中圖分類號(hào):G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
2019年教育部發(fā)布的《中國高考評價(jià)體系說明》中指出:高考評價(jià)體系由“一核”“四層”“四翼”組成,其中,“一核”是高考的核心功能,即“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”,回答“為什么考”的問題;“四層”為高考的考查內(nèi)容,即“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)”,回答“考什么”的問題;“四翼”為高考的考查要求,即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”,回答“怎么考”的問題[1].
目前高考題相關(guān)研究主要從兩方面進(jìn)行,一是從宏觀角度,對近年高考題的多個(gè)要素[2或單一要素(如試題情境[3])進(jìn)行分析,得出該要素的宏觀變化趨勢,從而提出相應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo);二是從微觀角度針對單個(gè)題目進(jìn)行賞析,重點(diǎn)關(guān)注解題方法的傳授[4].本文依據(jù) SOLO分類理論,從學(xué)生思維層次的角度,對2023年江蘇高考物理的電磁學(xué)綜合大題進(jìn)行分析,以期能對教師的習(xí)題教學(xué)和習(xí)題編撰提供指導(dǎo)或幫助.
1 SOLO分類理論分析題目的依據(jù)
SOLO分類理論是澳大利亞心理學(xué)家比格斯(JohnB.Biggs)和科利斯(KevinF.Collis)在皮亞杰的發(fā)展階段論的基礎(chǔ)上建立起來的.比格斯認(rèn)為,盡管一個(gè)人的總體認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法檢測,但這個(gè)人在回答某個(gè)問題時(shí)所表現(xiàn)出來的思維結(jié)構(gòu)卻是可以檢測的,比格斯稱之為“可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)”.
通過對認(rèn)知發(fā)展的思維操作模式進(jìn)行分析,比格斯從能力、思維操作等四個(gè)方面將學(xué)生回答水平區(qū)分為五個(gè)思維水平層次,分別為:前結(jié)構(gòu)(U)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)(P)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)(M)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)(R)、抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)(E).而在具體應(yīng)用到數(shù)學(xué)、物理等邏輯性較強(qiáng)的學(xué)科時(shí),則主要依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容多寡及其之間的聯(lián)系來進(jìn)行區(qū)分,SOLO分類理論也可以簡化為五個(gè)結(jié)構(gòu)水平,如表1所示.
SOLO理論雖然其本意旨在對學(xué)生進(jìn)行分層評價(jià),但是其分類所依據(jù)的思維操作模式與考題水平分層所依據(jù)的知識(shí)技能結(jié)構(gòu)化程度、思維方式綜合程度相仿且在思維層次上更為詳盡,因此,借助該理論分析題目在理論上是可行的.

2運(yùn)用SOLO分類理論進(jìn)行層次化分析
2.1 原題呈現(xiàn)
霍爾推進(jìn)器某局部區(qū)域可抽象成如圖1所示的模型.Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B. 質(zhì)量為m 、電荷量為 e 的電子從 o 點(diǎn)沿 x 軸正方向水平入射,入射速度為 v0 時(shí),電子沿 x 軸做直線運(yùn)動(dòng);入射速度小于 v0 時(shí),電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1中的虛線所示,且在最高點(diǎn)與在最低點(diǎn)所受的合力大小相等.不計(jì)重力及電子間相互作用.

(1)求電場強(qiáng)度的大小 E :
(2)若電子入射速度為
求運(yùn)動(dòng)到速度為
時(shí)位置的縱坐標(biāo)y;(3)若電子入射速度在 00 范圍內(nèi)均勻分布,求能達(dá)到縱坐標(biāo)
位置的電子數(shù) N 占總(24號(hào)電子數(shù) N0 的百分比.
2.2 單點(diǎn)結(jié)構(gòu)
單點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次表現(xiàn)為能夠?qū)懗龌竟揭约罢f出基本公式使用條件,能夠借助左手定則判斷洛倫茲力方向等.
2.3 多點(diǎn)結(jié)構(gòu)
多點(diǎn)結(jié)構(gòu)要求學(xué)生掌握多個(gè)知識(shí)點(diǎn)并能進(jìn)行運(yùn)用,而一般的等量關(guān)系的左右兩邊會(huì)分別對應(yīng)一個(gè)知識(shí)點(diǎn),恰好與多點(diǎn)結(jié)構(gòu)貼合,借助明確的等量關(guān)系進(jìn)行設(shè)問,可以最為直觀地考查學(xué)生某幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度是否達(dá)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次.
本題第(1)問中,給出了速度為 v0 ,粒子受力大小相等的條件,這便是上述提到的明確等量關(guān)系.由于粒子僅受電場力和洛倫茲力,因此只需要分別依據(jù)電場力和洛倫茲力的公式,代入數(shù)據(jù)即可求解.解析如下: F1=eE,F(xiàn)2=ev0B,F(xiàn)1=F2 ,因此 E=v0B
2.4 關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)
關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)不僅要求學(xué)生掌握多個(gè)知識(shí)點(diǎn),同時(shí)還能對問題進(jìn)行宏觀把控,選擇恰當(dāng)方法進(jìn)行解題.當(dāng)問題中給出較為隱蔽的條件時(shí),就可以考驗(yàn)學(xué)生對該條件涉及的知識(shí)點(diǎn)掌握程度是否達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次.
本題第(2)問中,給出了始末狀態(tài)的速度,并且需要求縱坐標(biāo).由始末狀態(tài)的條件,達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次的學(xué)生會(huì)聯(lián)想到描述過程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),并且可以確定,本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)是力在空間上的累積即動(dòng)能定理.解析如下:借助動(dòng)能定理可以得出
,再代入第(1)問的結(jié)論:E=B,可以求得y1 = 32Be
2.5 抽象拓展結(jié)構(gòu)
抽象拓展結(jié)構(gòu)要求學(xué)生能在陌生的環(huán)境中解決問題,這就要求學(xué)生能夠在同類的情境中總結(jié)出該類情境的共通方法,借助該方法,能夠在同類但不同情境的問題中理清思路,解決問題.
本題的第(3)問便是屬于抽象拓展結(jié)構(gòu),其中包含的主要方法是數(shù)學(xué)中的解方程組思想,即首先尋找兩個(gè)的等量關(guān)系式,這兩個(gè)等量關(guān)系式的呈現(xiàn)可能是顯性也可能是隱性;其次,根據(jù)所求問題設(shè)兩個(gè)未知數(shù),最終對所求未知數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化便得到答案而兩個(gè)等量關(guān)系式則一般為多點(diǎn)結(jié)構(gòu)或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),這是此類題目的共通點(diǎn).
(1)等量關(guān)系一:題目中給出,最高點(diǎn)處:由于電子向右移動(dòng),依據(jù)左手定則,電子受洛倫茲力豎直向下,大小為 F1=eBv1 ;電場力豎直向上,大小為 F2
結(jié)合電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,可以推算出在此時(shí)電子所受合外力豎直向下,即 F=F1-F2=eBv1-eE 最低點(diǎn)處:洛倫茲力及電場力的分析與最高點(diǎn)類似,電場力大于洛倫茲力,合力的表達(dá)式為 F=eE -eBv2 .結(jié)合題中條件,最高處和最低處的合力大小相等,得出 eBv1-eE=eE-eBv2 ,以上的思路與計(jì)算均停留在多點(diǎn)結(jié)構(gòu),并不困難,但卻是原題的重要組成部分.
(2)等量關(guān)系二:第(3)問中給出了類似第二問的縱坐標(biāo)條件,與位移相關(guān).因此,考慮到隱性條件與位移相關(guān),自然聯(lián)想到力的空間累積即動(dòng)能定理.在初始位置到最高點(diǎn)的過程中,電子受洛倫茲力和電場力,由于洛倫茲力的作用方向始終與電子運(yùn)動(dòng)方向垂直,所以洛倫茲力不對電子做功.電場力方向豎直向上,電子豎直方向位移為 y
因此電場力做功為 W=eEy. ,最低處電子動(dòng)能大
,最高處為
,依據(jù)動(dòng)能定理得到eEy
(3)聯(lián)立兩個(gè)等量關(guān)系:本題雖然最終需以占比進(jìn)行回答,但實(shí)際上提問的是達(dá)到縱坐標(biāo)為 y= mε的電子的初始速度ui.在完成對始末位置的受力分析及過程分析后,將對兩層問題得出的關(guān)系式并列在一起進(jìn)行分析:
; eEy
-m.考慮其中的已知量和未知量,可以明顯發(fā)現(xiàn)這是一道求解二元二次方程組的數(shù)學(xué)問題,求解出 v1 ,這道綜合性大題便迎刃而解.
3 結(jié)束語
2023年江蘇高考物理的電磁學(xué)大題在思維層次上分別從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)以及抽象拓展結(jié)構(gòu)上對學(xué)生進(jìn)行了考查,很好地滿足了高考評價(jià)體系中的多層次評價(jià)要求.由此本文給出幾點(diǎn)習(xí)題編撰的建議.設(shè)計(jì)習(xí)題時(shí),考查同一知識(shí)點(diǎn)的習(xí)題應(yīng)當(dāng)按照思維分層進(jìn)行劃分,僅僅根據(jù)難度劃分可能會(huì)由于計(jì)算量等非必要因素產(chǎn)生干擾.此外,綜合大題中的每一小問之間應(yīng)當(dāng)密切關(guān)聯(lián),當(dāng)處于較低思維層次的題目能對較高思維層次題目的解答產(chǎn)生幫助時(shí),可以更好地幫助學(xué)生在解題時(shí)激活思維,得到的成績也更能反映學(xué)生的思維水平.
參考文獻(xiàn):
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