高考物理試題情境素材的回眸與前瞻

荊 鵬

(東北師范大學物理學院 吉林 長春 130024)

侯 恕

(東北師范大學物理教育研究所 吉林 長春 130024)

2022年1月27日，教育部發布的《關于做好2022年普通高校招生工作的通知》強調：要深化考試內容改革，優化試題呈現方式，加強對關鍵能力和學科素養的考查，引導減少死記硬背和“機械刷題”現象．教育教學的最終目的是使學生在未來可以成功地解決真實情境中的復雜問題[1]．為改變這一現狀，近年來高考試題優選素材、創新情境旨在讓學生在真實問題背景下應用必備知識和關鍵能力解決現實問題，發展其核心素養，彰顯物理學科獨特的育人價值，為教學備考提供了可借鑒方向．為此，本文將2019-2021年全國卷及各省市高考情境試題素材進行分析整合，對其情境素材的選取進行回眸與前瞻，以期為教學與備考帶來思考啟發．

1 高考試題情境素材的選取回眸

素材是情境創設的基本元素，情境是新穎試題的呈現載體．真實問題的解決需要學生扎實掌握必備知識和培養錘煉關鍵能力，更需要教師引導學生融會貫通和學以致用，讓學生在現實問題的解決過程中活化所學知識，在探究求索的遷移應用中落成核心素養．

《中國高考評價體系說明》指出在知識、能力和素養的教育培養中，應關注與國家社會經濟發展、科學技術進步、生產生活實際等緊密相關的內容，發揮高考的正向引導作用．近3年高考物理試題情境素材的選取統計，如表1所示.涉及我國重大科技進步與日常社會生活的諸多領域，緊扣時事熱點，密切聯系實際，貼近時代、貼近社會、貼近生活，為學生創設了解決實際問題的真實情境．

表1 2019-2021年全國卷及各省市物理卷高考素材節選

2 高考試題情境素材的走向前瞻

高考試題情境素材占比增長的變化，突出高考命題理念由“知識立意”“能力立意”向“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”的轉換[2]．高考試題的情境素材指向物理學科育人的價值引領，而價值引領則以“立德樹人”這一根本任務為出發點，“立德樹人”的落實力度與效果成效又由新穎且科學的具有正確價值觀導向的真實問題解決表現得以考查檢驗．這為前瞻高考試題情境素材走向提供了明晰路徑．

2.1 聚焦“冰雪冬奧”：競技體育內嵌物理的“運動基因”

2022年2月，北京冬奧會成功落下帷幕，冬奧會的順利舉辦彰顯了大國力量，奧運健兒取得的優異成績外顯著體育強國建設的決策部署．對于億萬青少年而言，這既是一次精彩絕倫的冰雪運動盛會，又是一場獨具特色的趣味物理課堂．本次冬奧會共設包括滑雪、滑冰、冰壺在內的7個大項，百余個小項，運動項目種類多樣，蘊含豐富物理知識與物理規律．教師將冰雪運動中的“物理元素”轉化成“教學素材”，給物理課堂增添趣味的同時，也能夠培養學生融會貫通解決真實問題的能力．

以冰壺為例，該運動作為一項冰上投擲性競賽運動項目，憑借的是技巧性與藝術性，被喻為冰上的“國際象棋”，贏得廣泛關注，吸引了眾多青少年粉絲．在物理學視角審視這項冰上運動，同樣精彩紛呈，蘊含了動能定理、動量守恒定律、摩擦力等物理知識點．在2009年高考寧夏、遼寧卷就出現了以冰壺為素材的試題，如例1，考查了摩擦力、動能定理的知識點去求解力在空間的累積效應，或通過勻變速直線運動的速度-位移公式進行求解．

【例1】(2009年高考寧夏、遼寧卷第24題)冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育項目,比賽場地示意圖如圖1所示.比賽時,運動員從起滑架處推著冰壺出發,在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出,使冰壺的停止位置盡量靠近圓心O.為使冰壺滑行得更遠,運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面,使冰壺與冰面間的動摩擦因數減小.設冰壺與冰面間的動摩擦因數μ1=0.008,用毛刷擦冰面后動摩擦因數可減少至μ2=0.004.在某次比賽中,運動員使冰壺在投擲線中點處以2 m/s的速度沿虛線滑出.為使冰壺C能夠沿虛線恰好到達圓心O,運動員用毛刷擦冰面的長度應為多少? (g取10 m/s2)

圖1 例1題圖

此外，擲球員在借助起蹬器發力滑行時，蹬冰的力度、滑行方向、手勢是逆時針還是順時針以及壺的旋轉快慢，都決定著這只冰壺的成敗，其中涉及變力做功、相互作用等知識點；為了使得冰壺滑行出預期的路徑，增加刷子對冰的向下壓力與增加刷頭速度會產生更多的熱量，從而減少冰壺與冰面間的摩擦力[3]，這里涉及摩擦力、動能定理、相互作用等知識點；在營壘區又將通過既定策略進行碰撞、擊打與防御，涉及動量守恒、能量守恒等物理規律．僅冰壺一項運動即有諸多物理知識的考查落腳點，可見，充分發掘冬奧素材將其融入物理教學是可行且多樣的，不僅是對課堂趣味性的豐富，也是普及冰雪運動對“三億人上冰雪”的助力．在德智體美勞的育人理念下，讓更多學生喜歡物理學習、熱愛冰雪運動，體會到北京冬奧會順利舉辦背后的大國力量和大國擔當，引燃其民族自豪感更具育人成效．

2.2 聚焦“天宮課堂”：航空航天凸顯物理的“時空奧妙”

2021年12月9日，“天宮課堂”第一課在我國空間站天和核心艙成功舉行，給全國中小學生帶來了一場充滿視覺盛宴的科學教育活動.天宮授課腳本是廣大教育工作者集體智慧的結晶，授課的內容具有嚴謹性、互動性、趣味性和啟發性，操作的實驗新穎、易懂且經典，兼顧差異性與觀賞性．“天宮課堂”中素材頗豐，如浮力消失實驗可作為液體表面張力和浸潤與不浸潤章節素材；水膜張力實驗可作為光與光的折射章節素材；水球光學實驗可作為分子熱運動和擴散章節素材……

此外，中國航天加速創新發展，航天重大工程亮點紛呈：中國空間站建造全面實施、探月工程“繞、落、回”圓滿收官、嫦娥四號著陸月背、嫦娥五號帶回月壤、天問一號實現在火星上留下中國印跡、北斗全球衛星導航系統建成開通．國務院發布《2021中國的航天》的白皮書中既總結了中國近5年以來在空間科學、空間技術、空間應用方面的成績，又重點描繪了未來5年的發展愿景[4]．發射“問天”、“夢天”實驗艙、“神舟”載人飛船和“天舟”貨運飛船，全面建成并運營中國空間站；實施探月工程四期，研制發射嫦娥六號、嫦娥七號探測器……這些無疑是我國科學技術綜合發展的重要彰顯，轉化這些素材作為物理課堂的教學資源，教學實踐中能用、會用、巧用之，培養學生科學思維與科學探究能力，傳遞給學生中國航天在奔向星辰大海征途上的這份榮耀、責任與使命，從而促成物理學科的育人價值．

2.3 聚焦“疫情防控”：醫療衛生蘊含物理的“跨域交融”

德智體美勞“五育融合”理念呼喚對全面發展的社會主義接班人培養，醫療衛生領域情境素材引入教育教學實踐以幫助學生樹立關愛生命、熱愛生活的觀念來提升教育實效性具有重要價值．2021年教育部印發的《生命安全與健康教育進中小學課程教材指南》中指出：要依據學科特點，以核心素養為導向，選取生命安全與健康教育相關內容，作為學科教學素材，有機整合融入學科教育．

近年來，高考物理試題對醫療衛生領域，特別是與疫情防控背景相關的習題出現頻率有明顯上升趨勢．我國在醫療衛生領域取得的新進展、新成效以及醫療衛生領域的熱點問題都可能出現在高考題目的情境素材中，這就要求在日常的教學實踐中，教師應選取與物理學科相關的生命安全與健康教育素材進行加工轉化引入課堂教學，既讓學生知其所學用于何處，又對學生進行了一場健康教育．筆者從力學、光學、電磁學、熱學和聲學5個學科分支整合了與醫療衛生相關素材關鍵詞，如表2所示．

表2 物理學與醫療衛生的相關素材

2.4 聚焦“文化自信”：傳統史冊記載物理的“人文傳承”

科學與人文密不可分，科學的發展離不開人文予以的應用方向，人文的進步要依靠科學的格物致知．物理學是自然科學的基礎學科，而中華優秀傳統文化具有突出的人文特征[5]．結合物理學科特點，有機整合、系統融入優秀傳統文化為教學素材，有助于將知識化抽象為形象、化枯燥乏味為興趣盎然．在2021年高考物理試題中，廣東卷、湖南卷等考卷依托算盤、《來耜經》記載曲轅犁、《墨經》記載小孔成倒像等素材創設情境，對受力分析、動量守恒和幾何光學等內容進行考查，這既是落實以中華優秀傳統文化涵養社會主義核心價值觀的理念凸顯，也是體現強調融會貫通的高考評價體系對素質教育內涵發展的回應．

2021年1月，教育部印發了《中華優秀傳統文化進中小學課程教材指南》(以下簡稱《指南》)指出：物理是中華優秀傳統文化教育的載體，要結合學科特點，引導學生體會傳統文化中蘊含的思想方法，感悟中華民族智慧與創造，培養學生勇于探索、自強不息的精神，堅定文化自信，增強民族自豪感．《指南》突出重點確定了主題內容和載體形式，給教學實踐中轉化中華優秀傳統文化為教學素材提供了路徑，如圖2所示．

圖2 中華優秀傳統文化與物理學的轉化路徑

因學生認知水平和生活經歷有限，教師需對素材加以轉化加工，機械照抄文件或貼標簽是與《指南》精神的相背離，應當密切聯系物理學科的特點，注重有機融入，切實發揮物理學科與中華優秀傳統文化的綜合育人效應．

3 總結與展望

“立德樹人”這一教育的根本任務，凸顯育人過程中對社會主義核心價值觀教育的時代主題，對教學實踐中適宜引用時政熱點素材作為價值引領提出了現實需求．發展學生的核心素養不應只視作一個學科領域知識的聚力推動，而是與時俱進、把握熱點，為學生提供交叉學科知識學習的平臺，引導學生對社會主義核心價值觀的理論、情感與行為認同．近年來，高考試題注重依托情境素材對學生進行真實問題解決能力的考查，給出了教學與備考的路徑指向，但教師在教學實踐中關注時政熱點并將其轉化加工、挖掘應用的意識還有待提高．因此，希望廣大教育工作者能夠在未來的教學中關注、發掘并應用此類資源，將其融通轉化為教學素材．本文借此機會“拋磚引玉”，以期為接下來的高考備考與物理教學提供一個新的生長點．