基于核心素养立意的物理考试评价和启示

摘 要：在深化基础教育课程改革和考试招生制度改革的背景下，2016年全国卷的试题基调和各省份试题的变化都体现了核心素养的导向。试题注重考查考生的物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任等核心素养，为今后一段时期内的高考考试内容改革指明了方向。

关键词：高考试题；核心素养；物理观念；科学思维；科学探究；学习进阶

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0045-4

在深化基础教育课程改革和考试招生制度改革的背景下，“核心素养”成为一线教师和命题老师关注的焦点。物理学科的核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任，核心素养的命题立意在2016年高考物理试题中得到了很好的体现，为今后一段时期内的高考内容改革指明了方向[1]。

1 立足经典模型，考查物理观念

“物理观念”是指基本知识、基本概念、基本规律和基本方法等在头脑中的提炼和升华。主要包括运动观念、物质观念、相互作用观念、能量观念等要素。

例1 （2016江苏卷第2题）有A、B两小球，B的质量为A的两倍。现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力。图1中①为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是（ ）

A.① B.② C.③ D.④

分析 本题从运动观念立意，利用经典的抛体模型，考查抛体运动观念。抛体运动的加速度始终为g，与抛体的质量无关。当将A、B两物体以相同速率沿同一方向抛出时，运动轨迹应该相同。本题如果学生没有形成正确的抛体运动观念，很容易想当然地认为重的物体抛得近一些，错误地选C选项。

例2 （2016全国I卷第19题）如图2，一光滑的轻滑轮用细绳OO' 悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整個系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则（ ）

A.绳OO' 的张力也在一定范围内变化

B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

分析 本题从力的相互作用观念立意。由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，物体a受到绳的拉力等于其重力。物体a、b均保持静止，则a、b受到绳的拉力大小方向均不变，所以OO' 的张力不变，排除A、C选项，本题是多项选择题，利用排除法可以得出B、D选项正确。

例3 （2016海南卷第10题）如图3，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力，下列说法正确的是（ ）

A.M带负电荷，N带正电荷

B.M在b点的动能小于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

分析 本题从能量观念立意，以点电荷电场和带电粒子在电场中的运动这一经典模型为背景，考查电场力做功和动能、电势能的变化关系，是一道以能量观念立意的试题。电场能量的基本观念是：在同一等势面上，电场力不做功；电场力做正功，动能增加，电势能减少；反之，电场力做负功，动能减少，电势能增加。

启示 通过以上三道试题的分析说明，高考试题旨在倡导通过高中阶段的教学，寻找最佳的教学序列并精心设计教学，培养学生四大物理观念，即运动观念、物质观念、相互作用观念和能量观念等；促进物理观念的不断进阶，并能用这些观念解决实际生活中的一些问题或应用这些观念来描述自然界的图景。

2 创设意义情景，考查科学思维

“科学思维”是指物理学的认识方式和科学方法的内化，主要包括物理模型的建构、科学思维的推理和论证等相关要素。

例4 （2016全国I卷第17题）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ）

A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h

分析 本题基于一种科学假设的情况下，以科学思维立意，考查考生的科学思维过程。这包括：

（1）模型建构。地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期怎么变化？

（2）科学思维推理。从定性思维角度分析，在卫星离地球的高度变小的情况下，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，三颗卫星的位置应该怎样分布？

（3）科学思维论证。在科学推理的基础上，作出几何关系图，定量思维求出最小轨道半径，计算出最小周期。

例5 （2016江苏卷第9题）如图4所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中（ ）

A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左

B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等

C.若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大

D.若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面

分析 以猫拉桌布为情境，建构木板木块模型，以科学思维立意，考查考生的科学思维过程。

（1）模型建构。鱼缸在桌布上和在桌面上的受力与运动模型。

（2）科学思维推理。因为鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，鱼缸受到桌布向右的摩擦力与它受到桌面向左的摩擦力大小相等，所以鱼缸向右加速的加速度大小与向右减速的加速度大小相等，方向相反。鱼缸的初速度为零，末速度也为零，根据对称性可知，鱼缸做加速运动的时间与做减速运动的时间相等。

（3）科学思维论证。定性思维，若猫减小拉力，桌布的加速度减小，鱼缸在桌布上的运动时间变长，而鱼缸向右的加速度不变，由x=at2/2知，鱼缸相对于桌面的位移变大，桌布被拉出后鱼缸在桌面上的位移也变大，鱼缸就有可能滑出桌面。

启示 从以上两道试题分析看出，试题通过意义情境（科学假设或联系实际），考查科学思维，启示在今后的高中教学中，应培养学生模型建构的意识和能力；培养学生运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理和论证的关键能力。核心素养的形成不是一蹴而就的，需要在教育教学过程中慢慢形成[2]。

3 基于事实证据，考查科学探究和科学态度与责任

“科学探究”是指基于证据的猜想和假设，获取证据信息和处理信息，并对实验探究过程和结果进行分析和评估。“科学态度与责任”是指对待科学的正确态度和责任感，主要包括“科学本质，科学态度，科学·技术·社会·环境关系（简称STSE）”等要素。

例6 （2016全国I卷23题） 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9 Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000 Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000 Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA。流过报警器的電流超过20 mA时，报警器可能损坏。该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图（图5）的连线。

（2）电路中应选用滑动变阻器_____________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于_______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是 。

②将开关向_______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

分析 本题将热敏电阻与报警器联系起来创设新的情境，探索报警系统的实验原理、提出新的操作步骤和思路。

（1）基于证据的猜想和假设

现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。由图5可知，若把电阻箱作为模拟的热敏电阻，利用等效替代实验思想，即电阻箱和热敏电阻并联连接探究报警系统的原理，也是基于科学的态度和责任，防止贸然接入电路，损坏报警器。

（2）获取证据信息和处理信息

证据信息：已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏。

处理信息：根据欧姆定律R=U/I，当U=18 V，通过报警器的电流10 mA≤Ic≤20 mA，故电路中总电阻： 900 Ω≤R≤1800 Ω。题中说明热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω，则串联在电路中的电阻箱应选R2。

（3）探究过程与结果的分析和评估

为防止通过报警器的电流过大，烧坏报警器，因此在连接电路时，滑动变阻器应滑至最大值，即滑动变阻器的滑片置于b端。同时先接通模拟热敏电阻，即开关向c端靠拢，然后缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警，这也体现了对科学探究的正确态度和责任感。

启示 从以上试题分析可以看出，基于事实证据的过程性评价，诊断学生的学习情况和学习困惑，能够促进教与学行为的改进，从而促进学生的发展。在高中教学中要注重培养学生基于证据的科学探究意识，科学探究的态度与责任，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；使用各种方式、方法收集信息和处理信息，并能正确实施探究过程和对结果进行分析和评估。

物理核心素养的培养离不开学生的学习实践，物理教学应以贯穿物理核心素养的养成为主线，以学生的学习实践为依托，以评价改革推力成为深化改革的动力源[3]。

参考文献：

[1]程力.增强基础性和综合性 深化高考物理内容改革[J].物理教师，2016，37（5）：74-77.

[2]林明华. 高中物理核心素养的内涵与培养途径[J].福建基础教育研究，2016（2）：4-6.

[3]曹义才.基于核心素养导向的物理实验教学表现性评价[J].物理教师，2016，37（7）：9-11.

（栏目编辑 陈 洁）