落實(shí)素養(yǎng)立意 考查關(guān)鍵能力

摘" "要：以2024年無錫市初中學(xué)業(yè)水平考試27題為研究對象，挖掘其導(dǎo)向價值。進(jìn)一步結(jié)合學(xué)生作答情況對教學(xué)進(jìn)行反思與改進(jìn)，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升科學(xué)思維；探明已有概念，樹立正確觀念；結(jié)合真實(shí)情境，解釋物理問題。

關(guān)鍵詞：無錫中考；光的反射定律；素養(yǎng)導(dǎo)向；關(guān)鍵能力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0053-5

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過物理課程的學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力［1］。物理學(xué)科關(guān)鍵能力是學(xué)生在面對與學(xué)科相關(guān)的生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時，高質(zhì)量地認(rèn)識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力。教育部考試中心認(rèn)為，物理學(xué)科關(guān)鍵能力包括理解能力、推理論證能力、模型建構(gòu)能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、創(chuàng)新能力5種關(guān)鍵能力［2］。2024年無錫市初中學(xué)業(yè)水平考試的27題，以學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)——探究光的反射定律為基礎(chǔ)，突出物理學(xué)科核心素養(yǎng)，重點(diǎn)考查了學(xué)生的推理論證能力、模型建構(gòu)能力、實(shí)驗(yàn)探究能力。

1" " 原題呈現(xiàn)

探究光的反射規(guī)律，器材有激光筆、平面鏡、標(biāo)有刻度的白色硬紙板（可沿中縫折疊）、白板。

（1）如圖1所示，將一束光照射到平面鏡上，它的反射光在光屏上形成一個光斑。保持光在平面鏡上的入射點(diǎn)不變，減小入射光與平面鏡的夾角，則光屏上的光斑向_________（選填“上”或“下”）移動。

（2）利用圖2所示的裝置進(jìn)行探究。

①平面鏡水平放置，標(biāo)有刻度的白色硬紙板豎直地立在平面鏡上，使一束光緊貼紙板A，射向鏡面上的O點(diǎn)，將紙板B繞接縫ON向前或向后翻折，當(dāng)紙板B和紙板A在_________時，紙板B上能呈現(xiàn)反射光束。

②改變?nèi)肷涔獾姆较?，讀出入射角和反射角的大小，將測得的數(shù)據(jù)記錄在表格中（表1）。由此可知，反射角與入射角大小_________。

③用另一束光逆著反射光的方向射到鏡面，觀察到反射后的光會逆著原來入射光的方向射出，這表明：_________。

（3）利用如圖3所示的裝置進(jìn)行探究。讓一束光斜射到平面鏡上，在入射點(diǎn)O放置白板并調(diào)整位置，發(fā)現(xiàn)白板只在某一位置能同時呈現(xiàn)入射光和反射光，測得此時白板與鏡面成90°角，說明白板與鏡面的位置關(guān)系是：_________。實(shí)驗(yàn)表明：_________ 。

（4）自行車尾燈是由許多角反射器組成的反光裝置，角反射器是由互相垂直的反光面組成的。當(dāng)汽車的燈光照在尾燈上時，司機(jī)看到尾燈特別亮，原因是：__________________。

參考答案：（1）下。（2）①同一平面；②相等；③光在反射時，光路是可逆的。（3）相互垂直，反射光、入射光在同一平面內(nèi)，這個平面與反射面垂直（或反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)）。（4）角反射器能使照射在它上面的光反射回來。

2" " 試題賞析

本題屬于學(xué)習(xí)探索問題情境試題，題目文本簡約，物理情境清晰明了，設(shè)問有合理梯度，有利于學(xué)生發(fā)揮正常水平，符合學(xué)業(yè)水平考試目的的要求。試題嚴(yán)格遵循《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）中的命題原則和命題建議。

2.1" " 基于學(xué)習(xí)情境，建構(gòu)物理模型

本題考查內(nèi)容是課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”，情境來自于教材，為大多數(shù)學(xué)生所熟悉。取自于學(xué)生實(shí)際的科學(xué)研究過程，體現(xiàn)了試題的導(dǎo)向性，引導(dǎo)教師積極遵循課程標(biāo)準(zhǔn)，回歸課堂教材。

通過物理實(shí)驗(yàn)探究并得出物理規(guī)律，培養(yǎng)物理觀念，就是一個建模的過程。

本題的第（1）小題，基于觀察光的反射現(xiàn)象提出問題，借助光線來建構(gòu)圖4所示的物理模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究并歸納推理得出光的反射定律。體現(xiàn)了物理課程“從生活走向物理”的理念，進(jìn)一步考查學(xué)生的模型建構(gòu)能力。

在物理學(xué)中，過程模型是用來描述和分析物理現(xiàn)象或過程的簡化和抽象形式，有助于理解復(fù)雜的物理現(xiàn)象。本題的第（2）（3）小題是通過實(shí)驗(yàn)來探究光的反射定律，是光學(xué)中的一個基本過程模型的建立。本題通過目標(biāo)導(dǎo)向——探究光的反射定律，將這個目標(biāo)分解為一系列有序的步驟，按照一定的順序進(jìn)行。

本試題的設(shè)計(jì)注重反映物理學(xué)科本質(zhì)，重視物理內(nèi)容在真實(shí)情境中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)能展示學(xué)生思維過程的問題。

2.2" " 立足基本實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)歸納推理

課程標(biāo)準(zhǔn)的課程內(nèi)容將“實(shí)驗(yàn)探究”作為五個一級主題之一，足以見得通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究在課程標(biāo)準(zhǔn)中的重要地位。實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了物理課程實(shí)踐性的特點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)物理概念，深化對物理規(guī)律的認(rèn)識。“探究光的反射定律”屬于探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，作為基本實(shí)驗(yàn)的考查，考卷在題目設(shè)置上，凸顯了科學(xué)探究各要素，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

試題的第（1）小題主要是基于實(shí)驗(yàn)的觀察，在觀察的基礎(chǔ)上提出問題：當(dāng)入射光的方向改變時，反射光的方向如何改變？反射光、入射光有什么關(guān)系？進(jìn)而進(jìn)入到后面的探究。整個第（2）小題主要是通過實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)，基于證據(jù)歸納推理得出結(jié)論，著重考查了歸納推理能力。第（3）小題是本題的創(chuàng)新所在，是基于前面實(shí)驗(yàn)之后的反思與改進(jìn)，更具有普遍性。想要找到入射光線、反射光線，借助白板來找反射光線和入射光線的關(guān)系，在白板由傾斜轉(zhuǎn)到豎直的過程中，反射光線只有在白板垂直于鏡面的時候呈現(xiàn)，根據(jù)這一現(xiàn)象，歸納得到結(jié)論：反射光線、入射光線在垂直于鏡面的同一平面，且具有唯一性。第（4）小題是所學(xué)知識在生活中的實(shí)際應(yīng)用，考查學(xué)生解釋遷移的能力。

本試題的設(shè)置注重選取便于探究和實(shí)踐的任務(wù)，讓學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)的物理知識解決生活中實(shí)際遇到的問題。

2.3" " 緊扣必備知識，凸顯學(xué)科素養(yǎng)

本題涉及的必備知識及重要規(guī)律主要是：光的反射定律。作為一道典型的實(shí)驗(yàn)探究題，通過科學(xué)探究、科學(xué)思維得到并形成了光的反射定律這一物理觀念。

科學(xué)探究方面，本題基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋?？茖W(xué)思維方面，第（1）小題是從現(xiàn)象到模型建構(gòu)的過程，第（2）（3）小題主要考查了根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過歸納和推理獲得探究結(jié)論的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，通過實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，讓學(xué)生體會到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，開拓學(xué)生的思維視野。

本試題的結(jié)構(gòu)注重評價的導(dǎo)向性，堅(jiān)持素養(yǎng)立意，全面考查學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

3" " 教學(xué)反思與改進(jìn)

筆者了解到本題總分為7分，平均分為5.05分，得分率為72.2%。學(xué)生在作答此題的過程中，容易出現(xiàn)以下幾個問題：①實(shí)驗(yàn)印象不清，建模能力不足；②前概念有偏差，物理觀念不夠；③基本知識混淆，應(yīng)用能力不強(qiáng)?；趯W(xué)生在作答時出現(xiàn)的問題，筆者通過調(diào)查與反思、結(jié)合實(shí)驗(yàn)、信息技術(shù)模擬等方式來改進(jìn)這部分的教學(xué)。

3.1" " 基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升科學(xué)思維

第（1）小題失分最多。一方面反映了學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時的印象不是非常深刻，另外也體現(xiàn)了學(xué)生建模能力不夠，如果可以直接應(yīng)用光路模型（圖4）來分析，結(jié)果一下子就出來了。還有一些學(xué)生也能利用光學(xué)模型來分析，但是由于光的反射規(guī)律觀念不夠清晰，會建立如圖5的模型，認(rèn)為入射光逆時針旋轉(zhuǎn)，反射光也會逆時針旋轉(zhuǎn)。

教學(xué)反思與改進(jìn)：在探究得到了光的反射定律后加一個評價，“為什么光斑是向下移”，不僅可以加深學(xué)生對這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的印象，也更加鞏固了光學(xué)模型的建構(gòu)。

第（3）小題的失分也比較多。學(xué)生建立過程模型還是有一定障礙的。相比于第一種方法，第二種探究方法更具有普遍性。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納得出“反射光線、入射光線在垂直于鏡面的同一平面，且具有唯一性”這一結(jié)論，要求是比較高的。更多的學(xué)生是靠猜測寫的“反射光線、入射光線和法線在同一平面”而得分。還有很大一部分學(xué)生寫的“反射光線和入射光線在同一平面，它們的法線垂直于平面鏡”，說明這部分學(xué)生認(rèn)為法線是反射光線與入射光線的角平分線，反映出學(xué)生對“法線”概念的建立是不清晰的。

在物理學(xué)中，過入射點(diǎn)垂直于鏡面的直線叫做法線，法線的建立是為了確定實(shí)際的立體模型，也就是為了確定一個面，即反射光線在由入射光線和法線確定的平面內(nèi)。

教學(xué)反思與改進(jìn)：基于試題對“光的反射”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)以及以上的思考，可以尋求兩塊白板，在第（1）小題實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，尋找入射光線和反射光線，找到之后會發(fā)現(xiàn)兩條光線在同一平面，且該平面垂直于鏡面（圖6）。在此基礎(chǔ)上，改變?nèi)肷涔獾姆较?，觀察反射光如何變化，進(jìn)一步思考在什么情況下反射光與入射光重合，進(jìn)而給出法線，再通過實(shí)驗(yàn)（2）的①和實(shí)驗(yàn)（3）進(jìn)行驗(yàn)證，最終可以得到，反射光線是位于入射光線和法線所確定的平面內(nèi)，進(jìn)而得出反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)的規(guī)律。還可以設(shè)計(jì)評價，在實(shí)驗(yàn)（3）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步尋找此時反射光線應(yīng)該在哪里，強(qiáng)化法線的意義。

3.2" " 探明已有概念，突出正確觀念

在學(xué)生作答中，很多低分獲得者錯在把“反射”寫成了“折射”。筆者分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生并不是單純的筆誤，這體現(xiàn)了學(xué)生前概念中認(rèn)為光射向物體表面折返過來，這個過程光路發(fā)生了改變，好像“折”了一下，所以他們認(rèn)為這就是折射。為了驗(yàn)證這一猜想，筆者翻閱了小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)在小學(xué)5、6年級就已經(jīng)需要知道行進(jìn)中的光遇到物體時會發(fā)生反射現(xiàn)象，光的傳播方向會發(fā)生變化。對于折射知識，小學(xué)科學(xué)沒有提及?；谛W(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者設(shè)置了6道光學(xué)前概念的題目，對280名初一學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果表明，大部分學(xué)生對光的直線傳播、光的色散實(shí)驗(yàn)是有一定印象的。在268份有效問卷中，有84.3%的學(xué)生知道光在空氣中是沿直線傳播的，85.5%的學(xué)生能夠說出用三棱鏡進(jìn)行光的色散實(shí)驗(yàn)，92.9%的學(xué)生知道太陽光包含了不同顏色的光，說明在小學(xué)科學(xué)階段確實(shí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并給學(xué)生留下了深刻的印象。但是，如圖7所示，約41.8%的學(xué)生認(rèn)為光在遇到物體時發(fā)生的是折射，約56.3%的學(xué)生能夠選出反射，與筆者的猜想一致。這樣已有的錯誤前概念的轉(zhuǎn)變需要設(shè)計(jì)更多的活動。

教學(xué)反思與改進(jìn)：為了區(qū)分清楚反射和折射，可以在講解“光的折射”時增加一個活動——“光一定是沿直線傳播嗎”，在濃度不同的食鹽水中呈現(xiàn)出光的傳播路徑并非直線（圖8），光路并沒有折返回來，這與反射有著很大的區(qū)別。在觀察光的反射現(xiàn)象前，增加一個把光引入教室的活動。成功后提問：這個鏡子的作用是什么，學(xué)生能夠回答“反光”。再進(jìn)入到模型的建構(gòu)，突出“從生活走向物理”的課程理念。還可以在建立光學(xué)模型后，說明反射是發(fā)生在同種介質(zhì)，而折射是發(fā)生在不同介質(zhì)中，借助模型進(jìn)一步幫助學(xué)生轉(zhuǎn)化錯誤前概念，突出正確的物理觀念。

3.3" " 結(jié)合真實(shí)情境，解釋物理問題

在第（4）小題的作答中，很多學(xué)生想到了凹面鏡、會聚、漫反射、凸透鏡等，可能在學(xué)生腦海中想象的“互相垂直的反光面”是圖9這樣的結(jié)構(gòu)，結(jié)合自己僅有的物理知識，就寫出了“凹面鏡”“漫反射”這兩種答案。

“會聚”和“凸透鏡”可能是學(xué)生對于題干中“特別亮”的理解，在他們淺顯的物理知識中，提取出了“最小最亮的”光斑，于是想到了凸透鏡對光的會聚作用。

這一小題主要是所學(xué)的物理知識在生活中的應(yīng)用。其實(shí)，書后的“WWW”也有相關(guān)的練習(xí)（圖10），學(xué)生為什么印象還是不深刻，說明了題目、圖片遠(yuǎn)沒有實(shí)物實(shí)驗(yàn)的效果好。

教學(xué)反思與改進(jìn)：基于以上思考，在實(shí)際教學(xué)過程中完全可以準(zhǔn)備一個尾燈，設(shè)計(jì)以下問題來突破：①尾燈真的是燈嗎？會有學(xué)生能想到，燈需要電源提供，那它會是光源嗎？放在光學(xué)暗箱中就可以發(fā)現(xiàn)尾燈本身是不發(fā)光的。②它是怎么提醒后車的呢？通過實(shí)驗(yàn)，看一下實(shí)際效果，結(jié)合物理模型進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)演示光的路徑（圖11）。再拆下一個尾燈給大家看一下，發(fā)現(xiàn)不是單純的平面結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示和數(shù)字模擬實(shí)驗(yàn)（圖12）展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增加普遍性，揭示其中的光學(xué)本質(zhì)。遵循“從物理走向生活”的課程理念，解釋的過程注意從模型到實(shí)物、從二維到三維的思想。筆者通過調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，角反射器的應(yīng)用還不止于此，可以通過向?qū)W生介紹在生活中的其他應(yīng)用，樹立正確的價值觀。

4" " 結(jié)" "語

本文以2024年無錫市初中學(xué)業(yè)水平考試27題為研究對象，挖掘其導(dǎo)向價值，深入研究了該題的命題特色，了解學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下中考試題命制的方向。進(jìn)一步依據(jù)學(xué)生在答題中暴露的問題，對“光的反射”這節(jié)課的教學(xué)進(jìn)行反思、改進(jìn)，旨在為相似規(guī)律類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一些思路和靈感。中考試題對一線教學(xué)有很重要的指導(dǎo)意義，學(xué)生作答出現(xiàn)的問題也是一線教師教學(xué)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，均值得一線教師深入研究和探討。

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（欄目編輯" " 陳" 潔）