基于核心素養立意的物理考試評價和啟示

摘 要：在深化基礎教育課程改革和考試招生制度改革的背景下，2016年全國卷的試題基調和各省份試題的變化都體現了核心素養的導向。試題注重考查考生的物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任等核心素養，為今后一段時期內的高考考試內容改革指明了方向。

關鍵詞：高考試題；核心素養；物理觀念；科學思維；科學探究；學習進階

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）2-0045-4

在深化基礎教育課程改革和考試招生制度改革的背景下，“核心素養”成為一線教師和命題老師關注的焦點。物理學科的核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任，核心素養的命題立意在2016年高考物理試題中得到了很好的體現，為今后一段時期內的高考內容改革指明了方向[1]。

1 立足經典模型，考查物理觀念

“物理觀念”是指基本知識、基本概念、基本規律和基本方法等在頭腦中的提煉和升華。主要包括運動觀念、物質觀念、相互作用觀念、能量觀念等要素。

例1 （2016江蘇卷第2題）有A、B兩小球，B的質量為A的兩倍。現將它們以相同速率沿同一方向拋出，不計空氣阻力。圖1中①為A的運動軌跡，則B的運動軌跡是（ ）

A.① B.② C.③ D.④

分析 本題從運動觀念立意，利用經典的拋體模型，考查拋體運動觀念。拋體運動的加速度始終為g，與拋體的質量無關。當將A、B兩物體以相同速率沿同一方向拋出時，運動軌跡應該相同。本題如果學生沒有形成正確的拋體運動觀念，很容易想當然地認為重的物體拋得近一些，錯誤地選C選項。

例2 （2016全國I卷第19題）如圖2，一光滑的輕滑輪用細繩OO' 懸掛于O點；另一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b，整個系統處于靜止狀態。若F方向不變，大小在一定范圍內變化，物塊b仍始終保持靜止，則（ ）

A.繩OO' 的張力也在一定范圍內變化

B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內變化

C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內變化

D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內變化

分析 本題從力的相互作用觀念立意。由滑輪性質，滑輪兩側繩的拉力相等，物體a受到繩的拉力等于其重力。物體a、b均保持靜止，則a、b受到繩的拉力大小方向均不變，所以OO' 的張力不變，排除A、C選項，本題是多項選擇題，利用排除法可以得出B、D選項正確。

例3 （2016海南卷第10題）如圖3，一帶正電的點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O為圓心，兩實線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計重力，下列說法正確的是（ ）

A.M帶負電荷，N帶正電荷

B.M在b點的動能小于它在a點的動能

C.N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能

D.N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功

分析 本題從能量觀念立意，以點電荷電場和帶電粒子在電場中的運動這一經典模型為背景，考查電場力做功和動能、電勢能的變化關系，是一道以能量觀念立意的試題。電場能量的基本觀念是：在同一等勢面上，電場力不做功；電場力做正功，動能增加，電勢能減少；反之，電場力做負功，動能減少，電勢能增加。

啟示 通過以上三道試題的分析說明，高考試題旨在倡導通過高中階段的教學，尋找最佳的教學序列并精心設計教學，培養學生四大物理觀念，即運動觀念、物質觀念、相互作用觀念和能量觀念等；促進物理觀念的不斷進階，并能用這些觀念解決實際生活中的一些問題或應用這些觀念來描述自然界的圖景。

2 創設意義情景，考查科學思維

“科學思維”是指物理學的認識方式和科學方法的內化，主要包括物理模型的建構、科學思維的推理和論證等相關要素。

例4 （2016全國I卷第17題）利用三顆位置適當的地球同步衛星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊。目前地球同步衛星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設地球的自轉周期變小，若仍僅用三顆同步衛星來實現上述目的，則地球自轉周期的最小值約為（ ）

A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h

分析 本題基于一種科學假設的情況下，以科學思維立意，考查考生的科學思維過程。這包括：

（1）模型建構。地球自轉周期變小，衛星要與地球保持同步，則衛星的公轉周期怎么變化？

（2）科學思維推理。從定性思維角度分析，在衛星離地球的高度變小的情況下，要實現三顆衛星覆蓋全球的目的，三顆衛星的位置應該怎樣分布？

（3）科學思維論證。在科學推理的基礎上，作出幾何關系圖，定量思維求出最小軌道半徑，計算出最小周期。

例5 （2016江蘇卷第9題）如圖4所示，一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面。若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數均相等，則在上述過程中（ ）

A.桌布對魚缸摩擦力的方向向左

B.魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等

C.若貓增大拉力，魚缸受到的摩擦力將增大

D.若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面

分析 以貓拉桌布為情境，建構木板木塊模型，以科學思維立意，考查考生的科學思維過程。

（1）模型建構。魚缸在桌布上和在桌面上的受力與運動模型。

（2）科學思維推理。因為魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數均相等，魚缸受到桌布向右的摩擦力與它受到桌面向左的摩擦力大小相等，所以魚缸向右加速的加速度大小與向右減速的加速度大小相等，方向相反。魚缸的初速度為零，末速度也為零，根據對稱性可知，魚缸做加速運動的時間與做減速運動的時間相等。

（3）科學思維論證。定性思維，若貓減小拉力，桌布的加速度減小，魚缸在桌布上的運動時間變長，而魚缸向右的加速度不變，由x=at2/2知，魚缸相對于桌面的位移變大，桌布被拉出后魚缸在桌面上的位移也變大，魚缸就有可能滑出桌面。

啟示 從以上兩道試題分析看出，試題通過意義情境（科學假設或聯系實際），考查科學思維，啟示在今后的高中教學中，應培養學生模型建構的意識和能力；培養學生運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面進行科學推理和論證的關鍵能力。核心素養的形成不是一蹴而就的，需要在教育教學過程中慢慢形成[2]。

3 基于事實證據，考查科學探究和科學態度與責任

“科學探究”是指基于證據的猜想和假設，獲取證據信息和處理信息，并對實驗探究過程和結果進行分析和評估。“科學態度與責任”是指對待科學的正確態度和責任感，主要包括“科學本質，科學態度，科學·技術·社會·環境關系（簡稱STSE）”等要素。

例6 （2016全國I卷23題） 現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9 Ω），直流電源（輸出電壓為U，內阻不計），滑動變阻器R1（最大阻值為1000 Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2000 Ω），單刀雙擲開關一個，導線若干。

在室溫下對系統進行調節。已知U約為18 V，Ic約為10 mA。流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞。該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。

（1）在答題卡上完成待調節的報警系統原理電路圖（圖5）的連線。

（2）電路中應選用滑動變阻器_____________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步驟調節此報警系統：

①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為______Ω；滑動變阻器的滑片應置于_______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是 。

②將開關向_______（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至 。

（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用。

分析 本題將熱敏電阻與報警器聯系起來創設新的情境，探索報警系統的實驗原理、提出新的操作步驟和思路。

（1）基于證據的猜想和假設

現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統報警。由圖5可知，若把電阻箱作為模擬的熱敏電阻，利用等效替代實驗思想，即電阻箱和熱敏電阻并聯連接探究報警系統的原理，也是基于科學的態度和責任，防止貿然接入電路，損壞報警器。

（2）獲取證據信息和處理信息

證據信息：已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞。

處理信息：根據歐姆定律R=U/I，當U=18 V，通過報警器的電流10 mA≤Ic≤20 mA，故電路中總電阻： 900 Ω≤R≤1800 Ω。題中說明熱敏電阻在60 ℃時阻值為650.0 Ω，則串聯在電路中的電阻箱應選R2。

（3）探究過程與結果的分析和評估

為防止通過報警器的電流過大，燒壞報警器，因此在連接電路時，滑動變阻器應滑至最大值，即滑動變阻器的滑片置于b端。同時先接通模擬熱敏電阻，即開關向c端靠攏，然后緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警，這也體現了對科學探究的正確態度和責任感。

啟示 從以上試題分析可以看出，基于事實證據的過程性評價，診斷學生的學習情況和學習困惑，能夠促進教與學行為的改進，從而促進學生的發展。在高中教學中要注重培養學生基于證據的科學探究意識，科學探究的態度與責任，能在學習和日常生活中發現問題、提出合理猜測與假設；使用各種方式、方法收集信息和處理信息，并能正確實施探究過程和對結果進行分析和評估。

物理核心素養的培養離不開學生的學習實踐，物理教學應以貫穿物理核心素養的養成為主線，以學生的學習實踐為依托，以評價改革推力成為深化改革的動力源[3]。

參考文獻：

[1]程力.增強基礎性和綜合性 深化高考物理內容改革[J].物理教師，2016，37（5）：74-77.

[2]林明華. 高中物理核心素養的內涵與培養途徑[J].福建基礎教育研究，2016（2）：4-6.

[3]曹義才.基于核心素養導向的物理實驗教學表現性評價[J].物理教師，2016，37（7）：9-11.

（欄目編輯 陳 潔）