彰顯素養(yǎng)立意導(dǎo)向，強化關(guān)鍵能力考查

洪華標(biāo) 張書良

教育部考試中心2019年發(fā)布的《中國高考評價體系》提出高考以核心價值為引領(lǐng)，以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，以關(guān)鍵能力為重點，以必備知識為基礎(chǔ)，通過增強考試的基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，考查學(xué)生進(jìn)入高等學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力，促進(jìn)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新思維的提升，引導(dǎo)高中教學(xué)培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，為學(xué)生終身發(fā)展和未來社會發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。2020年高考物理（全國I卷）第23題實驗題正體現(xiàn)了高考評價體系要求，從基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性等維度設(shè)置試題情景，試題任務(wù)設(shè)置彰顯素養(yǎng)立意導(dǎo)向，強化考查信息獲取和整理能力、知識遷移應(yīng)用能力等有利于學(xué)生終身發(fā)展的關(guān)鍵能力。

一、原題呈現(xiàn)及解析

23.（9分）某同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。

實驗步驟如下：

（1）開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間_________時，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平;

（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊（含遮光片）的質(zhì)量m2;

（3）用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動滑塊;

（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間△t1、△t2;及遮光片從A運動到B所用的時間t12;

（5）在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=_______，滑塊動量改變量的大小△p=_____ ;（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）

二、試題評析

任何一道好的試題都涉及命題立意，情境設(shè)置和任務(wù)設(shè)計。以下從“情境設(shè)置、學(xué)科核心素養(yǎng)水平、試題任務(wù)設(shè)計”三方面賞析該題。

1. 情境設(shè)置。

情境是素養(yǎng)的載體。情境作為試題的重要組成部分，對于學(xué)生將其所掌握的知識應(yīng)用于實際的問題解決起重要的作用。該實驗題創(chuàng)設(shè)的用氣墊導(dǎo)軌和光電門裝置驗證動量定理的實驗情境，絕大多數(shù)考生沒有做過這個實驗，需要遷移學(xué)過的實驗理論和實驗方法去分析和解決問題，能較好地考查學(xué)生在新的情境解決問題的能力，體現(xiàn)了試題的創(chuàng)新性。

2. 學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

該實驗題彰顯命題素養(yǎng)立意，結(jié)合物理學(xué)科特點和核心素養(yǎng)的要求，覆蓋了學(xué)科核心素養(yǎng)“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的不同要素和不同水平的考查。

首先，該實驗題考查了“物理觀念”素養(yǎng)中的“運動與相關(guān)作用觀”要素：合外力對物體的沖量等于物體動量的變化（動量定理），即力對時間的積累效應(yīng)（沖量）是物體動量變化的原因，達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4：“理解所學(xué)的物理概念和規(guī)律及其相互關(guān)系。”

其次，第（1）問考查了“科學(xué)思維”素養(yǎng)中“模型建構(gòu)”：滑塊在導(dǎo)軌水平上做勻速直線運動，同時考查了“科學(xué)論證”要素，達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4：“能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論”，即“通過遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間相等證明氣墊導(dǎo)軌水平?！?/p>

再次，該實驗題考查了“科學(xué)探究”諸要素。第（5）問考查“科學(xué)探究”素養(yǎng)的“形成猜想和假設(shè)”要素，達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4：“能分析相關(guān)事實或結(jié)論，提出并正確表述可探究的物理問題，作出有依據(jù)的假設(shè)”;第（6）問考查“科學(xué)探究”素養(yǎng)中的“數(shù)據(jù)處理”要素，達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4：“能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論，用已有的物理知識進(jìn)行解釋”。

最后，該實驗題滲透“科學(xué)態(tài)度”素養(yǎng)教育。第（7）問考查相對誤差計算，旨在告訴學(xué)生實驗誤差是難免的，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成尊重科學(xué)，實事求是的科學(xué)態(tài)度。

3. 試題任務(wù)設(shè)計。

該實驗題給出較為完整的7個實驗步驟，體現(xiàn)了命題者對科學(xué)探究過程重視，旨在夯實學(xué)生全面發(fā)展的基礎(chǔ)。試題既考查了基礎(chǔ)的實驗原理和實驗方法等必備知識，又強化了對考生信息獲取能力、數(shù)據(jù)處理能力和遷移應(yīng)用能力等關(guān)鍵能力的考查。

第（1）問考查實驗條件控制。檢驗學(xué)生是否懂得判斷氣墊導(dǎo)軌水平，屬于簡單問題，體現(xiàn)了試題的基礎(chǔ)性。

綜上分析，可以說該實驗題基本實現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)提出的評價要求“客觀全面地了解學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r，找出存在問題，明確發(fā)展方向，及時有效地反饋評價結(jié)果，促進(jìn)學(xué)生全面而有個性的發(fā)展?！?/p>

三、試題溯源

四、試題拓展

該實驗題小的拓展可以在原有基礎(chǔ)上增加考查基本儀器的使用，如可以考查用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度、用天平測量滑塊和砝碼盤的質(zhì)量等;也可以要求考生分析第（6）問的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為合力對物體的沖量I等于物體動量變化△p，即動量定理成立;也可以要求考生分析第（7）問實驗誤差產(chǎn)生的原因。

該實驗題接口寬廣，發(fā)散性強，大的拓展可直接遷移到驗證牛頓第二定律，探究功與動能變化的關(guān)系、驗證機械能守恒定律等實驗，稍作變化，亦可用作測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)等實驗，見下面的拓展試題。

拓展試題.（2013年新課標(biāo)Ⅰ卷）圖（a）為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下：

①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M，重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s;

②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平;

③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間△tA和△tB，求出加速度a;

④多次重復(fù)步驟③，求a的平均a;

⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動擦因數(shù)μ.

回答下列為題：

（1）測量d時，某次游標(biāo)卡尺（主尺的最小分度為1mm）的示如圖（b）所示;其讀數(shù)為_________cm.

（2）物塊的加速度a可用d、s、△tA和△tB表示為a=_______.

（3）動摩擦因數(shù)μ可用M、m、a和重力加速度g表示為μ=_______.

（4）如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平. 由此引起的誤差屬于______（填“偶然誤差”或”系統(tǒng)誤差”）.

五、教學(xué)建議

通過對該實驗題的賞析，我們可以得到以下教學(xué)幾點啟示。

1. 夯實物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

近幾年高考的實驗題命題從“以能力立意”為導(dǎo)向逐漸走向“以素養(yǎng)立意”，通過創(chuàng)新實驗情境和設(shè)問方式，評估學(xué)生的實驗?zāi)芰蛯W(xué)科核心素養(yǎng)的水平。這就要求高中物理教學(xué)要注重夯實基礎(chǔ)知識和基本技能，同時要圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體要求，創(chuàng)設(shè)真實而有價值的問題情境，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度的學(xué)科核心素養(yǎng)。

2. 重視動手實驗，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。

物理實驗是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)科的最基本方法與工具，是物理知識體系建立的基礎(chǔ)。高考把對實驗?zāi)芰Φ目疾榉旁谝粋€顯著的地位，必須重視實驗教學(xué)，要讓學(xué)生真正進(jìn)入實驗室做實驗，而不是講實驗，開足每一個實驗課，讓學(xué)生有更多動手做實驗的機會。同時要注重實驗探究的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生提出物理問題、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、以及對結(jié)果進(jìn)行交流、評估等關(guān)鍵能力。尤其要強化學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力，確保公式正確情況下數(shù)值運算旳準(zhǔn)確度，減少不必要旳丟分。

3. 重視拓展實驗，提高實驗遷移能力。

近年的高考物理實驗呈現(xiàn)在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上拓展延伸趨勢，著力考查考生的探究能力、創(chuàng)新能力，需要考生運用學(xué)過的實驗理論和實驗方法去分析和解決問題。這就要求高考實驗復(fù)習(xí)要重視拓展訓(xùn)練，通過一題多變，一題多解和多題歸一的變式訓(xùn)練，教會學(xué)生抓住問題本質(zhì)，從基本原理出發(fā)，少記模型，少記結(jié)論，切實提高學(xué)生的實驗遷移能力。同時要注重知識和方法的歸納整理，注重物理模型的構(gòu)建及類比，不斷地進(jìn)行歸納、總結(jié)和延伸，以達(dá)到鞏固知識和擴(kuò)展思維的目的。

責(zé)任編輯? ?李平安