高考試題對物理核心素養考查的方法與啟示

孫福如

(江蘇省如東縣豐利中學，江蘇 如東 226408)

高考試題對物理核心素養考查的方法與啟示

孫福如

(江蘇省如東縣豐利中學，江蘇 如東 226408)

核心素養是新課標的來源,也是確保課程改革萬變不離其宗的“DNA”,考試評價的方式和內容正在悄然地改變,圍繞發展學生的核心素養的教育評價體系正在逐步形成,未來的物理考試評價必將從“能力立意”轉變為“素養立意”．所以,我們一線物理教師有必要認真研究高考試卷,從試卷透視的信息和特點,指導今后的課堂教學,使我們的課堂教學更科學、更有效果．

高中物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身學習和社會發展需要的基礎知識、關鍵能力、科學態度等方面的表現,是學生通過物理學習集中體現的帶有物理特征的品質,是學生科學素養的關鍵成分,物理核心素養主要有“物理觀念與應用”、“科學思維與創新”、“科學探究與思維”、“科學態度與責任”等4個方面的要素構成．核心素養很重要,這一點估計沒人會反對,但問題是,很多教師不知道如何去操作落實．下面就2016年江蘇高考物理第14小題加以分析物理高考是如何滲透物理核心素養的；在今后的物理教學中,如何培養學生的物理核心素養,供大家參考．

1 試題分析

題目.如圖1所示,傾角為α的斜面A被固定在水平面上,細線的一端固定于墻面,另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物體B相連,B靜止在斜面上．滑輪左側的細線水平,右側的細線與斜面平行．A、B的質量均為m．撤去固定A的裝置后,A、B均做直線運動,不計一切摩擦,重力加速度為g．求:

圖1

(1)A固定不動時,A對B的支持力的大小N;

(2)A滑動的位移為x時,B的位移大小s;

(3)A滑動的位移為x時的速度大小vA．

試題的命制思路分析：此題是基于物理情境命制的試題,試題的素材來源于教材中的受力分析,以光滑斜面和斜面上可動物體的組合為背景．第(1)小問在受力分析的基礎上,應用力的分解知識處理,解決此問題對一般考生是不困難的．由于斜面向左的運動,使物體B相對斜面下滑了,且斜面向左運動的位移大小和物體相對斜面運動的距離相等,于是抽象出第(2)問,要求考生分析出B在水平和豎直方向均有位移,且清楚A、B位移的幾何關系,再運用運動的合成與分解的方法處理．由于在A、B運動的過程中,只有B受的重力做功,所以又提出了第(3)問,從能量守恒的觀念出發,同時借助于瞬時速度的概念和A、B兩者間的速度關系,求A滑動的位移為x時的速度大小vA．

考查目標分析：本題在較復雜的物理情境下主要考查平衡條件、位移的概念、瞬時速度的概念、機械能守恒定律等知識,考查考生靈活運用矢量工具借助幾何關系去發現問題、解決問題的能力,綜合考查考生的理解能力、推理能力和綜合分析能力,以及根據物理學規律正確建立物理模型的方法、受力分析方法、運動的合成與分解的運用方法和能量守恒的思想．

2 試題設問及解答過程中涉及的物理核心素養分析

(1) 物理觀念與應用.

物理觀念就是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識,是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華．“物理觀念”包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素．考生在建立了物理知識體系的基礎上,充分理解概念和規律的內涵和外延．

圖2

第(1)小問的設計面向全體考生,要解決這個問題,考生要具備畢業水平的邏輯推理素養:在理解題意的基礎上,知道需要在垂直斜面方向上用平衡條件解決問題;還要具備畢業水平的矢量運算的知識素養:準確對物體B所受的重力進行分解,然后利用力的矢量運算法則進行運算,從而使問題得以解決．

解答過程： (1)A固定不動時,B的受力情況如圖2所示,垂直斜面方向,根據平衡條件得N-mgcosα=0,所以N=mgcosα.

(2) 科學思維與創新.

科學思維在物理學中突出體現是一種理想化思維,其內涵是從物理視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式,對物理學中的基礎理論、理想模型和經驗事實之間關系的理解;是分析綜合、抽象概括、推理論證等科學思維方法的內化;是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判,進而提出創造性見解的能力與品質．要求考生思維的全面性和完備性,具有較高的分析綜合能力．

解答第(2)問時,要認清其中的幾何關系,能測試考生高考的物理建模的素養和抽象概括、推理論證的素養:在求解過程中,能弄清B沿A的斜面向下滑動的距離和A滑動位移的大小相等,能借助幾何圖形并結合矢量運算法則,這就考查了學生用數學知識處理物理問題的能力素養．

圖3

(3) 科學探究與思維.

中學生的科學探究是指學生構建知識、形成科學概念、領悟科學研究方法的各種活動．對任務復雜新穎的情境,能探尋解決問題所運用的物理規律、過程和思想方法及數學工具,能挖掘其中的隱含條件,能正確、合理使用證據表達自己的觀點或對已有的觀點提出質疑．弄清問題解決需要選擇幾個研究對象?需要運用幾個重要的物理規律?問題由幾個物理過程組成?問題解決需要幾個特殊的數學工具等．

第(3)問測試考生的拓展水平的物理建模素養:這里B雖然受到細線的拉力作用,但此力不做功,故A、B組成的系統機械能守恒;測試考生拓展水平的綜合分析素養:根據瞬時速度的定義,尋求A、B兩者瞬時速度的關系;同時也測試了考生的科學態度和責任素養:由于問題的復雜性,在探究規律過程中需要有恒心和毅力．

從以上分析可以看出,在解答本題時起決定作用的是科學探究、分析推理、物理建模、科學態度等幾大核心素養．在將新問題轉化為舊問題、復雜問題轉化為簡單問題的過程中,物理核心素養起著重要的作用,而知識和技能只有在具體求解時才能發揮作用．核心素養的幾方面既有獨立性,又相互交融,形成一個有機整體．用物理的眼光觀察世界,即人接收信息;用物理的思維分析世界,即人處理信息;用物理的語言表達世界,即人輸出信息．

啟示：利用學生熟悉的簡單裝置,編制出的新穎試題,將概念的深刻理解、方法的熟練掌握及運用分析、綜合能力和數學知識處理物理問題的能力等要求和學生的物理核心素養的考查有機地揉合在一起,很好地體現了新課程倡導的探究性,嘗試用所學的物理知識來分析、解決具體問題,為學生展現發散性思維、個性素養提供了廣闊的空間,這也是近年來江蘇物理卷的一大亮點,對中學物理教學具有很好的引導作用．

學生素養按發展的自然順序,有3個層次: (1) 物理的核心知識，即指核心概念、核心規律、重要物理實驗、重要的思想方法.(2) 物理核心能力，即理解能力、推理能力、分析綜合能力、利用數學工具解決物理問題的能力、實驗能力．(3) 物理科學品質，即指學生對科學興趣、態度、情感、價值觀,具備的科學精神、合作意識．在這3個層次中,核心能力、科學品質才是物理教學最本質的追求,因為它們是學生進入社會以后適應環境、不斷發展的內在動力,但是他們的形成必須以核心知識形成為載體,以核心知識的掌握為基礎．

3 培養學生核心素養的方法和策略

高中物理教學中,如何培養學生的核心素養,筆者認為必須做到以下幾點.

(1) 讓學生構建物理知識體系,理解概念、規律的內涵與外延.

學習者只有具有一定的學科知識和技能,才能理解特定任務情境,明確問題、形成假設、解決問題．《普通高中物理課程標準》也指出，物理教學中,應強調對基本概念、規律和基本思想的理解和掌握,對一些核心的概念、規律和思想要貫穿高中物理教學始終,幫助學生逐步理解,并注意了解它們的來龍去脈．在教學中,讓學生體驗概念的形成過程,充分理解這些概念的內涵與外延;讓學生探尋物理規律的發現過程,深刻理解物理規律,領悟規律發現過程中所用巧妙的方法,感受科學家探究規律過程中表現出來的恒心與毅力;讓學生參與物理實驗的整個過程,讓學生概括實驗目的、設計實驗方案、選擇器材、動手操作、記錄數據、得出結論,這樣逐步形成嚴謹的、實事求是的科學態度;讓學生親歷物理問題的解決過程,能從實際問題出發,確定研究對象、分析物理過程、建立物理模型、選擇物理規律、建立方程并求解討論,養成良好的思維習慣．

(2) 滲透思想方法,加強科學方法教育.

物理學科中有豐富多彩的思想方法,只有掌握它們,才能對客觀事物本質屬性、內在規律及相互聯系認識清楚,進而提出創造性的見解．如理想模型、理想實驗、外推法、比值定義法、等效替代法、分解法、合成法、類比法、逐差法、極限法、放大法、累積法、假設法、平均思想法、整體隔離法、賦值法、臨界問題分析法、對稱法、尋找守恒法等等,應將這些方法滲透在平時的教學中,內化為學生自己的方法,成為學生生命的組成部分．

(3) 通過具體實例,提升學生的理解能力.

物理知識理解水平可分為3個層次:第一,操作性理解,即學生能夠記住物理的基本概念和規律及表達式,能夠運用記憶的知識解決一些識記性、代公式與操作性步驟比較強的簡單問題;第二,關系性理解,即學生對物理知識的本質有較清楚的認識,能夠把握物理知識之間的內在聯系、規律和方法,能夠把較為復雜問題分解為若干個比較簡單的小問題,運用所學的物理知識解決一些簡單綜合性問題;第三,遷移性理解,即學生深刻理解物理知識,能夠將物理思想、方法以及所學物理知識遷移到別的情景,能夠靈活運用物理知識解決生產、生活和社會中的實際問題．筆者認為,設計符合學生思維最近發展區的情境,盡可能讓學生積極參與物理學習過程,主動探究,體驗成功,是提升學生理解能力的最好方法．

(4) 多方位培養學生的學習物理的興趣.

愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”．學生對學習有了興趣,就有了動力,就能全神貫注地積極思維,學習就不是他們的負擔,而成為他們的責任．教學中可以從以下幾方面入手:多尋找學科中與學生生活聯系密切的實例;提供實驗器材,讓學生多做課外小實驗;教學課堂要興趣盎然;教師將自己對物理的興趣正能量傳遞給學生;讓學生在物理學習中獲得成功體驗等等．

物理教學最本質、最核心的追求是培養學生物理核心素養,對物理核心素養的認識及對學生物理核心素養的培養策略,是一個不斷深入的過程,我們必須不斷地探索、思考、實踐．

2017-02-13)