重慶中考物理試題對科學思維的考查分析及教學啟示①

楊峻一 經本合 熊小梅

(1. 西南大學附屬中學校，重慶 400700；2. 重慶市巴南區教師進修學院，重慶 401320)

1 引言

2022年4月，教育部頒布了新修訂的義務教育課程方案和14個學科的課程標準，正式提出了義務教育階段學科核心素養的概念，物理學科核心素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。這就要求中考命題由能力立意逐漸向素養立意過渡，以核心素養考查為中心，彰顯“價值引領，素養導向”的命題理念，中考物理試題的命制和復習備考都應關注核心素養的培養。2022年重慶中考物理試題既考查學科主干知識，又通過知識載體考查學生核心素養的發展水平。

2 科學思維的內涵

科學思維是物理學科核心素養的重要方面，是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是建構物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用；是基于事實證據和科學推理對不同信息、觀點和結論進行質疑和批判，予以檢驗和修正，進而提出創造性見解的品格與能力。科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。[1]

在常規教學和中考復習中，教師要重視培養學生的科學思維，助力學生模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新能力的發展。

3 2022年重慶中考物理試題對科學思維的考查

3.1 模型建構

模型建構是根據研究的問題和情境，在對客觀事物進行抽象和概括的基礎上，構建易于研究的、能反映事物本質特征和共同屬性的理想模型、理想過程、理想實驗的過程。2022年重慶中考物理試題對學生模型建構能力的考查主要有以下兩種方式。

3.1.1 在常見情境中解讀物理模型

例1：在圖1所示的現象中，由于光的折射形成的是( )。

分析：本題以生活中的光現象為背景，考查光的直線傳播、反射、折射現象的模型辨析和解讀能力。

教學啟示：一線教師需對常見物理模型進行分析，讓學生理解物理學的基本概念、規律，并揭示不同物理模型間的本質區別。

3.1.2 選擇恰當的模型分析和解決問題

例2：商業街移動攤位使用可顯示電費的新型插座計費(圖2甲)，某攤位使用空氣炸鍋烹制食物(圖2乙)，圖2丙是該空氣炸鍋加熱部分的簡化電路，其額定電壓為220 V，電阻R1和R2為發熱體，其中R1=40 Ω。開關S1、S2、S3的通斷可實現高、中、低三個擋位的調節(S1、S2不會同時閉合)，只閉合S3時的中溫擋，額定功率為440 W，求：

(1)R2的電阻；

(2) 高溫擋正常工作100 s，電流通過R1產生的電熱；

(3) 當空氣炸鍋單獨工作時，表盤示數使用前后如圖2甲、丁所示，通過表盤顯示的數據估算該空氣炸鍋消耗的電功率(已知商用電費單價為0.75元/kW·h)。

甲

分析：本題為多擋位電器模型試題，考查學生的電路分析、歐姆定律應用、電功和電功率計算、熱量和熱效率計算等,以家用電器為載體,給出電器的參數，展示簡化電路結構,結合開關的通斷、滑動變阻器阻值的變化改變電路總電阻和總功率，認清電路總功率與擋位模型的對應關系是解題關鍵。此類題可考查學生的科學思維，要求他們選擇恰當的模型分析和解決問題，對擋位間進行“獨立”和“交叉”分析，最終求出相關物理量。

教學啟示：模型建構是一種重要的科學思維能力，創設基于模型建構的學習環境，有利于學生建模思維的發展。[2]在教學中要有意識地收集生活素材,培養學生知識的應用和遷移能力，在講解中設計變式練習,提升學生模型建構和選擇能力。把模型建構的思維過程展現給學生，從自然現象中提取物體和事件的關鍵特征。[3]注重培養學生在實際情境中建構物理模型和選擇合適的模型分析、解決問題的能力。

3.2 科學推理

科學推理是能對物理現象、新情境下的物理問題進行分析推理，并得出正確結論和做出解釋。在物理學習中，要求學生運用所學物理概念和規律預測相關物理現象的可能性。2022年重慶中考物理試題對科學推理進行了顯性考查，考查學生從特定前提出發、通過推理得出結論的能力。

3.2.1 正向推理

正向推理要求學生根據題目設定的條件，結合物理學基礎知識，推理得出結論。

例3：如圖3所示為一種新型“溫控水龍頭”，自帶水流發電電源。當水溫低于40 ℃，感應開關S1閉合，只有綠燈照亮水流；當水溫達40 ℃及以上，感應開關S2閉合，僅有紅燈照亮水流，以警示用水人。圖4中的電路設計能實現該功能的是( )。

圖3

分析：本題創新結合“溫控水龍頭”，是一道在新情境下的物理分析、推理題，結合電路的設計考查學生運用電學基本規律進行科學推理的能力。

教學啟示：在教學中要注意收集生產生活中的電路設計素材，讓學生根據生產生活中的實際需求進行電路設計、推理論證，設計出合理的電路，結合變式練習提升學生的知識應用、遷移能力。

3.2.2 逆向推理

逆向推理要求學生根據題目設定情境，推理、判斷在何種條件下才會有題設的現象及結論。

例4：如圖5甲所示，A、B兩個質量均勻的正方體放在水平地面上，B的邊長是A的2倍，將A沿豎直方向切去寬為L的部分，把切去部分疊放在B上。B對地面的壓強pB與L的變化關系如圖5乙所示。切割后，A剩余部分對地的壓強為pA，則以下分析中正確的是( )。

A

圖5

A.B的重力是50 N

A. 筷子折斷

B.L=2.5 cm時，pA∶pB=16∶21

C.B的底面積為100 cm2

D.A切去一半后，pA=2000 Pa

分析：本題是有關固體壓強的重疊切割問題，本考點是初中物理的難點，作為A卷選擇題的壓軸題，綜合考查了學生壓強的計算、圖像分析、運用數學知識解決物理問題的能力。對于解決切割中不同狀態間的綜合題，解題的關鍵是尋找不同狀態中的不變量，再利用圖像中的數據進行逆向推理，從而作出解答，本題對學生的逆向推理能力進行了顯性考查。

教學啟示：在教學中，教師要抓住契機讓學生體驗科學推理過程，適時指點學生，以培養學生的科學推理能力。另外需要尊重學生的認知特點，科學推理能力的培養應循序漸進，注重習得與養成，學生能做到的推理由學生自主進行，教師不能包辦代替。[4]

3.3 科學論證

科學論證指能辨別觀點和證據兩個概念，能使用簡單和直接的證據證明物理結論，同時能考慮證據的可靠性，合理使用證據。科學論證的內涵是“利用證據建立科學理由以推理得出科學主張”，[5]2022年重慶中考物理試題對科學論證能力進行了顯性考查，主要載體是實驗探究。

例5：小晨同學買了一個小吊墜作為母親節的禮物送給媽媽，他利用天平和量筒測量小吊墜的密度進行鑒定。

小晨將測得的密度和表格中數據進行對比，發現小吊墜可能是制作而成的，他仔細分析了自己的測量過程發現，小吊墜密度的測量值比真實值(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。

分析：例5的命題情境極具人文氣息，以母親節作為背景考查課標要求為理解層次的知識點——密度，通過密度測量的誤差分析，考查了學生搜集題設情境中所給證據、經過推理證明結論的科學論證能力，解題關鍵是理清密度測量的誤差分析思路。

教學啟示：在教學中應該關注情景化物理試題，以提升學生的科學論證能力，教師要結合科學探究活動,引導學生循序漸進開展論證活動,逐步提高學生的科學論證能力。[6]

3.4 質疑創新

在物理教學中要培養學生的質疑創新意識和能力，能從多角度思考問題，能對已有結論進行有依據的質疑，采用不同方式解決問題，為創新解決問題奠定基礎。創新是在客觀需要的推動下，用新獲得的信息和已有的知識基礎，運用不同思維方法，克服思維定勢，對信息、知識進行再匹配和組合，找出解決問題最佳的方案，創造出新辦法、新形象、新觀點，使認識取得突破進展的思維活動。[7]2022年重慶中考物理試題對質疑創新能力也進行了顯性考查。

例6：小亮和同學們分組探究“電流與電壓、電阻的關系”，提供的實驗器材有：穩壓電源(電壓恒為4.5 V)、開關、電流表2只、電壓表2只、規格為“20 Ω 2 A”的滑動變阻器、電阻箱(阻值可調節)、導線若干。

另一組的同學按圖6甲連好完整的電路后，閉合開關，發現電流表、電壓表均無示數。請你寫出一種用所給器材檢測故障位置的方法_________。

甲

分析：本題為開放性試題，要求學生創新設計實驗方案、解決問題，從實驗探究方案設計的角度考查了學生的創新能力。

教學啟示：在教學中讓學生根據物理原理和題設等進行質疑和創新，學生可根據已學知識對方案進行修正，或設計創新性實驗方案解決問題。

4 結語

隨著《義務教育物理課程標準(2022年版)》的頒布，核心素養導向的教學和評價改革全面推進，科學思維作為物理學科核心素養的重要方面，是物理課程育人目標的重要體現，是考查的重點。我們應該注重科學思維的培養，根據不同課型的特點和學生的科學思維水平進行有針對性的教學，助力學生科學思維的發展，培養學生的核心素養。