落實(shí)核心素養(yǎng) 引領(lǐng)教學(xué)方向

摘" 要：本文對(duì)2023年天津中考物理第25題進(jìn)行溯源和解析，剖析試題中蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)元素，并結(jié)合考生的答題情況闡述其對(duì)物理教學(xué)的啟示。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；中考試題；初中物理；教學(xué)啟示

2022年4月，教育部頒布了《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》），確定了以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程目標(biāo)。隨后，各地的中考試題都有了明顯變化，逐步從能力立意向素養(yǎng)立意轉(zhuǎn)變，以切實(shí)落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，強(qiáng)化育人導(dǎo)向。其中，2023年天津中考物理試卷的第25題就是一道典型試題。

1" 原題呈現(xiàn)

在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”時(shí)，可用“實(shí)驗(yàn)探究”與“理論探究”兩種方式進(jìn)行研究。請(qǐng)你完成下列任務(wù)：

【實(shí)驗(yàn)探究】

通過(guò)圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)，探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系。由實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：""""""""""""" 。這就是阿基米德原理。

甲

乙

丙

丁

圖（a）

【理論探究】

圖（b）

第一步：建立模型——選取浸沒(méi)在液體中的長(zhǎng)方體進(jìn)行研究，如圖（b）所示；第二步：理論推導(dǎo)——利用浮力產(chǎn)生的原因推導(dǎo)阿基米德原理。

請(qǐng)你寫出推導(dǎo)過(guò)程。提示：推導(dǎo)過(guò)程中所用物理量需要設(shè)定［可在圖（b）中標(biāo)出］。

【原理應(yīng)用】

水平桌面上有一底面積為S1的柱形平底薄壁容器，內(nèi)裝質(zhì)量為m的液體?，F(xiàn)將一個(gè)底面積為S2的金屬圓柱體放入液體中，圓柱體靜止后直立在容器底且未浸沒(méi)（與容器底接觸但不密合），整個(gè)過(guò)程液體未溢出。金屬圓柱體靜止時(shí)所受浮力F浮＝""" 。

2" 試題溯源

本題的“實(shí)驗(yàn)探究”和“理論探究”部分均取材于人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第十章“浮力”［1］，其中“實(shí)驗(yàn)探究”部分源自第2節(jié)“阿基米德原理”中的實(shí)驗(yàn)“探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系”。題中所給出的實(shí)驗(yàn)步驟與教材中的插圖（見(jiàn)圖1）完全相同，只是在教材插圖的基礎(chǔ)上給出了一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

甲

乙

丙

丁

“理論探究”部分源自教材同一章第1節(jié)“浮力”中“浮力產(chǎn)生的原因”相關(guān)內(nèi)容，與之不同的是，教材中只是根據(jù)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)定性分析了物體上、下表面所受液體壓力的大小關(guān)系，從而說(shuō)明浮力產(chǎn)生的原因，并沒(méi)有進(jìn)一步通過(guò)定量計(jì)算推導(dǎo)出阿基米德原理。

3" 命題特點(diǎn)

作為2023年天津中考物理試卷的第25題，本題一改以往壓軸題的命題風(fēng)格，沒(méi)有出現(xiàn)繁雜抽象的壓強(qiáng)與浮力的綜合計(jì)算，而是以一種全新的形式加強(qiáng)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)水平的考查，讓人耳目一新。

《課程標(biāo)準(zhǔn)》將物理學(xué)科核心素養(yǎng)凝練為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度，每個(gè)維度下又包含若干要素。［2］根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的目標(biāo)要求來(lái)看，本題涵蓋了核心素養(yǎng)的諸多要素，具體分析如表1所示。

可以看出，本題以“阿基米德原理”為紐帶，將質(zhì)量與密度、壓力與壓強(qiáng)、浮力等多項(xiàng)力學(xué)重點(diǎn)知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，潛移默化地將核心素養(yǎng)的各

個(gè)要素滲透其中，突顯了物理學(xué)科的本質(zhì)特征。

它既考查了學(xué)科主干知識(shí)，較好地反映出不同層次學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)質(zhì)量，同時(shí)檢驗(yàn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。該題目具有基礎(chǔ)性、探究性、開(kāi)放性等特點(diǎn)，難度適中，區(qū)分度好，是一道難得的力學(xué)綜合試題。

4" 試題解析

【實(shí)驗(yàn)探究】

由圖（a）甲、乙可知F浮＝G－F示＝2N－1N＝1N；由圖（a）丙、丁可知G排＝G總－G空＝1.5N－0.5N＝1N；比較兩式可得F?。紾排。

【理論探究】

設(shè)長(zhǎng)方體的底面積為S、高為h，液體密度為ρ液，長(zhǎng)方體上、下表面所處的深度及受力情況如圖2所示。

根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh可知，液體對(duì)長(zhǎng)方體下表面的壓強(qiáng)大于對(duì)長(zhǎng)方體上表面的壓強(qiáng)；根據(jù)F＝pS可知，液體對(duì)長(zhǎng)方體向上的壓力大于對(duì)長(zhǎng)方體向下的壓力，兩者之差即為浮力，即

F?。紽2－F1＝p2 S－p1 S＝ρ液 g h2 S－ρ液g·h1 S

＝ρ液 g（h2－h(huán)1）S＝ρ液 g h S＝ρ液 g V排

＝m排g＝G排。

【原理應(yīng)用】

本小題的分析和處理方法具有較大的開(kāi)放性，因此可以從不同角度展開(kāi)分析。［3］

思路一：根據(jù)阿基米德原理導(dǎo)出式F?。溅岩篻V排進(jìn)行分析。

解法1

根據(jù)V排＝S容Δh確定V排，進(jìn)而求得F浮。

設(shè)液體密度為ρ液，根據(jù)密度的計(jì)算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體前，容器中液體的深度h容1＝V液S1＝mρ液S1，放入圓柱體后，容器中液體的深度變?yōu)閔容2＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2）。圓柱體放入前后，柱形容器中液體深度變化量Δh＝h容2－h(huán)容1＝mρ液（S1－S2）－mρ液S1＝mS2ρ液（S1－S2）S1，圓柱體排開(kāi)液體的體積V排＝S1Δh＝mS2ρ液（S1－S2），因此F浮＝ρ液gV排＝S2S1－S2mg。

解法2

根據(jù)V排＝S物h浸確定V排，進(jìn)而求得F浮。

根據(jù)密度的計(jì)算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體后，容器中液體深度為h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圓柱體排開(kāi)液體體積為V排＝S2h容＝mS2ρ液（S1－S2），因此F浮＝ρ液gV排＝S2S1－S2·mg。

思路二：根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因F?。紽向上－F向下進(jìn)行分析。

因圓柱體直立在容器底且未浸沒(méi)，上表面所受液體向下的壓力為零，只有下表面受到液體向上的壓力，所以F?。紽向上。

解法3

根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρ液gh確定圓柱體下表面所受壓強(qiáng)p，進(jìn)而求得F向上。

根據(jù)密度的計(jì)算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體后，容器中液體深度為h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圓柱體下表面受到液體的壓強(qiáng)p＝ρ液gh容＝mgS1－S2，圓柱體下表面受到液體的壓力F向上＝pS2＝mgS2S1－S2，因此F?。紽向上＝S2S1－S2mg。

解法4

根據(jù)壓強(qiáng)定義式p＝FS確定圓柱體下表面所受壓強(qiáng)p，進(jìn)而求得F向上。

放入圓柱體后，容器中液體的重力為G＝mg，液體分布在底面積為（S1－S2）的柱形空間內(nèi)，液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p＝FS＝GS＝mgS1－S2，液體對(duì)

圓柱體底部與容器底部

的壓強(qiáng)相等，則圓柱體下表面受到液體的壓力F向上＝pS2＝S2S1－S2mg，因此F?。紽向上＝S2S1－S2mg。

思路三：直接根據(jù)阿基米德原理F?。紾排進(jìn)行分析。

放入圓柱體后，原來(lái)容器中質(zhì)量為m的液體分布在底面積為（S1－S2）的柱形空間內(nèi)。根據(jù)阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受浮力的大小等于它排開(kāi)液體的重力，即圖3中V排 部分液體所受的重力G排，其底面積為S2，且與周圍液體深度相同。

解法5

根據(jù)同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積關(guān)系求解。

因同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比，可得G排G液＝m排m液＝V排V液＝S2h（S1－S2）h＝S2S1－S2，圓柱體排開(kāi)液體的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F浮＝G排＝S2S1－S2mg。

解法6

根據(jù)液體的壓強(qiáng)特點(diǎn)求解。

V排 部分液體與周圍液體的密度和深度相同，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρ液gh可知，這兩部分液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)相等，即G排S2＝G液S1－S2，圓柱體排開(kāi)液體的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F?。紾排＝S2S1－S2mg。

5" 教學(xué)啟示

為了解本題的解答情況，筆者在中考結(jié)束后對(duì)部分考生進(jìn)行了追蹤訪談，發(fā)現(xiàn)本題的三個(gè)小問(wèn)題中，第一問(wèn)的正確率最高，但有的學(xué)生并不是根據(jù)題中所給的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算、比較、分析得出的結(jié)論，而是憑以前的記憶寫出來(lái)的；第二問(wèn)的答題情況不太理想，很多學(xué)生根本不知道如何入手，看到液體中的長(zhǎng)方體物塊，由于思維定勢(shì)

認(rèn)為它懸浮于水中，并

根據(jù)物體的浮沉條件F?。紾物，在圖中作出了物塊所受浮力和重力的示意圖，但找不到F浮和G排的關(guān)系；第三問(wèn)只有一小部分學(xué)生寫出了正確答案，其中多數(shù)

采用的是上述的思路一，另有一部分學(xué)生采用的是思路二中的解法3，能夠想到思路三并正確解答的學(xué)生寥寥無(wú)幾。

調(diào)查結(jié)果表明，雖然本題的難度較以前的綜合題降低了很多，但學(xué)生的答題情況并不樂(lè)觀。很多學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的掌握僅停留在記憶階段，他們不知道物理規(guī)律的形成過(guò)程，更談不上理解和運(yùn)用。鑒于此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意以下問(wèn)題。

5.1" 活用教材，形成物理觀念

教材是物理學(xué)習(xí)的最佳資料，但透過(guò)考生對(duì)試題的解答情況可以發(fā)現(xiàn)，他們對(duì)教材內(nèi)容的理解和掌握并不扎實(shí)，說(shuō)明教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)教材的挖掘與使用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。究其原因，在當(dāng)前的物理教學(xué)過(guò)程中普遍存在著一個(gè)誤區(qū)，即過(guò)分重視知識(shí)的應(yīng)用而忽視了知識(shí)的建構(gòu)；強(qiáng)化知識(shí)的“去脈”而弱化知識(shí)的“來(lái)龍”。

許多人誤以為只要記住了基本概念和規(guī)律、知道了其應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)，就能解決物理問(wèn)題，而沒(méi)有意識(shí)到在知識(shí)建構(gòu)過(guò)程中提升的課程素養(yǎng)在解決問(wèn)題時(shí)所起的作用。甚至有的教師在物理概念和規(guī)律的教學(xué)中，置教材內(nèi)容于不顧，匆忙給出結(jié)論，然后讓學(xué)生反復(fù)強(qiáng)化練習(xí)，試圖讓他們熟能生巧，導(dǎo)致學(xué)生雖然花了大量的時(shí)間、做了大量的習(xí)題，卻收效甚微，事倍功半。

因此，教師要深挖教材，把握知識(shí)形成與發(fā)展的過(guò)程，使學(xué)生理解知識(shí)的來(lái)龍去脈，并在頭腦中建立起清晰、系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，深刻地理解概念與規(guī)律的本質(zhì)。同時(shí)，還應(yīng)注意強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，使學(xué)生頭腦中的物理知識(shí)在遷移與運(yùn)用中真正得到升華。

5.2" 動(dòng)手動(dòng)腦，注重科學(xué)探究

科學(xué)探究是學(xué)習(xí)物理規(guī)律的重要途徑，因此教師在教學(xué)過(guò)程中要充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，努力創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生思考的問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，鼓勵(lì)他們根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)大膽地猜想和假設(shè)。同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組合作設(shè)計(jì)科學(xué)探究的方案，并運(yùn)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法收集所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，得出初步結(jié)論，并就探究的結(jié)果進(jìn)行交流和反思。

此外，科學(xué)探究包括實(shí)驗(yàn)探究和理論演繹（理論探究），實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，才能幫助學(xué)生在探究物理規(guī)律的同時(shí)真正理解物理規(guī)律。但在當(dāng)前的初中物理教學(xué)中，教師往往重視實(shí)驗(yàn)探究，而忽視了對(duì)物理規(guī)律的理論演繹。

實(shí)際上，對(duì)于很多物理規(guī)律，在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得到了初步的結(jié)論后，教師還應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)水平引導(dǎo)他們進(jìn)行理論推導(dǎo)，以加深他們對(duì)物理規(guī)律的理解。比如，串聯(lián)和并聯(lián)電路中的電壓和電流的關(guān)系、電功公式、焦耳定律等。

5.3" 滲透方法，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心，物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用在每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)科學(xué)思維的參與。但科學(xué)思維的培養(yǎng)并不是一蹴而就的，而是一個(gè)循序漸進(jìn)、逐步提高的過(guò)程。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和思維發(fā)展水平，建構(gòu)物理模型，滲透和顯化科學(xué)思維方法，潛移默化地提高學(xué)生的科學(xué)思維水平。在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，教師要大膽放手，讓學(xué)生充分暴露思維過(guò)程，找出問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)，有的放矢地引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度思考問(wèn)題，用不同的方法來(lái)解決問(wèn)題，提高學(xué)生思維的靈活性。

5.4" 立足實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，不但要建構(gòu)物理概念、探索物理規(guī)律、領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的方法，還要思考科學(xué)的本質(zhì)，并形成正確的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。因此，教師要充分發(fā)揮物理課程的育人價(jià)值，深入挖掘其中的育人素材，努力探索其培育路徑。

物理育人的重點(diǎn)不在于知識(shí)本身，而在于物理問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、探究和應(yīng)用的過(guò)程，這正是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)所在。

但在當(dāng)前的物理教學(xué)中，由于受一些客觀因素的影響，還存在著諸如不重視證據(jù)收集、不經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的科學(xué)論證就將實(shí)驗(yàn)結(jié)論強(qiáng)加給學(xué)生的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)了“以講代做”“照方抓藥”的現(xiàn)象。這不但削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人功能，還會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度。為此，教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)努力創(chuàng)造條件，盡量給學(xué)生提供觀察、思考與探究的機(jī)會(huì)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，降低科學(xué)論證的難度，突出科學(xué)事實(shí)。這樣不但能消除學(xué)生的疑惑，使其形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，還能潛移默化地提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

6" 結(jié)語(yǔ)

中考試題除了具有甄別和選拔的功能外，還對(duì)課堂教學(xué)起著重要的引領(lǐng)作用。對(duì)典型的中考試題深入剖析和解讀，能研判中考的命題走向，促進(jìn)教學(xué)觀念的更新和教學(xué)改革的深化，助推物理學(xué)科核心素養(yǎng)的順利落地，實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的減負(fù)增效。

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