落實素養立意 考查關鍵能力

摘" "要：以2024年無錫市初中學業水平考試27題為研究對象，挖掘其導向價值。進一步結合學生作答情況對教學進行反思與改進，基于實驗教學，提升科學思維；探明已有概念，樹立正確觀念；結合真實情境，解釋物理問題。

關鍵詞：無錫中考；光的反射定律；素養導向；關鍵能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0053-5

物理學科核心素養是學生通過物理課程的學習逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力［1］。物理學科關鍵能力是學生在面對與學科相關的生活實踐或學習探索問題情境時，高質量地認識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力。教育部考試中心認為，物理學科關鍵能力包括理解能力、推理論證能力、模型建構能力、實驗探究能力、創新能力5種關鍵能力［2］。2024年無錫市初中學業水平考試的27題，以學生必做實驗——探究光的反射定律為基礎，突出物理學科核心素養，重點考查了學生的推理論證能力、模型建構能力、實驗探究能力。

1" " 原題呈現

探究光的反射規律，器材有激光筆、平面鏡、標有刻度的白色硬紙板（可沿中縫折疊）、白板。

（1）如圖1所示，將一束光照射到平面鏡上，它的反射光在光屏上形成一個光斑。保持光在平面鏡上的入射點不變，減小入射光與平面鏡的夾角，則光屏上的光斑向_________（選填“上”或“下”）移動。

（2）利用圖2所示的裝置進行探究。

①平面鏡水平放置，標有刻度的白色硬紙板豎直地立在平面鏡上，使一束光緊貼紙板A，射向鏡面上的O點，將紙板B繞接縫ON向前或向后翻折，當紙板B和紙板A在_________時，紙板B上能呈現反射光束。

②改變入射光的方向，讀出入射角和反射角的大小，將測得的數據記錄在表格中（表1）。由此可知，反射角與入射角大小_________。

③用另一束光逆著反射光的方向射到鏡面，觀察到反射后的光會逆著原來入射光的方向射出，這表明：_________。

（3）利用如圖3所示的裝置進行探究。讓一束光斜射到平面鏡上，在入射點O放置白板并調整位置，發現白板只在某一位置能同時呈現入射光和反射光，測得此時白板與鏡面成90°角，說明白板與鏡面的位置關系是：_________。實驗表明：_________ 。

（4）自行車尾燈是由許多角反射器組成的反光裝置，角反射器是由互相垂直的反光面組成的。當汽車的燈光照在尾燈上時，司機看到尾燈特別亮，原因是：__________________。

參考答案：（1）下。（2）①同一平面；②相等；③光在反射時，光路是可逆的。（3）相互垂直，反射光、入射光在同一平面內，這個平面與反射面垂直（或反射光線、入射光線和法線在同一平面內）。（4）角反射器能使照射在它上面的光反射回來。

2" " 試題賞析

本題屬于學習探索問題情境試題，題目文本簡約，物理情境清晰明了，設問有合理梯度，有利于學生發揮正常水平，符合學業水平考試目的的要求。試題嚴格遵循《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）中的命題原則和命題建議。

2.1" " 基于學習情境，建構物理模型

本題考查內容是課程標準所規定的“學生必做實驗”，情境來自于教材，為大多數學生所熟悉。取自于學生實際的科學研究過程，體現了試題的導向性，引導教師積極遵循課程標準，回歸課堂教材。

通過物理實驗探究并得出物理規律，培養物理觀念，就是一個建模的過程。

本題的第（1）小題，基于觀察光的反射現象提出問題，借助光線來建構圖4所示的物理模型，在此基礎上進一步探究并歸納推理得出光的反射定律。體現了物理課程“從生活走向物理”的理念，進一步考查學生的模型建構能力。

在物理學中，過程模型是用來描述和分析物理現象或過程的簡化和抽象形式，有助于理解復雜的物理現象。本題的第（2）（3）小題是通過實驗來探究光的反射定律，是光學中的一個基本過程模型的建立。本題通過目標導向——探究光的反射定律，將這個目標分解為一系列有序的步驟，按照一定的順序進行。

本試題的設計注重反映物理學科本質，重視物理內容在真實情境中的應用，設計能展示學生思維過程的問題。

2.2" " 立足基本實驗，強調歸納推理

課程標準的課程內容將“實驗探究”作為五個一級主題之一，足以見得通過實驗進行科學探究在課程標準中的重要地位。實驗體現了物理課程實踐性的特點，通過實驗建構物理概念，深化對物理規律的認識。“探究光的反射定律”屬于探究類學生必做實驗，作為基本實驗的考查，考卷在題目設置上，凸顯了科學探究各要素，考查學生的實驗探究能力。

試題的第（1）小題主要是基于實驗的觀察，在觀察的基礎上提出問題：當入射光的方向改變時，反射光的方向如何改變？反射光、入射光有什么關系？進而進入到后面的探究。整個第（2）小題主要是通過實驗獲取數據，基于證據歸納推理得出結論，著重考查了歸納推理能力。第（3）小題是本題的創新所在，是基于前面實驗之后的反思與改進，更具有普遍性。想要找到入射光線、反射光線，借助白板來找反射光線和入射光線的關系，在白板由傾斜轉到豎直的過程中，反射光線只有在白板垂直于鏡面的時候呈現，根據這一現象，歸納得到結論：反射光線、入射光線在垂直于鏡面的同一平面，且具有唯一性。第（4）小題是所學知識在生活中的實際應用，考查學生解釋遷移的能力。

本試題的設置注重選取便于探究和實踐的任務，讓學生能夠應用所學的物理知識解決生活中實際遇到的問題。

2.3" " 緊扣必備知識，凸顯學科素養

本題涉及的必備知識及重要規律主要是：光的反射定律。作為一道典型的實驗探究題，通過科學探究、科學思維得到并形成了光的反射定律這一物理觀念。

科學探究方面，本題基于觀察和實驗提出物理問題、設計實驗與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據得出結論并作出解釋。科學思維方面，第（1）小題是從現象到模型建構的過程，第（2）（3）小題主要考查了根據實驗數據通過歸納和推理獲得探究結論的能力。科學態度與責任方面，通過實驗的改進，讓學生體會到科學的嚴謹，開拓學生的思維視野。

本試題的結構注重評價的導向性，堅持素養立意，全面考查學生的物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。

3" " 教學反思與改進

筆者了解到本題總分為7分，平均分為5.05分，得分率為72.2%。學生在作答此題的過程中，容易出現以下幾個問題：①實驗印象不清，建模能力不足；②前概念有偏差，物理觀念不夠；③基本知識混淆，應用能力不強。基于學生在作答時出現的問題，筆者通過調查與反思、結合實驗、信息技術模擬等方式來改進這部分的教學。

3.1" " 基于實驗教學，提升科學思維

第（1）小題失分最多。一方面反映了學生在課堂學習這個實驗現象時的印象不是非常深刻，另外也體現了學生建模能力不夠，如果可以直接應用光路模型（圖4）來分析，結果一下子就出來了。還有一些學生也能利用光學模型來分析，但是由于光的反射規律觀念不夠清晰，會建立如圖5的模型，認為入射光逆時針旋轉，反射光也會逆時針旋轉。

教學反思與改進：在探究得到了光的反射定律后加一個評價，“為什么光斑是向下移”，不僅可以加深學生對這個實驗現象的印象，也更加鞏固了光學模型的建構。

第（3）小題的失分也比較多。學生建立過程模型還是有一定障礙的。相比于第一種方法，第二種探究方法更具有普遍性。學生通過實驗現象歸納得出“反射光線、入射光線在垂直于鏡面的同一平面，且具有唯一性”這一結論，要求是比較高的。更多的學生是靠猜測寫的“反射光線、入射光線和法線在同一平面”而得分。還有很大一部分學生寫的“反射光線和入射光線在同一平面，它們的法線垂直于平面鏡”，說明這部分學生認為法線是反射光線與入射光線的角平分線，反映出學生對“法線”概念的建立是不清晰的。

在物理學中，過入射點垂直于鏡面的直線叫做法線，法線的建立是為了確定實際的立體模型，也就是為了確定一個面，即反射光線在由入射光線和法線確定的平面內。

教學反思與改進：基于試題對“光的反射”實驗的改進以及以上的思考，可以尋求兩塊白板，在第（1）小題實驗的基礎上，尋找入射光線和反射光線，找到之后會發現兩條光線在同一平面，且該平面垂直于鏡面（圖6）。在此基礎上，改變入射光的方向，觀察反射光如何變化，進一步思考在什么情況下反射光與入射光重合，進而給出法線，再通過實驗（2）的①和實驗（3）進行驗證，最終可以得到，反射光線是位于入射光線和法線所確定的平面內，進而得出反射光線、入射光線和法線在同一平面內的規律。還可以設計評價，在實驗（3）的基礎上進一步尋找此時反射光線應該在哪里，強化法線的意義。

3.2" " 探明已有概念，突出正確觀念

在學生作答中，很多低分獲得者錯在把“反射”寫成了“折射”。筆者分析發現，學生并不是單純的筆誤，這體現了學生前概念中認為光射向物體表面折返過來，這個過程光路發生了改變，好像“折”了一下，所以他們認為這就是折射。為了驗證這一猜想，筆者翻閱了小學科學課程標準，發現在小學5、6年級就已經需要知道行進中的光遇到物體時會發生反射現象，光的傳播方向會發生變化。對于折射知識，小學科學沒有提及。基于小學科學課程標準的要求，筆者設置了6道光學前概念的題目，對280名初一學生進行了問卷調查。結果表明，大部分學生對光的直線傳播、光的色散實驗是有一定印象的。在268份有效問卷中，有84.3%的學生知道光在空氣中是沿直線傳播的，85.5%的學生能夠說出用三棱鏡進行光的色散實驗，92.9%的學生知道太陽光包含了不同顏色的光，說明在小學科學階段確實進行了實驗教學，并給學生留下了深刻的印象。但是，如圖7所示，約41.8%的學生認為光在遇到物體時發生的是折射，約56.3%的學生能夠選出反射，與筆者的猜想一致。這樣已有的錯誤前概念的轉變需要設計更多的活動。

教學反思與改進：為了區分清楚反射和折射，可以在講解“光的折射”時增加一個活動——“光一定是沿直線傳播嗎”，在濃度不同的食鹽水中呈現出光的傳播路徑并非直線（圖8），光路并沒有折返回來，這與反射有著很大的區別。在觀察光的反射現象前，增加一個把光引入教室的活動。成功后提問：這個鏡子的作用是什么，學生能夠回答“反光”。再進入到模型的建構，突出“從生活走向物理”的課程理念。還可以在建立光學模型后，說明反射是發生在同種介質，而折射是發生在不同介質中，借助模型進一步幫助學生轉化錯誤前概念，突出正確的物理觀念。

3.3" " 結合真實情境，解釋物理問題

在第（4）小題的作答中，很多學生想到了凹面鏡、會聚、漫反射、凸透鏡等，可能在學生腦海中想象的“互相垂直的反光面”是圖9這樣的結構，結合自己僅有的物理知識，就寫出了“凹面鏡”“漫反射”這兩種答案。

“會聚”和“凸透鏡”可能是學生對于題干中“特別亮”的理解，在他們淺顯的物理知識中，提取出了“最小最亮的”光斑，于是想到了凸透鏡對光的會聚作用。

這一小題主要是所學的物理知識在生活中的應用。其實，書后的“WWW”也有相關的練習（圖10），學生為什么印象還是不深刻，說明了題目、圖片遠沒有實物實驗的效果好。

教學反思與改進：基于以上思考，在實際教學過程中完全可以準備一個尾燈，設計以下問題來突破：①尾燈真的是燈嗎？會有學生能想到，燈需要電源提供，那它會是光源嗎？放在光學暗箱中就可以發現尾燈本身是不發光的。②它是怎么提醒后車的呢？通過實驗，看一下實際效果，結合物理模型進行分析，通過實驗演示光的路徑（圖11）。再拆下一個尾燈給大家看一下，發現不是單純的平面結構，進一步結合實驗演示和數字模擬實驗（圖12）展示實驗現象，增加普遍性，揭示其中的光學本質。遵循“從物理走向生活”的課程理念，解釋的過程注意從模型到實物、從二維到三維的思想。筆者通過調查還發現，角反射器的應用還不止于此，可以通過向學生介紹在生活中的其他應用，樹立正確的價值觀。

4" " 結" "語

本文以2024年無錫市初中學業水平考試27題為研究對象，挖掘其導向價值，深入研究了該題的命題特色，了解學科核心素養導向下中考試題命制的方向。進一步依據學生在答題中暴露的問題，對“光的反射”這節課的教學進行反思、改進，旨在為相似規律類的實驗教學提供一些思路和靈感。中考試題對一線教學有很重要的指導意義，學生作答出現的問題也是一線教師教學設計的重要依據，均值得一線教師深入研究和探討。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］程力，李勇.基于高考評價體系的物理科考試內容改革實施路徑［J］.中國考試，2019（12）：38-44.

［3］洪進步，任少鐸.突出素養導向 考查關鍵能力——對2021年蘇州市中學物理第30題的賞析及拓展［J］.物理教師，2022，43（4）：47-50.

［4］吳志明.指向學科關鍵能力的物理中考命題與教學啟示——以2021年蘇州市物理中考試題為例［J］.物理教師，2022，43（5）：39-42.

［5］吳若楠.命題落實新課標" 引領教學新方向——以2023年蘇州市中考物理試題為例［J］.中學物理，2023，41（24）：38-41.

（欄目編輯" " 陳" 潔）