的教研活動(dòng).一線教師應(yīng)熟知新課標(biāo)對(duì)知識(shí)的相關(guān)要求及其內(nèi)在關(guān)系.圍繞新課標(biāo),以生活實(shí)踐類情境、科學(xué)探索類情境為載體,積極開展試題命制改革[1-2].教師應(yīng)在日常生活中,有意識(shí)地積累與物理知識(shí)相關(guān)的科技、體育、生產(chǎn)等素材,作為試題命制的原始資料.試題命制過程中,采用情境圖、數(shù)據(jù)表格、物理方程、函數(shù)圖像等多樣的方式呈現(xiàn)試題情境,將物理必備知識(shí)與情境有機(jī)統(tǒng)一,從不同角度考查學(xué)生物理學(xué)科關(guān)鍵能力與核心素養(yǎng).在過程性教學(xué)評(píng)價(jià)中,大力培養(yǎng)學(xué)生在情境中應(yīng)用物理知識(shí)理解問題、建構(gòu)物理模型、應(yīng)用科學(xué)思維推理論證問題的能力.

2.3 重視實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作用

重視初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),在學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面的作用[3].采用問題導(dǎo)向式教學(xué)方法,讓學(xué)生經(jīng)歷猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、反思與總結(jié)等完整的實(shí)驗(yàn)探究過程.使學(xué)生在科學(xué)探究中,養(yǎng)成問題意識(shí),提升學(xué)生利用各種方式獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的科學(xué)論證、解決問題的能力.根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法,布置創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)任務(wù),讓學(xué)生利用傳感器、多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),拓寬實(shí)驗(yàn)問題解決的途徑.在創(chuàng)新過程中促使學(xué)生擺脫思維定勢,鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,大膽創(chuàng)造,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維、逆向思維等創(chuàng)新性解決問題的思維能力.

2.4 深挖教材 活用教材

重視教材中基本概念、規(guī)律的教學(xué).根據(jù)物理學(xué)科的具體概念、規(guī)律,聯(lián)系社會(huì)、科技、工程,深挖與教學(xué)概念相關(guān)的跨學(xué)科概念、物理思想方法.通過物理實(shí)踐活動(dòng),使學(xué)生在實(shí)踐情境中,深度理解物理概念、規(guī)律的本質(zhì).在教學(xué)中重視教材中“迷你實(shí)驗(yàn)室”“信息窗”“拓展一步”“請猜想”欄目(以滬科版為例)的靈活應(yīng)用,突出教材在基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)中的重要性,引導(dǎo)學(xué)生夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ),構(gòu)建學(xué)科知識(shí)體系,形成學(xué)科核心素養(yǎng).