核心素養視角下的高考試題評析
——以2018年北京高考理綜物理試題為例

張 健 王 華 李春密

(1. 北京師范大學第二附屬中學，北京 100088; 2. 北京師范大學物理學院，北京 100875)

2016年9月,《中國學生發展核心素養》研究成果公布,明確提出核心素養是學生應該具備的“能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”．2017年底,修訂版的各學科課程標準正式發布,其中《普通高中物理課程標準(2017版)》(以下簡稱“新課標”)指出“高中物理課程是普通高中自然科學領域的一門基礎課程,旨在落實立德樹人根本任務,進一步提升學生的物理學科核心素養,為學生的終身發展奠定基礎,促進人類科學事業的傳承與社會的發展”[1]．可以預見,如何發展和評價學生的核心素養將成為教育研究的熱點．

基于核心素養的高考試題評析,既是課程改革實施核心素養教育的必然要求,也是凸顯學科核心素養的高考改革的必然要求．本文通過對物理核心素養內涵的解讀,分析物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任這4個維度在高考試卷中的考查方式,對2018年北京高考物理試題進行評析,結合試題的命制特點,提出對新課程物理教學的啟示,以期優化教學,提升教師的學科素養．

1 物理學科核心素養的概念與內涵

物理學科核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐漸形成的適應個人終身發展和社會發展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力,是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質．高中物理學科核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分,是學生持續學習和終身發展的重要基礎,反映了社會主義核心價值觀下物理學科育人的基本要求,是物理學科教育價值的集中體現．

高中物理課程注重體現物理學科的本質,從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任4個維度提煉學科育人價值,是對知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀三維目標的整合與再聚焦,充分體現了物理學科對提高學生核心素養的獨特作用．這4個維度均立足于學生物理學習的實際過程,其中“物理觀念”既是物理學科世界觀教育的立足點,又是物理學科的專屬特性;“科學思維”既是一種認識方式又是開展科學探究的基礎;“科學探究”是學科實踐能力的體現,從實踐層面提高學生解決實際問題的能力,培養其問題意識、質疑精神與創新意識;“科學態度與責任”是物理學科高層次的價值追求和物理課程對學生價值觀發展的重要貢獻．

物理核心素養的4個方面是相互聯系、共同發展的,物理觀念的形成過程是學生經歷科學思維和科學探究的過程,同時伴隨著科學態度與社會責任的發展過程,也是對科學本質的認識不斷深化的過程[2]．

2 核心素養視角下的試題評析

2014年9月國務院頒布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》,提出“科學設計命題內容,增強基礎性、綜合性,著重考查獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力”的命題原則．北京高考物理從2015年開始至今一直貫徹這一理念,重基礎、考能力,正向基于核心素養考查的新高考平穩過渡,2018年高考具有承前啟后的作用．

2.1 核心素養視角下的試題評析框架

新課程標準實施后的命題要堅持“素養立意”的原則,即每道試題要清楚地指向某個或多個核心素養,明確考查核心素養中的哪個或哪些具體要素．試題的命制要體現綜合性和應用性,注重考查學生對重要物理概念與規律的深入理解及靈活應用情況;試題的任務情境要與生產生活、科技事件等緊密聯系,關注物理學前沿與成果應用;注重探索設計與現實相關的問題情境,加強對學生應用物理知識綜合解決實際問題能力的考查;強調創新精神和實踐能力的考查,能較好地區分學生在核心素養上的不同水平．

這說明,基于學科核心素養的高考試題評析可以從試題情境、必備知識和學科能力等方面進行綜合分析．北京高考關于物理學科考查的能力主要有5種,它們分屬于基礎要求和較高要求兩個層次，基礎層次包括理解、推理、實驗;較高層次包括應用、探究[3]．基于此,筆者提出如圖1所示的物理核心素養視角下的試題評析框架．

圖1 核心素養視角下的試題評析框架

2.2 核心素養視角下的試題評析

2018年北京高考物理試題評析見表1.

表1

續表

2.3 試題特點分析

縱觀2018北京高考物理試題,試卷整體貫徹了“核心知識、重要能力、學科素養、態度責任”的考查目標,落實了“基礎性、應用性、綜合性和創新性”,突出了物理學科核心素養不同維度、不同水平的考查[4]．試卷命題堅持“穩中求進”的工作基調,整體設計合理、難度穩定、梯度適宜,體現了基于核心素養的命題導向,較好地實現了育人功能和人才選拔功能,實現了對中學物理教學的導向引領作用．具體特點總結如下．

(1) 貼近時代,呈現改革開放和中國特色社會主義新時代的偉大成就.

2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面望遠鏡FAST在我國貴州落成啟用,被譽為“中國天眼”．FAST是我國天文學家南仁東先生于1994年提出構想,從預研到建成歷時22年,具有中國獨立自主的知識產權,其綜合設計體現了我國的技術創新能力．它在基礎研究的眾多領域,如宇觀物理學、物質深層次結構和規律、脈沖星觀測等方向提供發現和突破的機遇,也會在日地環境研究、國防建設等方面發揮重大作用．

(2) 試題立意宏大高遠,能力考查寬廣融通.

第一,體現物理學的普適性和統一性．物理學邏輯結構的特點是具有統一性,各分支領域有著內在的聯系和共同的理論基礎,不同領域的現象可能有相同或相似的數學表述．試卷第17題以月地檢驗為背景素材,引導考生思考如何檢驗“使月球繞地球運動的力”和“使蘋果落地的力”遵循同樣的規律,在思考中體會物理學的普適性和統一性．試卷第24題通過提取點電荷的電場分布和“宇宙中輻射電磁波的天體”的輻射在空間各位置單位面積功率之間的內在聯系,將熟悉的點電荷物理知識有效引導和遷移到“電磁波點源”的輻射,深入思考與“源”與相關的物理量的空間分布規律,這是靜電學“平方反比律”的自然升華和延伸．

第二,突出對學科核心素養的考查．試卷第20題的內容涉及了從受力到加速度的動力學規律,以及從加速度到速度、從速度到位移、從位移到位置的質點運動學概念的整體分析,體現了對物理觀念的“運動和相互作用觀”要素的深入考查;第20、24題體現了對科學思維的“模型建構、科學推理”要素的考查;第23(2)b、 24(1)a是對科學思維的“科學論證”要素的考查;第21(5)體現了對質疑創新要素的考查等．

第三,體現了對科學思想方法的領悟．試卷第21(4)問以利用某段時間內的平均速度求某一時刻的瞬時速度為素材,考查對極限思想的理解;第23(3)問結合電路對能量的轉化和守恒思想進行了考查,豐富了考生對能量轉化和守恒的理解;第24題則要求考生類比點電荷的電場分布模型,建立天體輻射電磁波的球體分布模型,突出考查了考生的模型建構能力和類比、遷移的思想．

(3) 堅持“穩中求進”的命題理念,引領中學物理教學.

第一,試題回歸學科本質,注重對物理思想方法的考查,引導中學物理教學及備考復習摒棄“題海戰術”．考查學生思維而不是記憶;要求考生真正理解并分析問題,而不是依靠記憶及程序化的模式思維解題;考查學生聯系實際“解決問題”的能力,而不是脫離實際情境的“解題”能力．

第二,試題注重從教材取材,引導教學回歸教材．縱觀歷年北京高考物理試題,絕大部分試題都能從教材中找到原型或相關內容,有的源于教材中的正文、有的源于教材中的習題．2018年,客觀題有半數源于教材(13、14、15、17、19題),主觀題的前3題(21、22、23題)和24(1)問均源于教材．

第三,試題涉及情境常規簡單,引導教學回歸基礎．北京高考試題貼近中學教學實際,避免繁、偏、怪試題的出現;題設條件交代到位、設問明確、語言表達簡潔,邏輯清晰,尊重中學語言習慣及思維特點,讓考生能清晰地理解題意．

(4) 創新實驗能力考查,將實驗操作與理論思考相結合.

在強調學科基礎知識與基本技能考查的同時,北京卷歷來把實驗能力的考查放在突出位置,2018年高考試題涉及4個學生實驗,涵蓋1個力學實驗、2個電學實驗和1個光學實驗．

首先,通過對實驗器材的選擇、實驗步驟安排以及具體實驗操作的考查,將做實驗與沒有做過實驗的考生分開,引導物理教學重視開展實驗教學,踏實地安排學生做實驗,如第21(1)(2)及選擇題第15題,均是對實驗操作技能的考查．其次,通過對實驗原理的深入理解以及對實驗具體環節的深入思考,引導中學物理實驗教學重視對原理的理解和過程的思考,如21(3)以及第19題都是對實驗原理及實驗分析能力的考查．再者,加強對實驗全過程的整體思考的考查,把基于實驗原理的實驗設計、實驗操作、實驗數據處理以及實驗結果分析的內在邏輯考查出來,如第23題考查了學生對實驗整體的理解和深入思考．

3 教學啟示

3.1 回歸教材,夯實學科基礎

教材是學生學習物理的“根本”,本固而道生,只有基礎扎實,才有學科素養養成的根基．高中物理理論經典,系統完備:物理教材經過長時間的使用和反復修訂,語言精練準確、內容豐富成熟,是高考試題取材的主要來源．在教學和備考復習中教師要重視使用教材、加強對教材的深入研究,研究教材內容、插圖、“思考與討論”、“科學漫步”等內容,分析教材選取的物理實驗、實踐研究活動、聯系實際的問題情境等,研討課后習題的訓練價值等．在此基礎上引導學生閱讀教材并學習、思考教材,建立起知識的內在結構關系和橫向聯系,形成結構化、體系化的物理知識網絡．

3.2 關注科技動態,體現學科育人價值

聯系實際并解決實際問題是考查創新意識和實踐能力的體現,2018年北京高考物理試題注重結合當代中國的重大科技成果,展現我國科學技術日新月異的進步,凸顯了物理學是工程技術的基礎和源泉．在教學實踐中,要引導學生關注物理研究領域的最新科技成果及進展,落實“立德樹人”的根本任務;要引導學生關注生活及社會熱點問題,認識物理學對人類社會生活和可持續發展的重要貢獻;要有意識選取優秀傳統文化和物理學史,使學生感悟物理學對人類發展和社會進步的巨大貢獻,在民族優秀文化的傳承中增強民族自豪感．

3.3 追本溯源,挖掘物理學史的教育價值

物理學的發展軌跡反映了人類探索自然的過程,是曲折前進且不斷發展的,一部物理學史蘊含著豐富的科學研究方法、科學探索精神和無數物理學家的執著追求．在中學物理教學中應注重挖掘物理學史的教育價值,使學生體驗探索和發現的喜悅,感受思想形成的生動過程．如伽利略的理想斜面實驗,是自然科學發展進程中十分重要的一個實驗,他通過對運動的研究,不僅確立了許多描述運動的基本概念,還創立了一套對近代科學極為有益的科學方法,即把實驗和邏輯推理(包括數學演算)結合起來的方法,極大發展了人類科學思維方式和科學研究方法．教師可以將此實驗過程在課堂展現,讓學生親歷探究過程,體會邏輯推理和實驗結合分析問題的魅力．

在物理教學中,應該結合物理學史講清理論的由來和發展,講述它的成功,講它解決了哪些問題;但也要講清楚它的缺陷和局限,講清它存在的矛盾和發展前景．要讓學生理解任何物理知識的獲得都是一個動態的、歷史的過程,是“繼承——發展——突破”這一過程反復循環的結果,不斷經歷著“問題——試探——除錯”的多次選擇,在豐富的史料中使學生感受到物理基本觀念的變革,深刻領會物理學思想的真諦[5]．

3.4 重視實驗,促進學生實驗能力的發展

實驗是物理學習的重要環節,是培養學生物理學科素養的重要途徑和方式,是增加學生物理學習體驗性的重要手段．演示實驗是師生共同探究物理問題的學習方式,也是體驗性較強的學習方式,教師應該積極利用身邊資源與器材,積極創新實驗方式,自己動手制作教具或演示板,也可以發揮“一物多用”的功能,盡可能多地開發出可視性強、證據性強、有趣的演示實驗．

學生實驗是實踐體驗性最強的物理學習方式,經歷基于原理設計實驗、動手操作、觀察現象和記錄數據、分析歸納得出結論等環節,一次實驗即一次完整的科學探究過程,要引導學生對實驗全過程有整體性把握、系統性布局,思考實驗各環節的內在邏輯聯系,全方位地培養學生的科學探究能力;實驗還能培養學生的科學態度與科學精神,教師要培養學生嚴肅認真對待實驗的態度,尊重實驗結果與事實,杜絕編造和修改實驗數據,并把實事求是的作風帶到平時的學習和生活中．因此,教師一方面要最大限度地安排學生實驗,也可以把一些探索性問題轉化成學生實驗進行探究．