核心素養導向的高考物理試題情境創設

李華君 黃沛華

(1. 湖南省瀘溪縣教育科學研究所，湖南 瀘溪 416100； 2. 湖南省湘西土家族苗族自治州民族教育科學研究院，湖南 吉首 416000)

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·高考命題研究·

核心素養導向的高考物理試題情境創設

李華君1黃沛華2

(1. 湖南省瀘溪縣教育科學研究所，湖南 瀘溪 416100； 2. 湖南省湘西土家族苗族自治州民族教育科學研究院，湖南 吉首 416000)

就核心素養導向的高考物理試題情境創設問題，通過對幾道典型高考試題的分析發現，突出情感目標，突出真實情境和突出實際運用是高考物理試題情境創設的“三突出”，物理學史情境、傳統文化情境、社會主義核心價值觀情境和實驗情境構成核心素養導向的高考物理試題情境的四大基本類型，在此基礎上，對真實情境、情感目標和實際運用三大問題進行了深入反思.

核心素養；高考；物理試題；情境

核心素養是指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐.由于學科核心素養主要體現在學科的核心知識、核心能力、核心品質,它既是一門學科對人的核心素養發展的獨特貢獻和作用，又是一門學科獨特教育價值在學生身上的體現和落實.因而，發展學生核心素養必然依賴于學科核心素養的落實.物理課程作為自然科學領域的重要基礎課程，在培養學生方面的價值則體現從物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度和責任四個方面為學生今后生活和工作做準備，使學生養成終身發展所需的必備品格與關鍵能力，形成學生的物理學科核心素養.發展學生核心素養為目標的課程改革要求相應的教學評價改革，高考命題就應該在發展學生核心素養上發揮導向作用，以更好地落實“立德樹人”的根本任務.本文僅就試題情境的創設，探討核心素養背景下的高考物理命題.

1 情境創設的“三突出”

素養是人在真實情境中做出某種“行為”的能力，而任何行為，都不是單一維度的知識、技能、態度所能支撐的，需要三者統合方能達成.為此我們可以列出這樣一個公式：素養 =(知識+技能)態度，亦即C=(K+S)A.態度是用乘方來連接知識與技能，具有乘數效應或者放大效應，這充分顯示出態度在素養內在結構中的重要性和對于人的“行為”的深層價值.[1]既然素養是人在真實情境中做出某種“行為”的能力，那么，核心素養體系的落實強調基于真實的實踐情境.為了確保課程、教學與評價的一致性，應盡可能選擇真實情境考查核心素養.可見，要體現核心素養考查的要求，高考物理試題情境就應突出情感目標，突出真實情境，并通過真實情境的創設突出人的“行為”能力，即突出實際運用.

評價內容、問題情境、設計方式是物理試題的3個核心要素，[2]情境作為試題的重要組成部分，其目的就是為了對知識的習得和實際運用，以及對客觀外在環境內在教育價值特別是情感的挖掘而提供的問題解決背景、活動場景和資源條件.知識與技能是形成學科素養的載體，過程和方法是素養形成的橋梁，而情感、態度和價值觀能內化為學生的品格.[3]圍繞物理學科核心素養選擇原始素材，積極挖掘情境的價值，將學科知識與技能運用以及情感、態度和價值觀對學生品格內化的觸發條件鑲嵌在情境中，讓測評指向的任務緊密地結合生活實際，讓學生在問題情境持續的交互作用中進行理解、提煉、分析，探究問題的解決之道，讓情境成為學生核心素養發展與考查的載體和路徑.總之，突出情感目標，突出真實情境和突出實際運用是基于核心素養考查的高考物理試題情境創設的“三突出”，它對核心素養背景下高考物理命題具有導向作用.

2 情境創設的“四類型”

情境通常是紛繁多樣的，所以，試題情境的創設應體現素材內容與形式的多樣化特征.以下通過對幾道典型高考試題的分析，意在說明試題情境創設的“三突出”和核心素養導向的高考物理試題情境創設的基本類型.

2.1 物理學史情境

增強知識的歷史性、整體性、思想性與人文性，全面展示物理學的社會價值觀是物理學史功能的重要體現.普通高中課程標準(實驗稿)明確了物理學史教學目標和內容標準，其中，內容標準大致分為以下3類：第一，了解物理學家在物理發展過程中的貢獻，理解與物理學家相關的重要物理概念、規律和理論；第二，了解物理學家發現或探究物理規律的過程，領會物理學家探究過程中的物理思想或方法，體會科學探索中的成功或挫折對科學發現的意義，了解物理學的發展對社會、經濟和科技的影響；第三，了解我國古代在物理學方面的成就.[4]所以，上述內容標準就成為物理學史試題情境創設的基本依據.

圖1

例1.(2015年全國Ⅰ卷第19題)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖1所示.實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后.下列說法正確的是

(A) 圓盤上產生了感應電動勢.

(B) 圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動.

(C) 在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化.

(D) 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動.

阿拉果完成圓盤試驗后，實驗現象引起了當時物理學界的極大關注，不僅阿拉果本人，像物理學家安培、畢奧以及法拉第等都嘗試對該實驗的結果給出理論解釋.但由于各種原因，直到法拉第發現了電磁感應現象之后才有了合理的理論解釋，從而讓學生體會物理學家科學探究的艱辛與曲折.同時，這一科學發展進程以及科學家提煉物理本質、發現物理規律的背景、探究的過程和方法、思維的方式等給學生以啟迪.該題要求學生以“圓盤實驗”為素材，根據科學實驗事實，通過分析推理，并進行歸納概括，透過現象把握物理本質，深入理解物理概念與物理規律.不僅引導學生學生關注實驗事實，重視實驗現象，而且在培育開放的思想方法和創新的思維方式上具有很強的探究性.

2.2 傳統文化情境

傳統文化是中華文明的精髓，中國優秀的物理傳統文化是物理文化的重要組成部分.中國古代的科技發展對人類社會的發展和進步做出了巨大貢獻，反映了中國人民的勤勞和智慧，是我國物理傳統文化的重要內容，它能讓學生潛移默化地接受我國古代物理文化的熏陶，從而傳承中華優秀傳統文化.《關于2017年普通高考考試大綱修訂內容的通知》(教試中心函〔2016〕179號)要求在數學和理科綜合等科目中“適當增加對中國傳統文化進行考查的內容……”同時強調“考查中國優秀傳統文化，不是簡簡單單地考查死記硬背的知識，而是要遵循繼承、弘揚、創新的發展路徑，注重傳統文化在現實中的創造性轉化和創新性發展，從而實現考試的社會意義和現實目的.”

例2.(2015年高考江蘇卷第2題)靜電現象在自然界中普遍存在,我國早在西漢末年已有對靜電現象的記載，《春秋緯·考異郵》中有“玳瑁吸衣若”之說，但下列不屬于靜電現象的是

(A) 梳過頭發的塑料梳子吸起紙屑.

(B) 帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引.

(C) 小線圈接近通電線圈過程中，小線圈中產生電流.

(D) 從干燥的地毯上走過，手碰到金屬把手時有被電擊的感覺.

本題不但讓學生知曉西漢末年已有對靜電現象的記載的具體知識，而且要求學生對不屬于靜電現象的選項進行判斷，考查學生對靜電現象的理解.試題的設計能讓學生在實際運用中提高對科學的興趣，通過展示我國古代在科技方面的成就，培育學生的科學態度，增強民族自豪感和使命感.而且，做到優秀傳統文化知識的傳承和在現實中運用的結合，體現出優秀傳統文化的現實意義.

2.3 社會主義核心價值觀情境

《意見》把立德樹人作為教育的根本任務，要求“把培育和踐行社會主義核心價值觀融入國民教育全過程”.人類社會存在一些普遍適用的共享價值觀，例如公平、正義等等.同時，隨著人類社會的發展與進步，價值觀又與當今社會的政治、經濟、文化相關聯,因而是歷史的、具體的，從而又體現出特殊性與相對性.黨的十八大報告強調指出：“倡導富強、民主、文明、和諧，倡導自由、平等、公正、法治，倡導愛國、敬業、誠信、友善，積極培育和踐行社會主義核心價值觀.”社會主義核心價值觀是社會主義核心價值體系的高度凝練和集中表達，它的確立體現了人類社會價值觀的“普遍使用”與“特殊性與相對性”，“歷史延綿與永恒”與時代發展的辯證統一.因而，社會主義核心價值觀理應成為當下物理課程的重要目標，物理高考試題情境的創設應關注社會主義核心價值觀的基本內容.

圖2

例3.(2016年高考天津卷第 1題)我國成功研發的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究又創新的里程碑，米波雷達發射無線電波的波長在1～10m范圍內，則對該無線電波的判斷正確的是

(A) 米波的頻率比厘米波頻率高.

(B) 和機械波一樣須靠介質傳播.

(C) 同光波一樣會發生反射現象.

(D) 不可能產生干涉和衍射現象.

和平和正義是人類社會最基本的價值準則，人的意志自由、存在和發展的自由，是人類社會的美好向往，也是馬克思主義追求的社會價值目標.試題以我國成功研發的隱身飛機的克星——反隱身先進米波雷達為情景，不僅展示了我國強大的科技綜合實力，增強學生的民族自豪感和愛國情懷，而且，讓學生在試題的閱讀中獲得和平與自由這一國家層面與社會層面價值準則的感知與領悟.值得指出的是，每道試題都不能包羅社會主義核心價值體系的全部內涵，而且，情境對價值觀內涵的凸顯程度也存在強弱之分.所以，社會主義核心價值觀試題情境的創設，既需要根植于廣袤的生活素材，又依賴命題者對社會主義核心價值體系的總體把握與深入理解，同時還需要結合所考查的知識內容與能力層次等因素進行綜合設計.

例4.(2014年高考山東卷第23題)研究表明，一般人的剎車反應時間(即圖3甲中“反應過程”所用時間)t0=0.4s，但飲酒會導致反應時間延長.在某次試驗中，志愿者少量飲酒后駕車以v0=72km/h的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛，從發現情況到汽車停止，行駛距離L=39m.減速過程中汽車位移s與速度v的關系曲線如圖3乙所示，此過程可視為勻變速直線運動.取重力加速度的大小g=10m/s2.求：

圖3

(1) 減速過程汽車加速度的大小及所用時間；

(2) 飲酒使志愿者的反應時間比一般人增加了多少；

(3) 減速過程汽車對志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值.

本題以測量某志愿者飲酒后駕車的反映時間為背景，考查勻速直線運動及牛頓運動定律知識在汽車剎車中的運用.我國經濟的高速發展，機動車及機動車駕駛人的數量與日俱增，酒后駕車導致交通事故的現象時有發生，交通事故已成為危害社會發展的公害.貫徹法治國理念,實施依法治國是當今中國的時代主題.試題以“飲酒駕車”和“醉酒駕車”問題引導學生對社會生活中法律問題進行思考，從遵紀守法、自覺文明行車和對生命的尊重敬畏等方面進行社會主義核心價值觀教育，有助于增強法治觀念，使遵法守法成為大眾的自覺行動.

值得指出的是，上述幾道試題的情境內蘊著社會主義核心價值觀體系中和諧、愛國、法治等內容，并非包羅社會主義核心價值體系的全部內涵.而且，情境對價值觀內涵的凸顯程度也存在強弱之分.所以，社會主義核心價值觀試題情境的創設，既需要根植于廣袤的生活素材，又依賴命題者對社會主義核心價值體系的總體把握與深入理解，同時還需要結合所考查的知識內容與能力層次等因素進行綜合設計.

3 實驗情境

例5.(2016年全國Ⅰ卷第23題)現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，當要求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999.9Ω)，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1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，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18V，Ic約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時阻值為650.0Ω．

(1) 在答題卡上(如圖4所示)完成待調節的報警系統原理電路圖的連線.

圖4

(2) 在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.

本題設計的實驗情境既不是教材規定的學生實驗，也不是考試說明規定的實驗，實驗中選取新的器材即熱敏電阻和報警器，要求考生獨立設計創新實驗，需要解讀原理，設計方案，并要完成實驗步驟，進行數據處理，從而培養學生“實驗探究能力”.通過應用等效替代法，按照步驟調節報警系統，實現科學思維方法的遷移.選取熱敏電阻、報警器，引導學生把現代科技成果用于日常生活，為生活安全服務，有利于培育學生的“科學態度與責任”，并激發學生研究物理的好奇心和求知欲.而且，本題的實驗探究，考查了在新情境中的實驗創新能力.

實驗探究作為物理學科核心素養，是高考物理命題的重要內容，創設實驗情境是實驗探究試題的必然要求.然而，實驗情境的創設并非是創設“純粹”的實驗情境，而是“內蘊”著試題情境創設的“三突出”，從而讓實驗試題更好地承載學生核心素養培育與考查的價值.

4 情境創設的“三反思”

4.1 關于真實情境

上述幾道高考試題情境具有真實性，但這種真實仍然是對實實在在生活情境的加工與改造，并非“原本”的生活情境本身.對“原本”的生活情境改造與加工的目的是為了便于在規定時間內讓學生完成特定學科的考試任務.然而，“原本”生活情境的復雜程度決定著學生對真實任務的解決比解題要復雜得多.學生學習的目的是為今后生活和工作做準備，養成終身發展所需的必備品格與關鍵能力.也正因如此，與國際知名核心素養框架配套創設的測試評價中，PLSA得到各國的共識與推崇.“PLSA旨在評估學生對未來生活所需的準備，致力于描述學生在多大程度上將他們所掌握的知識運用到與生活相關的場景中.”[5]雖說PLSA與我國高考在測試目的、實施方式、測查內容以及結果使用等方面各有不同，但在考查學生在生活情境中分析問題和解決問題的能力方面對我國的高考命題具有借鑒意義.基于此，我國以邢紅軍為代表的學者對原始問題進行了持續的研究.“所謂原始問題，是指自然界及社會生活、生產中客觀存在、能夠反映科學概念、規律本質且未被加工的典型科學現象和事實.”[6]“在檢測教學方面，原始物理問題更有助于鑒別出學生能力的高下.”[7]與現行高考物理試題相比，“原本”生活情境疆域廣闊，而原始物理問題是“未被加工”的“物理問題”，所以，原始物理問題包含在“原本”生活情境之中.高考難以植入原始物理問題，這既與問題本身的復雜程度有關，也與命題技術的高要求有關.隨著基于核心素養的課程改革的推進和測量技術的發展，在物理高考中植入適當的原始物理問題不只是一種美好的愿望.

4.2 關于情感目標

基于核心素養考查的物理試題設計突出情感目標，由于情感目標難以量化，這給試題情境的創設增加了難度.為了便于對情感目標進行初略的測評，借鑒霍恩斯坦和布盧姆關于情感目標分類的已有研究，統整接受、反應、價值評價、信奉和舉止和接受、反應、形成價值觀念、組織價值觀念系統和價值體系個性化等5個層次，結合物理學科特點,把情感目標劃分為經歷(感覺)水平、反應(認同)水平、領悟(內化)水平，從而形成逐層深入，由外顯到內化遞進的目標層次結構.[8]例如上述相關情感的試題情境創設，都能引起學生的“經歷(感覺)”，而對例4酒后駕車的相關計算，對遵守交通規則的具體做法，不僅達到了經歷(感覺)水平和反應(認同)水平，對于自覺文明行車的法治觀念，學生能達到領悟(內化)水平.突出情感目標的物理試題情境，應依據試題情境類型，結合考查的知識內容以及能力水平層次，選擇合適的情感目標層次定位，在對物理學科核心素養各要素的考查上既做到“有所側重”，又做到“合理兼顧”，從而達到真實、全面檢測物理學科核心素養的目的.

4.3 關于實際運用

物理高考中的實際運用首先強調的是對物理學科核心概念的運用，這里的核心概念拓寬了物理學科基本概念的范疇，是指位于學科中心的概念性知識,包括重要概念、原理、理論等的基本理解和解釋，因為它具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值.[9]其次要求避開對熟知情境的簡單模仿，強調已有知識在新情境運用過程中的創新.所以，試題情境創設要在以下方面做出努力：應有利于突出對基礎知識、主干知識的理解和掌握，考查適合后續學習、未來工作和終身學習所需的基本能力；應有利于從學科整體出發評價學生觀察力、想象力、抽象概括能力、分析解決問題的能力等多方面素質要求，考查學生全面、完整的認知結構；應有利于用所學知識聯系生產、生活和科技前沿實際，便于考查學生獨立思考、靈活運用所學知識分析問題和解決問題的能力；應有利于增強試題的開放性和探究性，為不同層次的學生展現思維水平提供平臺，考查學生思維的全面性、靈活性和獨創性，培養學生的創新意識.另外，對于試題情境的創設，通過文字、數據、圖標等多種方式的融合，增加試題信息的廣度，豐富情境情境素材形式，考查學生從不同呈現方式中提取與加工信息，運用有用信息分析與解決問題的能力.

1 褚宏啟.核心素養是“行為能力”而非紙上功夫[J]. 中小學管理,2016(11):60-66.

2 李華君.生活化試題及命題機制[J].物理通報，2006(3):23-25，38.

3 余文森.從三維目標走向核心素養[J].華東師范大學學報(教育科學版)，2016(1):11-13.

4 李勇，程力.課程標準高考物理學史考查的理念和方法研究[J].中國考試，2015(3):15-21.

5 張會杰.核心素養本位的測評情境及其設計[J].教育測量與評價，2016(9):9-16.

6 邢紅軍，陳清梅.從習題到原始問題：科學教育方式的重要變革[J].課程·教材·教法，2006(1)：56-60.

7 侯建芳，邢紅軍，陳清梅.中學物理教學中應適當引入原始物理問題[J].物理通報，2006(7):21-23.

8 李華君.核心素養背景下情感目標考查研究[J].中學物理教學參考，2016(8)： 40-44.

9 張穎之，劉恩山. 核心概念在理科教學中的地位和作用——從記憶事實向理解概念的轉變[J].教育學報，2010,6(1):57-61.

本文系湖南省教育科學“十二五”規劃2013年度一般課題“提高教師課程能力的行動研究”(課題批準號:XJK013CZXX019) 的研究成果之一 .

2016-12-08)