基于學科核心素養下高考物理計算題備考研究

蘇瑜

(廣西南寧市東盟中學，廣西 南寧 530105)

1 引言

《高中物理課程標準》以及《中國高考評價體系》，是兩個非常重要的文件。前者詳細闡述了物理學科課程性質、課程目標、課程內容等，是教師開展日常教學活動的重要依據。后者則是復習備考的重要文件。兩個文件都強調了物理學科核心素養，因此從學科核心素養角度探討高考物理備考工作尤為必要。

2 中國高考評價體系

教育部考試中心研制的《中國高考評價體系》，進一步明確了高考的核心功能、考查內容以及考查要求，回答了“為什么考、考什么、怎么考”的考試本源性問題，從而明確給高考各科備考工作指明了明確的方向，也給出了“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這一教育根本問題在高考領域的答案。如圖1列出了高考評價體系的構成：

圖1 高考評價體系

其中立德樹人、服務選才、引導教學處于核心地位，彰顯高考的功能。核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識則指出了高考的考查內容。基礎性、綜合性、應用性、創新性則是高考的要求。其中在考查內容上強調了對學科核心素養的考查，因此在以后的復習備考中，應認真研究學科課程標準，明確學科核心內容涵蓋的方面，吃透其內涵，將學科核心素養內容有機的滲透至備考的各個環節中。

3 中國高考評價體系下物理學科評價體系解讀

自動氣象站觀測不同深度層的土壤相對濕度日變化如圖1 所示，對應時間段的空氣溫度、空氣濕度、水平風速、地表溫度等地面氣象因素日變化如圖2 所示。物理是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科，是高中階段學生學習的重要科目之一。在新一輪課程改革穩步推進下，物理學科評價體系發生微妙變化，物理學科考試內容將體現以下特征：

其一，重視立德樹人。立德樹人是新一輪課程改革的重要目標，其必然體現在物理學科考試內容中。高考中會更加強調物理學科的育人價值、科學觀的引導。一方面，在對物理知識、能力考查時會融入一些前沿科技，體現我國科技上取得的成就或重大突破，使學生認識到物理知識重要性的同時，進一步激發起愛國情懷，增強其民族自信。另一方面，通過展現物理知識的研究過程，借助科學家的精神給學生以觸動、啟發。同時，指引學生在分析物理問題時應注重尊重事實、嚴謹推理。其二，重視核心素養?！陡咧形锢碚n程標準》中明確的闡述了物理學科核心素養涵蓋的方面，包括：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面。這四個方面對學生學習物理知識應具備的素養進行高度概括。其中物理觀念強調了分析問題的角度，即，從物理視角、物理知識，認識與分析問題?？茖W思維則指出在分析、解決物理問題時應采取的方式、方法，如構建模型，科學推理等。探究是學習物理知識的一項重要技能。科學探究指出了探究的步驟以及應注意的事項，以保證探究結論的正確性。科學態度與責任則從學習態度與道德層面對學生的物理學習提出的要求。上述內容會體現在高考中的不同題型之中。其三，重視關鍵能力。高考評價體系中將關鍵能力概括為思維認識能力群、實踐操作能力群、獲取知識能力群。其中思維認識能力群強調學生在分析問題時對問題的理解深度以及解決問題應用的思維。實踐能力群則指學生運用所學分析問題并進行動手操作的能力。獲取知識的能力強調學生能夠透過現象看本質，提煉出解決問題的有用信息。從這一層面來看，高考中會出現更多新穎類型的習題，同時，更加重視對物理實驗的考查。其四，重視基礎知識?；A知識是學生解決問題知識的重要依據，是提升學生核心素養的重要基礎。高考中仍會重視對學生基礎知識的考查，檢驗學生對物理知識本質的理解以及運用物理知識解決問題的靈活性。

基于以上，回到考試上來，一份試卷好不好，一道試題好不好，要看它是否能夠實現它的預定功能與目標。通過解讀，我們基本明確了考查路徑，即在核心價值引領下，以關鍵能力為抓手，依托必備知識和具體情境，考查學生的學科素養的發展水平。其實，學科素養，就是核心價值、關鍵能力、必備知識的整合，這就是“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”，知識服從于能力的考查。

4 學科核心素養下高考物理計算題分析

4.1 高考案例

（2020 年全國三卷第25 題）如圖2，相距L=11.5m 的兩平臺位于同一水平面內，二者之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運動，其速度的大小v可以由驅動系統根據需要設定。質量m=0.1kg 的載物箱（可視為質點），以初速度v0=5.0m/s 自左側平臺滑上傳送帶。載物箱與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.10，重力加速度取=10m/s2。

圖2 2020 年全國三卷第25 題示意圖

（1）若v=4.0m/s，求載物箱通過傳送帶所需的時間；

（2）求載物箱到達右側平臺時所能達到的最大速度和最小速度；

（3）若v=6.0m/s，載物箱滑上傳送帶Δt=s 后，傳送帶速度突然變為零。求載物箱從左側平臺向右側平臺運動的過程中，傳送帶對它的沖量。

4.2 核心素養下的案例分析

本題應用到的知識有運動學知識、動能定理知識、動量定理知識等，需要學生運用物理觀念選定正確的研究對象、參考系，分析物體之間的相互作用、運動關系、功能關系構建對應的物理方程。其中，載物箱的運動分析是關鍵，不僅體現了物理觀念，物理過程，更要求學生具備嚴謹的邏輯思維能力，進行科學的推理與論證，而這剛好體現了核心素養中的“科學思維”?？碱}設計了三個問題，從學生所學的傳送帶模型基本分析、典型問題出發，層層遞進，設置不同的條件，以考查學生的實際分析能力和情景處理能力。考題要求學生對于陳述性知識（概念，如沖量）和程序性知識（技能與方法、解題步驟）有清晰、準確的掌握，并能用準確的語言作答，能很好地鍛煉學生的“科學態度”。另外，該題目解題方法不止一種，學生可根據自己的實際情況，選擇對應的解題方法，如圖像法，很好的鍛煉了學生的“科學探究”素養以及創新能力。

4.3 案例解答

（1）v0＞v，載物箱滑上傳送帶做勻減速運動。設減速至與傳送帶相同的速度時間為t1，則v=v0-at1，umg=ma，此時的位移s=v0t1-at12，代入數據，聯立解得t1=1s，s=4.5m。之后載物箱做速度為4m/s 的勻速直線運動，t2=（L-s）/v,則t=t1+t2=2.75s。

（2）當載物箱滑上傳送帶后一直做勻減速運動時，到達右側平臺時的速度最小，設為vmin，當載物箱滑上傳送帶后一直做勻加速運動時，到達右側平臺時的速度最大，設為vmax.

（3）傳送帶的速度為v=6.0m/s 時，v0＜v＜vmax，載物箱先做勻加速運動后做勻速運動，加速度大小仍a。v=v0+at3，解得t3=1s，勻加速的位移x1=v0t3+at32，代入數據解得x1=5.5m，又Δt＞t3，表明其將做t4=（Δt-t3）的勻速運動。勻速運動的位移x2=vt4=0.5m，此時其距離右平臺的距離為x=L-x1-x2=5.5m。傳送帶速度變為零，載物箱將做勻減速運動，由動能定理可得mv2＞μ mgx，表明載物箱減速至右側平臺仍有速度，設為v末，則，解得v末=5m/s，減速運動時間t5=(v-v末)/a=1s。由動量定理可知，在水平方向上有I1=m（v末-v0），由于v末=v0=5m/s，故I1=0；豎直方向，有I2=FN（Δt+t5）=mg（Δt+t5）=625/3≈208.3N.S方向豎直向上。則在整個過程中，傳送帶給載物箱的沖量為I=I2=208.3N.S 方向豎直向上。

5 學科核心素養下高考物理計算題備考策略

5.1 夯實物理基礎

眾所周知，高考物理計算題雖然具有一定的難度，但其運用的都是一些基礎知識，基本的物理原理，計算題復習備考工作中，應引導學生做好基礎知識的復習。一方面，在復習物理計算公式時要求學生嘗試著運用所學知識進行推導，把握物理計算公式的來龍去脈以及適用情景、適用注意事項等，使其吃透本質，而非死記硬背。另一方面，注重知識網絡的構建。備考時注重給學生留下自主復習的時間，可要求學生圍繞某一關鍵詞，如“能量”這一關鍵詞，運用思維導圖將相關知識點整合起來，以點帶面，并列出與之相關的計算公式，為其靈活用于解題中做好鋪墊。如與“能量”相關的知識有：動能定理、機械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律等。學生通過這些知識的應用，能夠簡化計算題的解題過程，提高解題效率。

5.2 提升邏輯推理、分析論證能力

依托物理模型，做好專題復習，尤其應做好經典例題的精講和拓展分析，開闊視野和思維。復習中，不能滿足于學生聽懂例題，更應注重培養學生脫離老師后，獨立分析題目、形成解題思路、并能用語言獨立表達、講解甚至辨析對錯的能力。通過學生自主講解，使學生的邏輯推理、分析論證能力得到提升，核心素養也將得到針對性的提升。根據學生能力情況，教師需要做好的是優化相關教學環節，提供不同情景設置的專題訓練，組織學生開展相關的討論活動，將物理知識考查與核心素養培養融入到訓練習題中，以達到鞏固學生所學，促進學生核心素養提升的重要目的。

5.3 規范解題思維過程

高考評價體系中的創新點之一就是明確了要基于學科真實情境的命題框架?！盁o情境不成題”，對于物理學科，自然現象情境、生活實踐問題情境、物理學史情境、學習探索問題情境，等等，都是基礎知識和分析綜合能力考查的載體。因此，認真審好題，結合題目設定條件，從情景切入，理清過程，構建物理模型，是解好物理計算題的基本思維流程，也是計算題解題訓練的重中之重。在平時的教學和解題訓練中，應重視學生規范思維的培養，形成良好的答題習慣，進一步形成思維的有序性，將能極大提高學生的解題能力和分析問題的能力。

6 總結

高考物理計算題為拉分較為嚴重的題型。高考復習備考中為提高學生解答計算題的能力與水平，應做好《高中物理課程標準》《中國高考評價體系》內容的學習，把握高考物理規律的方向，在物理學科核心素養下有針對性的開展物理計算題備考工作，促進學生備考質量的進一步提升。