高考評價體系之“四翼”考查要求對物理教學的啟示

◇ 廣東 吳迎春

1 落實基本概念、原理和規律的教學

基礎性試題一般以日常教學中基本的問題情境為載體,考查物理學科的基本知識和方法.如2017年全國卷Ⅰ第14題考查反沖中的動量守恒問題,2018年全國卷Ⅰ第16題考查點電荷的電場及疊加問題,2019年全國卷Ⅰ第14題考查氫原子能級結構、能級躍遷問題.試題情境源于教學實際,屬于基本概念的考查,學生很容易解答.這就引導教師在日常教學中重視物理學科的基礎內容,確保學生理解和掌握基本概念、基本規律,夯實他們的知識基礎.

落實基本概念、基本規律的教學,一是在新課環節.對于一個概念,我們要解決這樣三個問題:為什么要引入它?它的含義是什么?它與其他概念有什么區別與聯系?對于基本規律,教學時也要明確規律形成的依據、方法和過程,規律的物理意義及其表述,規律的適用條件及與相關規律的區別和聯系.這樣可以幫助學生體會科學的發展規律,形成合理的知識體系,也有助于正確地使用規律解決問題.

二是要求學生及時鞏固.每節課之前,我們可以用兩三分鐘以填空的形式對前面的基本概念和規律做一個知識回顧;或是針對易混淆的概念、易用錯的規律,設計一些選擇題,主動查找學生的漏洞.雖然物理強調的不是一個個孤立的知識點,但要能靈活運用這些知識點解決問題,理解這些知識點尤為重要.

2 加強對物理知識體系的梳理,構建知識網絡,為學生提供更豐富的多元化信息呈現方式,引導學生融會貫通

物理評價改革強調必備知識,不是強化對知識的死記硬背,而是強調融會貫通.比如2018年全國卷Ⅰ第18題考查運動的合成與分解、動能定理,2019年全國卷Ⅰ第17題考查通電導線在磁場中所受安培力、電路串聯和并聯.這些試題非常注重基礎知識的聯系及各模塊之間的綜合應用,做到了在必備知識和關鍵能力的基礎上滲透考查學生的學科素養,體現了高考試題的綜合性.

構建知識網絡,并不是說在復習的時候給出全章的知識體系,而是構建知識的橫向及縱向的鏈接.對教師來說,在例題教學時可以選取典型例題,通過改變條件或倒置因果等方式設計變式訓練,一題多變可以涉及更多的物理知識和物理過程,通過變式把物理知識引出來,對于學生系統地掌握知識、靈活地運用知識有很大的益處.當然,教師也可以選取典例進行一題多解.比如光滑水平面上的木板—木塊問題,我們可以從牛頓運動定律角度求解,也可以從動量的角度求解.引導學生用多種思路解題,能把更多的知識和方法都聯系起來,加深其對物理概念和公式的記憶和理解,同時也能使學生靈活地運用所學知識和已掌握的解題思路,形成立體的思維網絡,從而選取最簡捷的解決方法,培養思維的靈活性.

除解題時需要綜合運用多種知識,有些綜合性試題的問題情境也比較復雜,常用圖象來呈現物理信息,如2017年全國卷Ⅰ第20題的φ-r圖象,2018年全國卷Ⅰ第21題的等勢面,2019年全國卷Ⅰ第20題的B-t圖象、第21題的a-x圖象和第25題的v-t圖象等.解決這類綜合性試題,從圖象中獲取信息的能力是關鍵.在物理教學中,應當為學生提供文字、公式、數據表格、圖象等多種試題情境,使學生從多元化信息中提取有效信息,從而構建正確的物理圖景來解決問題.

教學中應適當地運用物理圖象來輔助教學.與枯燥的文字表述和抽象的公式相比,圖象更為生動和直觀,更有利于學生理解和掌握物理知識.比如抽象的電場用電場線表示就更為直觀,學生也更容易理解.再比如2017年全國卷Ⅰ第25題,考查牛頓第二定律及勻變速直線運動的規律,雖然考查的知識比較簡單,但物體運動的過程比較多,解題時如能配合v-t圖象,不僅可以將復雜問題簡化,還能有效避免學生對某些細節的忽視,提高解題能力.不僅如此,像彈簧的F-x圖象、電場中的E-x圖象等,它們的面積或斜率都有其物理意義,合理利用圖象來解題,有時可以讓學生在困境中找到線索.所以,多用圖象來輔助教學和解題,讓學生切身感受圖象的優越性,他們會更愿意用圖象法來解決物理問題.

3 引導學生關注生活中的物理問題,在分析實際問題的過程中主動構建物理模型

物理學科與科學技術進步、生產生活實際緊密聯系,在日常教學中,要引導學生關心身邊的物理問題,關注科學發展和社會進步,體會物理在生產生活中的重要作用,激發學生學習物理的興趣.在高考中,以應用性為主的試題,多是選取生產生活中的實際問題設置情境,要求學生抓住情境的核心要素構建物理模型,強調學以致用.如2017年全國卷Ⅰ第15題的乒乓球發球機,2019年全國卷Ⅰ第18題中籃球運動員原地垂直起跳扣籃等.

對于這類試題,就要求教師在教學中多為學生創設真實的情境,為學生科學思維的培養創造條件,讓學生在真實情境中提取核心要素,建構物理模型,在推理論證中解決問題.

4 在科學探究的過程中落實學生的實驗技能培養

高考評價體系“四翼”的考查要求中明確提出創新性,增強試題的探究性,因此,加強對學生創新能力的考查將是必然趨勢.物理考試的創新性可通過創新試題的呈現方式和設問方式來實現.

前者主要表現為問題情境與前沿技術和工程項目緊密結合,如2017年全國卷Ⅰ的第17、18題就分別以“人造太陽”發電和掃描隧道顯微鏡(ST M)中隔離振動噪聲的有效措施為素材,2018年全國卷Ⅰ第20題以人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波為背景,2019年全國卷Ⅰ第16題則以我國正在研制的“長征九號”大推力火箭發動機為背景.由于需要兼顧我國整體的教育均衡情況,這類試題并沒有深入挖掘考查學生的創新思維和意識,除去創新的背景,題干還是比較清晰明了的.

創新設問方式多數體現在實驗題上.如2018年全國卷Ⅰ的電學實驗,研究熱敏電阻的溫度特性,考查了描點、作圖、讀表及替代法測電阻.2019年全國卷Ⅰ電學實驗,考查電流表改裝電路中電阻的連接、電表的校準等問題.這些實驗源于教材,卻不拘泥于教材.在實驗教學中,要以中學物理教材中的基本實驗為本,培養學生知識遷移的能力,樹立創新意識.

遷移能力的培養離不開基本知識和基本技能的訓練,因此,應加強高中物理實驗中常用的八種儀器(打點計時器、彈簧測力計、滑動變阻器、游標卡尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、多用電表)工作原理的訓練,加強對儀器操作步驟的訓練.以打點計時器為例,高中物理必修第一冊學習了用打點計時器(結合刻度尺)記錄物體的運動信息(時間、位移和平均速度),若運動是勻變速運動還可以測量瞬時速度和加速度.因此,以后凡是涉及位移、時間、加速度和速度的實驗,都可以用到打點計時器.熟知打點計時器原理后,對于不方便連接紙帶的物體,拍攝頻閃照片(手機連拍)也能實現相同的效果.如果跳出基本實驗器材的思維局限,利用平拋運動的下落高度和水平位移可以計算瞬時速度,因此也可以將平拋運動運用到力學實驗中.對于力學中的一些創新性實驗,總結起來大多是在時間、位移、速度、加速度、力和質量等物理量上做文章.針對實驗中新穎的設問方式,充分經過雙基訓練的學生,自然能將知識遷移到新問題中,知道哪些量可以測得以及缺少哪些儀器,做到胸有成竹.

除去實驗原理、儀器的選擇,實驗數據的處理也可以有多種方式,比如教材中的“測量電源電動勢和內阻”實驗,數據處理有解析法和圖象法.圖象法處理數據的依據是函數,當兩個物理量之間的函數關系是正比例或一次函數時,圖象為直線,處理起來比較簡單,如果圖象是特殊曲線呢,是否可以通過公式變形轉化成直線來求解?比如“探究加速度與力、質量的關系”實驗中,當合外力一定時,加速度和質量的倒數關系就可以畫成一條直線.可以引導學生去思考,物理中還有哪些實驗可以這樣處理?如果已經提供了創新的圖象,學生也可以反向思考,以圖象縱坐標為變量、橫坐標為自變量寫出函數關系式,從而找到圖象中隱藏的斜率、截距等信息.

物理實驗是培養物理創新能力的極佳載體,課堂教學中應立足雙基,腳踏實地,針對訓練.但簡單機械地過量考查,容易引發學生機械記憶,因此,教學進度上要“快步走常回頭”,條件允許的情況下應開放實驗室,反復做教材上的基本實驗,每次帶著挑剔的眼光重新觀察做過的實驗,用新視角審視傳統實驗,進一步樹立動手操作意識和質疑意識.

隨著高考改革工作的推進,截止目前,全國已有14省市進入高考改革試點,物理考試作為高中學業水平選擇性考試,以等級分或原始分計入總成績.雖然高考方案的變化或許會使試卷題型與之前有所不同,但新試題體現高考評價體系的內涵是不變的.教師要理解和領會高考評價體系內容,并在教學實踐中有的放矢,為應對新高考方案的實施做好充分的準備.