基于真實(shí)情境的浙江選考物理試題研究

浙江金華第一中學(xué)（321015） 陶漢斌

一、巧設(shè)真實(shí)情境，對(duì)接核心素養(yǎng)

（一）巧設(shè)真實(shí)情境

高考評(píng)價(jià)體系規(guī)定高考的考查載體應(yīng)當(dāng)是真實(shí)情境。通過(guò)真實(shí)情境來(lái)承載考查內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)考查要求，體現(xiàn)評(píng)價(jià)的公平與公正。物理來(lái)源于生活，又高于生活，最終必將回歸生活。將物理問(wèn)題建立在大眾視野下的生活情境中，有高大上的大國(guó)重器，也有接地氣的市井生活。真實(shí)情境是運(yùn)用文字、數(shù)據(jù)、圖表等形式，圍繞一定主題加以設(shè)置的，是為呈現(xiàn)解題信息、設(shè)計(jì)問(wèn)題任務(wù)、達(dá)成測(cè)評(píng)目標(biāo)而提供的載體。物理考試關(guān)注對(duì)學(xué)生個(gè)性品質(zhì)的考核，可以通過(guò)情境設(shè)計(jì)和問(wèn)題設(shè)計(jì)等途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要包括三個(gè)方面：一是能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，激發(fā)對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅；二是有把物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究、解決與日常生活有關(guān)的物理問(wèn)題；三是了解并體會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的作用與貢獻(xiàn)，關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題。

（二）對(duì)接核心素養(yǎng)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)，考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，對(duì)接中學(xué)教學(xué)。任何一個(gè)題目都有相關(guān)的素材，每一個(gè)題目都有特定的背景，并且與學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查一一對(duì)接，一個(gè)題目鏈接幾個(gè)核心素養(yǎng)。浙江選考物理題集中考查學(xué)生的四大物理學(xué)科核心素養(yǎng)。例如2022 年1 月浙江選考物理的第6 題分別用彈簧、細(xì)繩連接小球在中國(guó)空間站中運(yùn)動(dòng)，第7 題啞鈴狀物件P、凹形底座Q與電子秤間的相互作用力，第8 題“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射后進(jìn)入火星停泊軌道過(guò)程的分析，第16 題證實(shí)物質(zhì)波存在的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，均需要用運(yùn)動(dòng)的觀念與相互作用觀念分析；第12題水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)抽水，第13題置于通電螺線管內(nèi)圓管的熱功率，需要從能量觀進(jìn)行分析；第7 題物件P處于“磁懸浮”狀態(tài)要提取平衡模型，第22 題需要建立逸出金屬薄板M的光電子在空間的分布圖景和經(jīng)過(guò)四分之一圓環(huán)有界復(fù)合場(chǎng)區(qū)域的空間模型；第4 題U 形水桶間歇性翻轉(zhuǎn)，第10 題氣體—電子放大器空間電場(chǎng)線和等勢(shì)線的判斷，第11 題入射光束繞半圓形玻璃磚圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新素養(yǎng)的考查提出了要求；第17 題、第18 題的物理實(shí)驗(yàn)側(cè)重于評(píng)價(jià)學(xué)生的證據(jù)和交流素養(yǎng)。

二、審題轉(zhuǎn)化情境，提升圖像素養(yǎng)

（一）審題轉(zhuǎn)化情境——實(shí)踐三個(gè)轉(zhuǎn)化

學(xué)生讀題審題的過(guò)程就是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，首先通過(guò)有效提取題目文字信息并轉(zhuǎn)化為物理情境，然后將物理情境轉(zhuǎn)化為物理?xiàng)l件，最后把物理?xiàng)l件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)函數(shù)，轉(zhuǎn)化是解題的關(guān)鍵。有許多考生看不懂題目的意思，不知道題目要干什么；有的學(xué)生讀題審題到后半段，又忘記前半段講了什么，需返回繼續(xù)閱讀，逐字逐句仔細(xì)審題，不斷地來(lái)回審題，但讀了半天還是沒(méi)有把題目讀懂，最后考試結(jié)束還沒(méi)來(lái)得及看求解的問(wèn)題，這樣的考試必?cái)。?/p>

這類(lèi)新情境題，肯定會(huì)找個(gè)背景、找個(gè)“帽子”把物理問(wèn)題“蓋起來(lái)”，并且相當(dāng)多的“帽子”情境與考題沒(méi)有實(shí)質(zhì)關(guān)系。物理背景比較復(fù)雜，學(xué)生需要建模，而一旦讀懂了題目，并建立了正確的物理模型，那么解題就簡(jiǎn)單了。物理原理是簡(jiǎn)潔的，數(shù)學(xué)運(yùn)算也是簡(jiǎn)單的，這就是考查物理素養(yǎng)，是考物理而不是考數(shù)學(xué)。2022 年1 月浙江選考物理的第21題與第22 題，題目很長(zhǎng)，閱讀量很大，學(xué)生就是讀不懂題目。其實(shí)，第21 題最終還是回歸到最基本的電磁感應(yīng)模型，關(guān)注等效電路與受力分析，還有平時(shí)強(qiáng)化訓(xùn)練的安培力的沖量；而第22 題是帶電粒子多過(guò)程運(yùn)動(dòng)題型，是典型的“電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)”模型，考查學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理的掌握程度與空間想象能力。情境不可怕，轉(zhuǎn)化最重要。解題過(guò)程就是分析圖境建立模型，并運(yùn)用規(guī)律解疑的過(guò)程。圖1是情境的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

圖1

［例題1］如圖2 所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=kt的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d（d＜＜r），則（ ）。

圖2

A.從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?/p>

D.輕繩對(duì)圓管的拉力隨時(shí)間減小

【審題轉(zhuǎn)化】本題為2022 年1 月浙江選考物理的第13 題，通過(guò)讀題可知，此題屬于電磁感應(yīng)的物理情境題。先解析AD 選項(xiàng)。穿過(guò)圓管的磁能增加，則根據(jù)楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颍粚?duì)圓管受力分析，圓管各段受到的安培力指向圓的軸線，輕繩對(duì)圓管的拉力始終等于重力。在解析BC選項(xiàng)時(shí)，需要分析情境，構(gòu)建物理模型，即薄圓管每一圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的模型和等效電阻的模型。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知薄圓管形成渦流的等效電阻（薄圓管展開(kāi)后就是一個(gè)長(zhǎng)方體的模型）為R=薄圓管的熱功率大小為本題的正確選項(xiàng)為C。將文字轉(zhuǎn)化為電磁感應(yīng)的物理背景，構(gòu)建薄圓管的感生電動(dòng)勢(shì)模型和等效電阻模型，最終轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式求解。

（二）培養(yǎng)審題能力——提升圖像素養(yǎng)

高考物理審題的過(guò)程肯定要閱讀大量的文字和相關(guān)的物理圖片，而物理試題中呈現(xiàn)的圖像（函數(shù)圖線、圖表等）會(huì)給考生一種直觀明了的觀感。物理圖像中蘊(yùn)藏著豐富的內(nèi)涵，給人以直觀明了的觀感，提供直觀的解題信息，這些信息會(huì)迅速地集結(jié)在人的大腦中，給人啟迪，引人思考，這樣可大大提高審題速度，節(jié)省審題時(shí)間，優(yōu)化解題過(guò)程。因此在審題的過(guò)程中，考生要充分應(yīng)用題目中所給的“圖景”，先瀏覽題目中的圖像，再閱讀文字，學(xué)會(huì)看圖說(shuō)話，精準(zhǔn)審題，以達(dá)到事半功倍的效果。識(shí)圖、用圖、作圖是選考物理題常考的內(nèi)容，從選擇題的圖像升華到實(shí)驗(yàn)題的數(shù)據(jù)處理，從實(shí)驗(yàn)題的作圖操作到物理計(jì)算，需要學(xué)會(huì)賞析物理圖像之美。

在高中物理審題過(guò)程中，要善于繪制草圖，選擇觀察方向。要會(huì)畫(huà)平面草圖，特別需要將三維立體空間圖轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的平面圖，在平面圖中解決問(wèn)題。特別是力學(xué)中的受力分析與運(yùn)動(dòng)分析草圖，一定要認(rèn)真畫(huà)好，踏實(shí)解題。利用圖像來(lái)表達(dá)和分析物理問(wèn)題是一種很重要的手段，也是考生應(yīng)該具備的能力。近年來(lái)，高考物理試題常考查考生的識(shí)圖（從圖中獲取信息）、用圖（利用圖像法解題）、作圖（根據(jù)條件作圖）能力，特別是在近幾年高考物理實(shí)驗(yàn)題中，描點(diǎn)作圖，利用圖像法分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)常考常新，非常精彩。近幾年出現(xiàn)的新情境題，題目很長(zhǎng)，解答這些題目的快捷方式是倒序、插序。所謂倒序就是先看題目中的“圖景”（先看圖，學(xué)會(huì)看圖說(shuō)話），然后直接從所求的問(wèn)題入手進(jìn)行解題，在解題的過(guò)程中如果有什么需要查尋的，再回到題干中搜尋有用的解題信息，這樣可以節(jié)省很多時(shí)間。其實(shí)很多這樣的信息題，不用看題目就能大致確定解題方向。這種倒序的解題方式是思維方式的變換，是一種能力，需要在平常的教學(xué)中培養(yǎng)與訓(xùn)練。可用下列圖表反映物理圖像的要義（如圖3）。

圖3

【例題2】小明同學(xué)根據(jù)圖4所示的電路圖連接器材探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變合金絲甲接入電路的長(zhǎng)度l，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，使電流表的讀數(shù)I達(dá)到某一相同值時(shí)記錄電壓表的示數(shù)U，從而得到多個(gè)的值，作出圖像，如圖5中圖線a所示。

圖4

（1）實(shí)驗(yàn)中使用的是_______（選填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”）的滑動(dòng)變阻器。

（2）在某次測(cè)量時(shí)，量程為3 V 的電壓表的指針位置如圖6所示，則讀數(shù)U=______V。

圖6

（3）已知合金絲甲的橫截面積為7.0×10-8m2，則合金絲甲的電阻率為_(kāi)_____Ω·m（結(jié)果保留2 位有效數(shù)字）。

（4）圖5中圖線b是另一根長(zhǎng)度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后采用同樣的方法獲得的圖像，由圖像可知合金絲甲的橫截面積________（選填“大于”“等于”或“小于”）合金絲乙的橫截面積。

三、尋找原始素材，實(shí)踐真實(shí)情境

（一）試題中真實(shí)情境的來(lái)源

真實(shí)情境是命制考查核心素養(yǎng)試題的基礎(chǔ)，也是構(gòu)建物理模型的立足地。選考物理題的命制立足生活、生產(chǎn)及國(guó)家重大工程的真實(shí)情境，以國(guó)家重大工程項(xiàng)目為背景，弘揚(yáng)家國(guó)情懷，增強(qiáng)文化自信。選擇物理性較強(qiáng)的原始素材，加工成結(jié)構(gòu)良好的真實(shí)情境，最后命制成融入新情境的選考物理試題。在日常物理教學(xué)中，高中物理試題的設(shè)計(jì)應(yīng)把物理知識(shí)與實(shí)際情境的關(guān)聯(lián)作為重要目標(biāo)，把物理知識(shí)和日常語(yǔ)言、生活器具、工農(nóng)產(chǎn)品、娛樂(lè)活動(dòng)、觀光旅游、生態(tài)環(huán)保等實(shí)際情境聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生用物理學(xué)的視角觀察周?chē)澜纭Ｕ鎸?shí)情境試題可來(lái)源于新舊教材，來(lái)源于物理競(jìng)賽試題，來(lái)源于我們對(duì)生活的思考，來(lái)源于對(duì)國(guó)家重大工程建設(shè)和科技創(chuàng)新的關(guān)注，來(lái)源于出版的科技讀本。比如2021 年1 月浙江選考物理試卷中就有以我國(guó)近年來(lái)重大工程和科技成就為背景，考查學(xué)生的基本概念和知識(shí)的試題。如第1 題以我國(guó)安裝在南極大陸昆侖站的自主研發(fā)的全自動(dòng)無(wú)人值守望遠(yuǎn)鏡為背景，第2 題以我國(guó)量子計(jì)算機(jī)“九章”的重大成果為背景，第3 題以我國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底為背景，第7 題以我國(guó)首個(gè)實(shí)施月面采樣返回的航天器嫦娥五號(hào)為背景，第14題以我國(guó)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置為背景。試題在積極引導(dǎo)學(xué)生掌握物理基本概念和基礎(chǔ)理論的同時(shí)，注意激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，激勵(lì)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰。

（二）近三次浙江選考題真實(shí)情境盤(pán)點(diǎn)

我們的教育是立德樹(shù)人，凡是教學(xué)，必言思政。上物理課要體現(xiàn)思政教育，考試也要體現(xiàn)思政教育——挖掘中國(guó)元素，講好中國(guó)故事，弘揚(yáng)家國(guó)情懷，增強(qiáng)文化自信。選考物理試題以我國(guó)近年來(lái)重大工程和科技成就為背景，考查學(xué)生的基本概念、基本知識(shí)。表1 是近三次浙江選考物理試題涉及的社會(huì)與科技的真實(shí)情境。

表1 近三次浙江選考物理試題涉及的社會(huì)與科技的真實(shí)情境盤(pán)點(diǎn)

續(xù)表

真實(shí)情境是物理命題的本源，基于真實(shí)情境設(shè)計(jì)問(wèn)題考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)是高考命題的基本要求，也是新課標(biāo)的要求。縱觀歷年高考物理試題，都重視考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，重視考查學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這就要求教師在日常教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，還要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，適當(dāng)開(kāi)展拓展創(chuàng)新活動(dòng)。在復(fù)習(xí)階段要注意培養(yǎng)學(xué)生的審題素養(yǎng)，利用題目中的圖像進(jìn)行解題思維訓(xùn)練，提升學(xué)生的物理圖像素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)分析真實(shí)情境構(gòu)建物理模型的能力和將物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)關(guān)系式的能力，有效提升學(xué)生解答高考物理試題的能力。