核心素養視角下2024年高考物理航天情境類試題分析

［摘 要］近年來，隨著我國航天技術取得了一系列新成就，高考物理命題對航天技術的關注日益增加。高考物理的命題角度從起初主要圍繞“萬有引力與航天”知識模塊，逐漸拓展到以航天技術為背景，結合力學、電磁學等相關知識來考查學生的物理學科核心素養。文章基于物理學科核心素養的四個維度構建了航天情境類試題的分析框架，并對2024年高考物理11套試卷中的13道航天情境類試題進行了深入分析。結果顯示，這些試題在全面考查學生物理學科核心素養的同時，對物理觀念和科學思維的考查提出了更高的要求。

［關鍵詞］航天情境類試題；核心素養；2024年；高考物理

［中圖分類號］" " G633.7" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）35-0038-04

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（簡稱《課標》）明確指出：物理課程內容要努力呈現經濟、政治、文化、科技、社會、生態等發展的新成就、新成果，充實豐富培養學生社會責任感、創新精神、實踐能力相關內容[1]4-5。《中國高考報告（2023年）》建議高考物理命題要以我國社會進步、新時代發展為背景，展現科技成就，厚植愛國情懷[2]。在此背景下，2024年高考物理試題以航天技術的最新成果為情境，不僅反映了我國科技的進步，還體現了對學生物理學科核心素養培養的導向。本文基于物理學科核心素養的四個維度，構建了航天情境類試題的分析框架，并對2024年高考物理11套試卷中的13道航天情境類試題進行了深入分析，提出了相應的物理教學建議，以促進學生物理學科核心素養的提升。

一、核心素養視角下航天情境類試題的分析框架

《課標》指出：物理學業水平考試的內容應注重考查物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面[1]61。航天情境類試題緊密圍繞航天情境、物理問題和物理知識，特別是以天體運動、航天技術等實際情境為依托，考查學生從具體情境中提煉物理問題的能力，以及運用物理知識與生活經驗解決實際問題的能力，旨在實現不同層次的育人目標，全面發展學生的物理學科核心素養。相較于一般的情境類試題，航天情境類試題的材料內容更為豐富，抽象程度也更高，且試題情境和所需要解決的物理問題之間的聯系更為緊密。我們依據課程標準中對核心素養的水平等級描述，并參考情境類試題分析框架的構建方式[3]，從物理學科核心素養的四個維度出發，構建了航天情境類試題的分析框架（見表1）。

1.物理觀念維度。航天情境類試題對學生物理觀念的考查主要體現在，要求學生從真實情境中提煉出物理問題，并運用物理思維去分析和解決問題。此維度的劃分依據主要是涉及的物理概念和規律、學生的認知視角以及試題情境的復雜程度。

2.科學思維維度。航天情境類試題在考查學生的科學思維水平時，主要考查學生能否有效運用思維方法從試題中獲取有效信息，并用科學的方法解決問題。此維度的劃分依據涵蓋有效信息的提取難度、任務的復雜程度以及物理知識的綜合程度。

3.科學探究維度。在航天情境類試題中，為了落實學生的科學探究素養，除了考查常見的探究性實驗的相關內容，還要求學生能夠基于題干和試題背景提出物理問題，獲取并處理信息，同時對試題的解法進行評估和反思。此維度的劃分應綜合考慮情境的復雜性、任務的難度、問題的深度以及解法的復雜度等。

4.科學態度與責任維度。航天情境類試題對于學生科學態度與責任培養方面的水平評估，主要依據新課標對科學態度與責任學業質量水平的描述，同時結合試題的具體情境進行分析，將航天情境類試題中的情境、任務、問題等顯性要素充分體現出來。

二、2024年高考物理航天情境類試題的分析

通過對2024年高考物理11套試卷中的13道航天情境類試題的分析梳理，我們發現航天情境類試題在各個省份的命題中占據重要地位，且大多以最新科技成果為背景，尤其關注“嫦娥六號”發射及帶回月壤的重大成就，在彰顯我國航天事業的蓬勃發展的同時，注重對學生科學態度與責任的培養。從試題類型來看，以選擇題為主，也有部分地區在此基礎上進行創新，以航天情境為切入點，命制計算題或實驗題。在知識考查方面，更多地區開始將航天情境與力學、電磁學等物理知識相融合，不再局限于“萬有引力與航天”章節，知識點更加多樣化。

下面以2024年高考物理湖南卷的一道多項選擇題為例，應用上述分析框架進行具體分析。

[例1]（2024·湖南）2024年5月3日，“嫦娥六號”探測器順利進入地月轉移軌道，正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號”和“嫦娥五號”，本次的主要任務是登陸月球背面進行月壤采集，并通過升空器將月壤轉移至繞月運行的返回艙，返回艙再通過返回軌道返回地球。設返回艙繞月運行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑。已知月球表面重力加速度約為地球表面的[16]，月球半徑約為地球半徑的[14]。關于返回艙在該繞月軌道上的運動，下列說法正確的是（" " " " ）。

A. 其相對于月球的速度大于地球第一宇宙速度

B. 其相對于月球的速度小于地球第一宇宙速度

C. 其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛星周期的[23]倍

D. 其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛星周期的[32]倍

本題以“嫦娥六號”探測器進入月地軌道的真實情境為背景，旨在考查學生對萬有引力提供向心力的物理模型的理解，并引導學生關注我國航天科技的最新進展，從而增強他們的民族自豪感與社會責任感。解答本題需要學生在真實情境中選擇合適的物理視角，提煉出萬有引力提供向心力的物理模型，這符合表1分析框架中物理觀念維度“水平4”的要求。同時，需要學生從復雜信息中提煉有效信息，找到四個選項間的內在邏輯，綜合運用“萬有引力與航天”章節知識解決問題，這符合表1分析框架中科學思維維度“水平4”的要求。此外，本題涉及的探究背景與教材內容相關，解題思路和方案相對固定，這符合表1分析框架中科學探究維度“水平2”的要求。本題不是僅僅將“嫦娥六號”作為背景，而是將天體運動的物理模型融入材料中，蘊含科學本質、科學態度、社會責任等方面，這符合表1分析框架中科學態度與責任維度“水平2”的要求。

依據表1分析框架對2024年高考物理航天情境類試題中的核心素養水平進行分析，得到表2。

通過對2024年高考物理11套試卷中的13道航天情境類試題的分析，我們發現這些試題的核心素養水平分布呈現出以下特點（如圖1）。

（一）對物理觀念和科學思維素養的要求較高

2024年高考物理11套試卷中的13道航天情境類試題對物理觀念都有考查，其中有10道題考查的物理觀念水平在水平3及以上，占比約77%。有12道試題對科學思維進行了考查，其中有9道題考查的科學思維水平在水平3及以上，占比約75%，這凸顯了航天情境類試題對物理觀念和科學思維素養的高要求。

（二）重視學生科學態度與責任素養的培養

從表2可以看出，13道航天情境類試題中涉及的科學態度與責任素養水平，有2道題符合“水平1”，9道題符合“水平2”，2道題符合“水平3”。這表明大部分航天情境類試題不僅將航天元素作為試題的背景，還在材料中融入了科學本質、科學態度、社會責任等方面，通過具體介紹或創造性活動來促進學生科學態度與責任素養的發展。

（三）注重診斷科學探究素養的發展情況

13道航天情境類試題中，有1道題以“天宮課堂”為命題背景，通過驗證動量守恒定律的實驗來考查學生的科學探究素養。另有4道題則結合航天背景，引導學生深入理解材料后提出物理問題，并分析探究過程或探索多樣化解法。通過航天情境類試題診斷學生科學探究素養的發展情況，是一種新的嘗試。

三、教學建議

依據分析得到的航天情境類試題的命題特點，提出以下教學建議，以幫助學生在日常學習中更好地形成和發展物理學科核心素養。

（一）靈活運用知識，形成物理觀念

2024年高考物理試題中，航天情境與動量守恒、磁感應強度、圓周運動等知識相結合，具有較強的綜合性，要求學生能夠靈活運用相應知識解決問題。因此，教師在日常教學中應避免將各個單元的知識完全割裂，就題論題。在講解不同知識點時，教師應引導學生思考物理量之間的聯系，以及相關概念和規律在不同場景下的應用。教學不應僅限于課堂內的知識灌輸，而應著眼于發展學生的物理學科核心素養，幫助學生在形成物理觀念的同時，學會舉一反三，從而能夠解決綜合性問題。

（二）基于情境深入思考，培養科學思維

航天情境類試題對學生的科學思維要求較高。解題的關鍵在于圍繞核心任務，緊扣主題情境，將物理知識與之相聯系，構建物理模型來解決問題。然而，當前學生遇到的大部分問題都是經過抽象化和簡化處理的，過于注重直接運用物理規律進行推理，忽略了從現象到問題的轉化過程。因此，在教學中，教師應精選一些原始情境或生活現象作為物理知識的背景，引導學生對這些情境或現象進行思考，并運用相關知識解決問題，從而鍛煉他們的推理和聯想能力，逐步使他們具備分析復雜情境類試題的能力，提升他們的科學思維素養。

（三）關注最新航天成果，提升科學態度與責任素養

2024年，中國航天取得了顯著的成就，?包括多次重要的發射任務和科學探究活動。因此，教師應將載人航天精神融入中學物理課堂，引導學生學習廣大航天工作者“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的精神。同時，滲透愛國主義教育，注重提升學生的科學態度與責任素養，以實現立德樹人根本任務。

綜上，高考物理以航天情境為命題背景，不僅能夠有效引導學生關注航天成就，增強學生的民族自豪感與社會責任感，還能夠將多元物理知識相聯系，深化學生對物理觀念的理解。此外，高考物理還引領學生在科學探究的過程中學習科學家勇于探索、不怕困難的精神，體會科學思維和方法的巧妙。在日常教學中，教師應多關注科技前沿，做到理論聯系實際。同時，應串聯各階段物理知識，促進知識的遷移與應用。此外，教師還應注重模型建構和科學探究，提升學生的類比推理能力，從而全面促進學生物理學科核心素養的發展。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 中國高考報告學術委員會.中國高考報告：2023年[M].北京：新華出版社，2023.

[3]" 鄭妍.核心素養視角下高考物理情境化試題分析研究[D].長春：東北師范大學，2023.

（責任編輯" " 黃春香）