高考物理改革，我们怎么学？

孟卫东 何龙

（清华大学附属中学，北京 100084）

高考物理改革，我们怎么学？

孟卫东 何龙

（清华大学附属中学，北京 100084）

2017年高考物理学科考试大纲的变化，得到各方回应。本文分析高考物理学科的修订内容，提出中学物理教学应该在提升学生的物理学科能力、培养综合创新能力、重视新增模块内容的综合应用方面下功夫，以实现高考的立德树人理念。

高考改革；高考物理；考试与教学；物理教学

1 高考改革的背景

到目前为止，高考制度始终是我国最重要的教育制度和人才筛选机制。高考的呈现形式、考查内容关系到社会民生的方方面面，是社会公平的重要表现方式。随着社会结构、国家需求以及科学技术日新月异的发展，高考体制势必紧随形势不断演化，墨守成规不可取，高考改革势在必行。

2014年9月，国务院颁布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》作为考试招生制度改革的纲领性文件，指出高考考试内容改革要“依据高校人才选拔要求和国家课程标准，科学设计命题内容，增强基础性、综合性，着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力”[1]。

2016年10月，教育部考试中心主任姜钢提出，要更加注重高考系统的顶层设计、统筹谋划，突出考试内容的整体设计和科学构建，形成“一体四层四翼”的高考评价体系。“一体”即指高考评价体系，其核心立场在于“立德树人、服务选拔、导向教学”，明确回答了高考“为什么考”的问题；“四层”是指“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查目标，它回答了高考“考什么”的问题；而“四翼”是对高考“怎么考”的回答，即试题考查要体现“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面要求[2]。

对“一体四层四翼”高考评价体系构建的逐步实施，是未来高考改革的系统工程，不仅明确了高考的考试功能和考查理念，也为高考考试内容改革提供了坚实的理论支撑，使高考能够更好地服务立德树人的根本要求，更好地实现提高教育质量和人才强国的战略部署。

2 高考物理学科的改革内容

2016年10月，2017年普通高考考试大纲发布。本次大纲修订的基本原则，一是坚持整体稳定，推进改革创新。处理好继承与发展、稳定与创新的关系，在保证考试大纲总体框架不变的前提下，进一步巩固考试内容改革成果，确保高考内容改革的顺利推进。二是优化考试内容，着力提高质量。科学设计考试内容，增强基础性、综合性、应用性和创新性，适应经济社会发展对多样化高素质人才的需要。三是做好与新课程标准理念的衔接，在高考考核目标中适当体现核心素养的要求，梳理“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”的层次与关系，体现素养导向[3]。

在上述基本原则下，物理学科考试大纲的修订主要体现在以下两个方面。

2.1 进一步细化对“五种能力”的考查要求

高考考试大纲在物理学科中明确提出理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力和实验能力五种能力考核要求。

所谓能力是人在完成某一目标所表现出的综合特征。物理学科能力是学生在长时间物理学习的实践过程中培养形成的，通过考核对学生物理学科能力进行检验就应当符合学生认知发展的规律，是物理学科教育与学生学习实践能力的综合体现。由此，学生拥有的物理学科能力应当体现物理的学科特征，涵盖物理学科研究问题的方法、手段。高考作为纸笔测试是通过考生对问题或情景的分析反馈检验其特定方向的能力层次。高考物理提出的五种能力要求就是基于这样的认识，在长期实践过程中归纳总结出来的。

上述五种能力在具体的纸笔测试中不可能针对某一能力单独设计试题，五种能力间总有千丝万缕的关联。根据能力要求的层进关系，可以将上述核心能力分成两个层次，即基础能力层次和高阶能力层次，前者是解题的基础，包括理解能力、推理能力；后者包括分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力以及实验能力，这三种能力的考核多出现在大型计算题或实验探究型题目中，解答此类题目势必要建立在考生对题目理解能力及对已知条件的推理能力之上，故称为高阶能力层次。

对于基础能力层次来说，理解能力包含意义的理解及简单应用两方面，是指理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件以及它们在简单情况下的应用；能够清楚地认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表达）；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。推理能力是指演绎、归纳、类比能力，要求能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来[4]。

在高阶能力层次中，分析综合能力是指对研究对象、物理过程、学科知识等的综合分析能力，要求能够独立地对所遇到的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。应用数学处理物理问题的能力包括估算能力、将复杂物理问题转化为数学问题的能力、利用数学图像的能力以及数学建模能力，要求考生能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行数据分析、推导和求解，并根据结果得出物理结论；能运用几何图形、函数图像进行表达、分析，最终得到相关物理规律的数学表达式。实验能力包含基础实验能力和实验探究能力，指能独立地完成考试大纲中所列实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论；需要考生能发现问题、提出问题，并制订解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器处理问题，包括简单的设计性实验[4]。

通过对以上高考物理学科能力考核的分析阐释，未来高考在试题设计上势必会出现以下特征：①注重物理情景与生活实际的联系，考查考生综合应用物理知识解决问题的能力；②通过图像、图表、新技术等新式情景描述，拓宽考查途径，突出创新意识培养；③加强多层次实验能力考查，在基础实验能力考核之上，突出实验探究能力和实验设计能力的考查[5]。

这就需要一线教师在日常教学和高三备考过程中有的放矢，合理安排课程进度，注重学生物理学科能力的培养。

2.2 优化考试内容

原高考物理考试大纲规定的4个选考模块分别为选修2-2、3-3、3-4和3-5。修订后的2017年考试大纲选考模块删去选修2-2的内容，将选修3-5的内容列为必考，其余选修3-3、选修3-4两个选考模块的内容和范围都不变，考生从中任选一个模块作答[6]。

物理考核内容的增删调整，最突出的就是将原选修模块3-5作为必考内容。物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，模块3-5主要包括碰撞与动量守恒、原子结构、原子核、波粒二象性四部分内容。这四部分内容主要涉及物理学中的相互作用观和物质观，因此重视模块3-5的考查是一种必然结果。动量守恒定律是经典物理学中的三大守恒定律之一，增加考查碰撞和动量守恒的知识，确保了经典力学体系的完整，对学生在大学阶段学习自然科学非常有益。波粒二象性、原子结构、原子核三部分内容引导学生认识物质微观结构，了解近代物理学的基本知识，对提升公民的科学素养非常重要。从培养学生科学素养的角度出发，其改革立意显然是围绕着“立德树人”四字核心开展。

3 中学物理教学如何面对改革带来的影响？

面对高考物理学科的内容改革，中学物理教学应作出积极的响应，并相应调整教学内容。

表1 模块3-5内容与其他模块的关联[7-8]

3.1 提升学生的物理学科能力

此次考试大纲修订后对能力考核内容的细化，需要我们意识到未来高考重心向能力考查的转移。物理是探索自然界各种规律的科学，认识物质世界的过程，是从最初的现象观察、数据收集开始，终于事物物理本质规律和内在联系的正确描述，其核心即为由现象到本质的思维加工过程，这是物理学科在考试大纲中要求的五种能力的集中体现。

能力的培养并非一朝一夕可以完成，这就要求教师在日常教学中帮助学生厘清物理概念、规律的内涵，掌握物理概念、规律的描述方式，提高“理解能力”。例如，教师在教学中可以将模块3-5与其他模块的联系（见表1）传授给学生；重视定性与定量的分析、归纳、总结，加强根据已知条件对物理问题进行逻辑推理的论证练习，培养“推理能力”；提高“分析综合能力”，让学生能够正确判断各种条件，分析清楚物理情景，综合运用各种物理知识、规律解决问题，得出正确的结论或作出正确的判断；通过适当练习，培养学生“应用数学处理物理问题的能力”，能够运用数学工具分析、归纳出物理规律；要突出“实验探究能力”的培养，它是高中物理课程改革的重点和难点，要求注重日常的物理实验教学，让学生不仅知道如何操作实验，还能理解如何设计实验。

3.2 培养学生的综合创新能力

这里的创新能力可以说是高阶能力层次的综合体现，对于物理学科而言，创设真实合理的物理情景，让学生通过对已学知识的灵活运用解决实际问题，就是对学生综合创新能力的考查。模块3-5作为必考知识点，可以使物理情景的选材更加丰富、真实，这一优势可以从近两年北京理科综合试卷物理试题中略窥一二。以2016年高考理科综合北京卷第24题为例。

例（2016年高考理科综合北京卷第24题）

（1）动量定理可以表示为Δp=FΔt，其中动量p和力F都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。例如，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v，如图1所示。碰撞过程中忽略小球所受重力。

图1

a.分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy；

b.分析说明小球对木板的作用力的方向。

（2）激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。

一束激光经S点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束①和②穿过介质小球的光路如图2所示。图中O点是介质小球的球心，入射时光束①和②与SO的夹角均为θ，出射时光束均与SO平行。请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。

图2

a.光束①和②强度相同；

b.光束①比②的强度大。

题目以“光镊效应”为命题背景，从侧面考查学生对光的粒子性的理解。不过剥去光子身份的特殊性，我们依旧可以把它当成一道动量定理的综合应用型题目，这样学生就可以通过已有的知识体系理解物理在科学研究及技术应用上的新发展。题目不仅体现了物理学科的核心素养，同时体现对学生科学探究能力的考查。高考试题内容和形式的创新，可以引导中学教学培养学生独立思考和创新意识。

3.3 重视模块3-5内容的综合应用

动量知识与牛顿力学和能量理论有着千丝万缕的联系，加入动量相关规律的学习有利于帮助中学生构建相对完整的经典力学世界观，也为学生未来接受高等物理教育做好铺垫。但是现代物理学的内容在中学教学中并不涉及逻辑严谨的理论知识学习，更多的是对现代物理、微观物理在广度上的简单介绍。可考虑将动量模块的教学放在必修二能量章节之后，让学生系统学习高中物理的“三把斧头”：牛顿运动力学模块、能量模块、动量模块。对于近代物理知识的学习，考虑到其内容的相对独立性，可以按照教材的编排顺序讲授即可。

利用动量理论可以研究的对象十分广泛，从宏观物体到微观粒子都可涉及，特别是动量守恒定律多用于处理相互作用系统问题，系统的复杂度决定了解题过程对多种物理规律的综合应用。在高考试题中可能会出现在力学或电学背景下考查牛顿力学、能量和动量知识的综合题目，甚至会引入图像分析和多体、多过程问题，多体是指研究系统中研究对象在两个或两个以上，多过程是指研究对象的运动过程并非单一的匀加速直线运动、匀速圆周运动等形式，而是多种运动形式的拼合或叠加。解决这种知识融合型题目正是学生物理核心素养的集中体现，是未来高考考核内容的重中之重。对于此类题目的解决方案，远不是以往题海战术这种简单粗暴的复习形式能够胜任，考生要在日常学习、解题过程中注重物理模型的提炼，体会物理学解决问题的方式方法，相信通过时间的积累能够有效提高对物理学科知识方法的把控能力。

对于近代物理相关知识，涉及的知识点大致包括光电效应、波粒二象性、原子结构和原子核等，知识点较为零散。考生在进行这一模块的学习时，要抓住教材对相关物理现象、规律的解释，注重基础知识的总结复习，按时间链条或知识链条把涉及的考点串成知识树，会有效提高这一板块的学习效率。

4 结语

2017年高考考试大纲的修订是在广泛调研和听取包括高考命题专家、课程标准修订专家、教育测量专家、中学教学研究人员以及教育行政管理部门意见基础上形成的，调整和新修订考试内容的主要变化是“在强调共同基础的前提下，合理设置必考内容与选考内容，满足高校人才选拔要求，契合课程标准的修订方向”。更为重要的是，2017年高考考试大纲强化的理念就是“立德树人”，这也是2017年高考考试大纲一个十分重要的取向与特征。对于物理学科而言，2017年考试大纲进一步细化对五种能力的考查要求，优化考试内容，其核心目的依然是要完成高考所承载的“坚持立德树人、加强社会主义核心价值体系教育”和“增强学生社会责任感”的育人功能和政治使命。

十年树木，百年树人。教育以育人为本，此次考试大纲的修订将有力地推进中国的基础教育改革。

[1]国务院.关于深化考试招生制度改革的实施意见[EB/OL].（2014-09-04）[2016-11-11].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/ htmlfiles/moe/moe_1778/201409/174543.html.

[2]姜钢.探索构建高考评价体系,全方位推进高考内容改革[N].中国教育报,2016-10-11（3）.

[3]教育部.稳中求进,优化内容,提高质量,凸显导向——教育部考试中心负责人就2017年高考考试大纲修订答记者问[EB/OL].（2016-10-14）[2016-11-22].http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/ s271/201610/t20161014_284870.html.

[4]教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试大纲[M].北京:高等教育出版社,2016.

[5]代前华.高中物理教学改革的尝试与思考[J].教育教学论坛, 2014（21）:135-135.

[6]教育部.教育部考试中心修订2017年普通高考考试大纲[EB/ OL].（2016-10-14）[2016-11-22].http://www.moe.gov.cn/ jyb_xwfb/s5147/201610/t20161011_284284.html.

[7]李正良.高考物理复习教学策略研究[J].中学生数理化（学研版）,2014（9）.

[8]许强斌.由2011年江苏物理高考谈选修3-5的复习[J].物理教学探讨,2011（9）:78-79.

Along with Reform of the College Entrance Examination of Physics,How Do We Learn?

MENG Weidong,HE Long
（The High School Attached to Tsinghua University,Beijing 100084,China）

The 2017 College Entrance Examination syllabus of physics is well

.In light of analysis of amendments to the syllabus,the paper proposes that special efforts should be made to improve high school students’physical ability in general and their integrative and innovative ability in particular.The paper also suggests that attention should be paid to integrated application of the new modules in the syllabus.It is hoped that, all the efforts will contribute to the establishment of high moral values for the future generation.

College Entrance Examination Reform;College Entrance Examination of Physics;Assessment and Instruction;Physics Teaching

G405

A

1005-8427（2017）01-0043-5

10.19360/j.cnki.11-3303/g4.2017.01.008

（责任编辑：陈睿）

孟卫东（1957—），男，清华大学附属中学副校长，特级教师；何 龙（1985—），男，清华大学附属中学永丰学校教科室主任，高级教师。