基于高考評價體系下的物理試題特點及對教學啟示
——以2020年全國卷、北京卷、山東卷試題為例

左祥勝

（江蘇省宿遷中學，江蘇 宿遷 223800）

1 引言

2014年，《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》出臺，對加強高考內容改革頂層設計提出要求，明確指出要依據高校人才選拔要求和國家課程標準，科學設計命題內容.2018年，習近平總書記在全國教育大會上指出，要努力構建德智體美勞全面培養的教育體系，形成更高水平的人才培養體系；要深化教育體制改革，健全立德樹人落實機制，扭轉不科學的教育評價導向，堅決克服唯分數、唯升學、唯文憑、唯論文、唯帽子的頑瘴痼疾，從根本上解決教育評價指揮棒問題.為全面貫徹落實全國教育大會精神，2019年，教育部明確提出要立足全面發展育人目標，構建包括“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”在內的高考考查內容體系.

2 高考評價體系的內容與性質

高考評價體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分內容組成（圖1）.其中，“一核”為核心功能，即“立德樹人、服務選才、引導教學”，是對素質教育中高考核心功能的概括，回答“為什么考”的問題；“四層”為考查內容，即“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”，是素質教育目標在高考中的提煉，回答“考什么”的問題；“四翼”為考査要求，即“基礎性、綜合性、應用性、創新性”，是素質教育的評價維度在高考中的體現，回答“怎么考”的問題.同時，高考評價體系還規定了高考的考查載體——情境，以此承載考查內容，實現考查要求.高考評價體系是“一體兩面”的綜合體系.首先，它是評價考生素質的理論體系.以“四層”為考查內容，評價考生素質內涵；以“四翼”為考查要求，評價學生素質達成度.其構建始于對教育根本問題的思考和回答，是素質教育要求在高考中的理論呈現.其次，它是指導和評價高考命題的實踐體系.通過“四層”規定命題內容、“四翼”保障命題水平，高考評價體系將有力促進高考內容改革和命題質量的提升.中國高考評價體系通過解決“為什么考、考什么、怎么考”的問題，從高考層面對“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這一教育根本問題給出了回答.

圖1 高考評價體系

3 高考評價體系下物理試題呈現特點

3.1 試題呈現更加關注學生的核心價值觀

核心價值是指即將進入高等學校的學習者應當具備的良好政治素質、道徳品質和科學思想方法的綜合，是在各學科中起著價值引領作用的思想觀念體系，是其在面對現實的問題情境時應當表現出的正確的情感態度和價值觀的綜合.核心價值引領下的高考物理試題會更加注重挖掘教材中中國元素，激發學生的民族自豪感與文化自信力；會更加注重結合物理學發展的科技史，特別我國現代科技發展的偉大成就，培養學生愛國主義精神；會更加注重引導學生結合物理學發展史，不僅要正確認識自我，還要放眼世界，增強學生振興中華的責任感與使命感.在2020年高考物理試題中，就出現運-20重型運輸機、特高壓輸電、“嫦娥四號”、“天問1號”、珠穆朗瑪峰高度測量、第5代移動通信技術等中國元素.

例1.（山東卷第7題）我國將在今年擇機執行“天問1號”火星探測任務.質量為m的著陸器在著陸火星前，會在火星表面附近經歷一個時長為t0、速度由v0減速到0的過程.已知火星的質量約為地球的0.1倍，半徑約為地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小為g，忽略火星大氣阻力.若該減速過程可視為一個豎直向下的勻減速直線運動，此過程中著陸器受到的制動力大小約為

解析：試題以今年將計劃執行“天問1號”火星探測任務為背景，考查對萬有引力定律、牛頓第二定律及勻變速直線運動的理解與應用，提升考生學習物理興趣，激發考生的民族自豪感和使命感.

例2.（全國卷Ⅰ第24題）我國自主研制了運-20重型運輸機.飛機獲得的升力大小F可用F=kv2描寫，k為系數；v是飛機在平直跑道上的滑行速度，F與飛機所受重力相等時的v稱為飛機的起飛離地速度，已知飛機質量為1.21×105kg時，起飛離地速度為66 m／s；裝載貨物后質量為1.69×105kg，裝載貨物前后起飛離地時的k值可視為不變.

（1）求飛機裝載貨物后的起飛離地速度；

（2）若該飛機裝載貨物后，從靜止開始勻加速滑行1521 m起飛離地，求飛機在滑行過程中加速度的大小和所用的時間.

解析：試題以我國自行研制的運-20重型運輸機為問題情境，突出物理觀念，彰顯價值引領和立德樹人理念.考查學生運用勻變速直線運動公式和牛頓運動定律來解決問題的能力.

3.2 試題呈現更加關注學生的學科素養

學科素養是指即將進入高等學校的學習者在面對生活實踐或學習探索問題情境時，能夠在正確的思想價值觀念指導下，合理運用科學的思維方法，有效整合學科相關知識，運用學科相關能力，高質量地認識問題、分析問題、解決問題的綜合品質.學科素養通過基礎教育階段的學科教學培養形成既是基礎教育培養目標的要求，也是高校人才選拔的要求.學科素養包括“學習掌握、實踐探索、思維方法”3個一級指標和9個二級指標（圖2）.物理學科確立的學科素養是高考評價體系學科素養在物理科中的具體化，同時與《物理課程標準》提出的核心素養基本一致，其中：學習掌握與《物理課程標準》提出的“物理觀念”類似，思維方法與“科學思維”類似，實踐探索與“科學探究”類似.

圖2 學科素養指標體系

（1）聚焦核心素養，凸顯物理觀念.

物理知識是人類從物理學視角研究、認識客觀世界的成果，高中物理知識對應教科書中的概念、規律、理論等，是客觀存在的，并在一定階段內得到公認的.知識教學是觀念形成的基礎，如果不注重觀念形成的教學，知識就不會在學生頭腦中自動形成觀念，學生頭腦中就會變成零碎、具體知識的堆砌.中學物理教學就是引導學生將知識轉變為物理觀念，并運用觀念分析、解釋生活中物理現象，促進物理學科素養的形成.

例3.（全國卷Ⅰ第14題）行駛中的汽車如果發生劇烈碰撞，車內的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體.若碰撞后汽車的速度在很短時間內減小為零，關于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是

（A）增加了司機單位面積的受力大小.

（B）減少了碰撞前后司機動量的變化量.

（C）將司機的動能全部轉換成汽車的動能.

（D）延長了司機的受力時間并增大了司機的受力面積.

解析：本題以真實的情境作為載體，凸顯物理觀念，讓學生從物理學的視角來分析和解決生活中真實問題，綜合考查了動量定理、沖量、能量轉換以及壓強等知識.同時，通過問題解決，引導學生認識安全氣囊的重要性，遵守交通規則，體現核心價值.

（2）重視方法引領，關注科學思維.

物理思維能力是在學習物理的過程中逐步形成，并直接影響物理學習和物理問題解決的高級心理活動的統稱.物理思維具有實踐性、邏輯性、精確性和模式等特點.德國教育家第斯多惠曾經說過：“教育的藝術不在于傳授知識，而在于喚醒、激發、鼓舞.”這些都說明方法的力量能夠讓人獲得不竭的動力源泉，同時也凸顯了方法的彌足珍貴.高中物理教學要重視挖掘教材中科學方法素材，有目的、有意識、有步驟地對學生滲透科學方法教育，使學生受到物理科學方法的訓練，逐步掌握最基本、最主要的物理科學方法、達到促進知識學習、能力培養和提高科學素養的目的.

例4.（全國卷Ⅱ第20題）如圖3，豎直面內一絕緣細圓環的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷.a、b為圓環水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等.則

圖3

（A）a、b兩點的場強相等.

（B）a、b兩點的電勢相等.

（C）c、d兩點的場強相等.

（D）c、d兩點的電勢相等.

解析：本題以帶電圓環周圍的電場與電勢分布為載體，考查學生運用類比、等效思想處理物理問題的能力.由圖3可知，帶電圓環上半部分帶正電，下半部分帶負電，電勢從上到下降低，在圓環上關于ab對稱地截取兩小段，ab連線直徑上的點即為等量異種點電荷電場連線中點.本題的帶電圓環，可拆解成這樣無數對等量異種電荷的電場（圖4），沿豎直直徑平行放置，它們有共同的對稱軸PP′，PP′所在的水平面與每一條電場線都垂直，即為等勢面，延伸到無限遠處，電勢為零.故在PP′上的點電勢為零，即φa=φb=0；而從M點到N點，電勢一直在降低，即φc＞φd，故（B）正確，（D）錯誤；上下兩側電場線分布對稱，左右兩側電場線分布也對稱，由電場的疊加原理可知（A）、（C）正確；故選（A）、（B）、（C）.

圖4 等量異種電荷周圍的電場

（3）注重學科融合，提高應用數學處理物理問題的能力.

縱觀物理學的發展史，我們不難發現，許多杰出的物理學家同時是優秀的數學家，像牛頓等，從某種意義上來說，物理學的發展離不開數學的支撐.許多物理定理、推論、猜想都要靠數學去證明，數學在物理中的應用極大地推動物理學的發展.物理學習對數學的要求為：① 能夠在具體問題中找出物理量之間的數學關系，根據數學的特點、規律進行推導，求解和合理外推，并根據結果作出物理判斷、進行物理解釋或得出物理結論.② 能根據物理問題的實際情況和所給條件，恰當運用幾何圖形、函數圖象等形式和方法進行分析、表達.能夠通過分析所給圖象明確其所表示的物理意義，用于分析和解決物理問題.

例5.（全國卷Ⅰ第20題）一物塊在高3.0 m、長5.0 m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖5中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重 力 加 速度 取10 m／s2.則

圖5

（A）物塊下滑過程中機械能不守恒.

（B）物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5

（C）物塊下滑時加速度的大小為6.0 m／s2.

（D）當物塊下滑2.0 m時機械能損失了12 J.

解析：試題選取高中物理常見的斜面模型為載體，關注學生受力分析、重力勢能、動能定理、功能關系等基本物理概念、物理規律理解與掌握的情況，重點考查了學生識圖、讀圖、用圖的能力.

例6.（山東卷第18題）如圖6所示，一傾角為θ的固定斜面的底端安裝一彈性擋板，P、Q兩物塊的質量分別為m和4m，Q靜止于斜面上A處.某時刻，P以沿斜面向上的速度v0與Q發生彈性碰撞.Q與斜面間的動摩擦因數等于tanθ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.P與斜面間無摩擦，與擋板之間的碰撞無動能損失.兩物塊均可以看作質點，斜面足夠長，Q的速度減為零之前P不會與之發生碰撞.重力加速度大小為g.

圖6

（1）求P與Q第1次碰撞后瞬間各自的速度大小v P1、v Q1；

（2）求第n次碰撞使物塊Q上升的高度h n；

（3）求物塊Q從A點上升的總高度H；

（4）為保證在Q的速度減為零之前P不會與之發生碰撞，求A點與擋板之間的最小距離s.

解析：試題以碰撞為模型考查動量守恒定律、機械能守恒定律、勻變速直線運動規律、動能定理等.試題的第（2）問要求考生有很強的邏輯推理、分析綜合能力，對學生的數學基礎要求較高.根據勻變速直線運動規律求出第1次碰撞后Q上升的最大高度，根據動能定理求出第2次碰撞前P的速度，根據動量守恒定律、機械能守恒定律及勻變速直線運動規律求出第2次碰撞后Q上升的最大高度，以此類推，即可求出碰撞n次后Q上升的高度

3.3 試題呈現更加關注關鍵能力的考查

關鍵能力是指即將進入高等學校的學習者在面對與學科相關的生活實踐或學習探索問題情境時，高質量地認識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力.它是使學習者適應時代要求并支撐其終身發展的能力，是培育核心價值、發展學科素養所必須具備的能力基礎，是高水平人才素質的重要組成部分.

物理學科考試內容改革堅持關鍵能力的考查，關鍵能力的構建依據課程標準.物理學科考試提出理解能力、推理論證能力、模型建構能力、實驗探究能力、創新能力5種關鍵能力.基于學科素養導向，承接學科素養要求，結合學生認知發展實際，高考評價體系確立了符合考試評價規律的3個方面的關鍵能力群：一是以認識世界為核心的知識獲取能力群，二是以解決實際問題為核心的實踐操作能力群，三是涵蓋關鍵思維能力的思維認知能力群.物理科考試提出的5種能力與高考評價體系的關鍵能力群匹配度很高，其中：理解能力屬于知識獲取能力群，模型建構能力、推理論證能力和創新能力屬于思維認知能力群，實驗探究能力屬于實踐操作能力群.

（1）基于真實問題情境，培養學生模型建構能力

物理模型是人們通過科學思維對物質世界中原物的抽象描述，是按照科學研究特定目的，用物質形式或思維形式對原型客體本質關系的再現.人們通過對物理模型的認識和研究，去獲取關于原型客體的知識及其在自然界中的運動規律.高考試題不是教材知識的簡單回顧，教師在教學中要把前人從事智力活動的思想、方法轉化為學生的認知能力和思維方式，要通過學生對起關鍵作用的主干知識的學習，利用生活中的情境生成有價值的科學探究問題.通過引導學生經歷探究，在解決問題中構建合理的物理模型，在質疑討論中構建學科的知識結構、方法體系、模型系統，這是發展科學思維的重要途徑.

能不能把問題中的實際情境轉化成解決問題的物理情境，建立相應的物理模型，這是應用物理觀念思考問題、應用物理知識分析問題的關鍵.

例7.（山東卷第16題）單板滑雪U型池比賽是冬奧會比賽項目，其場地可以簡化為如圖7甲所示的模型：U形滑道由兩個半徑相同的四分之一圓柱面軌道和一個中央的平面直軌道連接而成，軌道傾角為17.2°.某次練習過程中，運動員以v M=10 m／s的速度從軌道邊緣上的M點沿軌道的豎直切面ABCD滑出軌道，速度方向與軌道邊緣線AD的夾角α=72.8°，騰空后沿軌道邊緣的N點進入軌道.圖7乙為騰空過程左視圖.該運動員可視為質點，不計空氣阻力，取重力加速度的大小g=10 m／s2，sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30.求：

圖7

（1）運動員騰空過程中離開AD的距離的最大值d；

（2）M、N之間的距離L.

解析：試題以冬季奧運會單板滑雪U型池比賽為背景，綜合考查斜拋運動中運動的分解問題，需要考生有較強的將復雜實際問題中的對象、過程抽象成物理模型的能力.試題情境接近生活經歷，對進一步拓展考生的視野，引導考生關注生活，嘗試應用所學的物理知識來分析、理解生活中的問題有正面作用.

（2）在問題解決中，培養學生獲取知識能力

高考物理試題在立足于考查必備知識的同時，還要加大從物理情境中提取有效的物理信息的能力，要在增長知識見識上下功夫.這樣不但有利于培養提高學生分析與解決物理問題的能力，而且還有利于發展學生創新意識與創新能力.

例8.（北京卷第14卷）在無風的環境，某人在高處釋放靜止的籃球，籃球豎直下落；如果先讓籃球以一定的角速度繞過球心的水平軸轉動（圖8）再釋放，則籃球在向下掉落的過程中偏離豎直方向做曲線運動.其原因是，轉動的籃球在運動過程中除受重力外，還受到空氣施加的阻力f1和偏轉力f2.這兩個力與籃球速度v的關系大致為：f1=k1v2，方向與籃球運動方向相反；f2=k2v，方向與籃球運動方向垂直.下列說法正確的是

圖8

（A）k1、k2是與籃球轉動角速度無關的常量.

（B）籃球可回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同.

（C）人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運動.

（D）釋放條件合適，籃球有可能在空中持續一段水平直線運動.

解析：試題以高處釋放旋轉籃球問題為研究對象，通過給定新知識考查學生結合已有知識，并學習應用新知識解決物理問題的能力.

（3）關注真實問題解決，培養學生科學探究能力

“科學探究”是指提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力.課堂教學中，應把物理課程中所形成的物理觀念和科學思維用于分析、解決生產生活中的問題，在解決問題中進一步提高探究能力、增強實踐意識、養成科學態度，促進物理學科核心素養的形成.

例9.（山東卷第13題）2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度.某同學受此啟發就地取材設計了如下實驗，測量當地重力加速度的大小.實驗步驟如下：

（1）如圖9甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺（圖中未畫出）.

圖9

（2）調整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能.將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況.然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數據.

（4）再次調節墊塊，改變木板的傾角，重復實驗.

回答以下問題：

（1）當木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖9乙所示.由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為________m／s；選取圖線上位于坐標紙網格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數據得到小物塊下滑加速度的大小為________m／s2.（結果均保留2位有效數字）

（2）根據上述數據，進一步分 析得到當地的重力加速度大小為________m／s2.（結果保留2位有效數字，sin37°=0.60，cos37°=0.80）

3.4 試題呈現更加關注學生的必備知識

必備知識是指即將進入高等學校的學習者在面對與學科相關的生活實踐或學習探索問題情境時，高質量地認識問題、分析問題、解決問題所必須具備的知識.顯然，必備知識不等同于“基礎知識”，而是學習高校課程所“必備”的知識，即與高校課程密切關聯的內容.對物理學科而言，必備知識是除《物理課程標準》規定的必修和選擇性必修的內容外，還應包含分析問題的立場觀點、科學態度與責任、科學精神與情感、科學思維方法，科學探究能力等，以及運用語言或其他符號形式進行表達的能力.因此，必備知識不僅有利于新高考改革與高中課程改革的銜接，也有利于教、學、考的一致性，為學生終身發展打下基礎.

4 2020年高考試題對物理教學的啟示

4.1 夯實知識基礎，建立學科結構體系

教材是教學的支架.教材不但是學生學業水平考試重要參考依據，是試題重要的素材；而且，也是學生進一步學習深造的所具有必備知識的基礎.這就要求我們在平時的教學與備考中應該立足基礎，回歸教材，重視基本物理概念、物理規律的學習和理解.教學中，教師以單元教學為主體，用核心概念（大概念）統領教材內容，做到點線面結合.應引導學生建立知識體系，形成知識結構，從更高的角度來審視高中物理.

4.2 以生活情境為載體，引領核心價值觀

試題情境是承接“四層”考查內容、體現“四翼”考查要求的載體，是深化新時代物理考試內容改革的重要突破口與關鍵環節，物理試題的情境設置有一定的問題性、真實性、探究性或開放性.教學中應引導學生關注社會、關注生活，創設真實有效的問題情境，在真實情境中考查學生分析問題與解決問題的能力，提升核心素養，為樹立正確的價值觀和人生觀奠定基礎.

4.3 關注學科素養，培養學生關鍵能力

物理科考試內容改革要堅持關鍵能力的考查，《高考評價體系》下的關鍵能力的構建與《物理課程標準》提出的4個學科核心素養（物理觀念、科學探究、科學探究、科學態度與責任）殊途同歸.教學中，一是要引導學生經歷物理概念、物理規律的建構過程，再現物理思想與方法，培養學生科學思維能力；二是要真做實驗，培養學生的科學探究能力，并能在實驗中發現問題、提出問題和解決問題；三是要培養學生的創新能力，能透過現象準確把握其物理內涵，能夠將生活中實際問題構建成物理模型的能力.