高考试题对物理核心素养考查的方法与启示

孙福如

(江苏省如东县丰利中学，江苏 如东 226408)

高考试题对物理核心素养考查的方法与启示

孙福如

(江苏省如东县丰利中学，江苏 如东 226408)

核心素养是新课标的来源,也是确保课程改革万变不离其宗的“DNA”,考试评价的方式和内容正在悄然地改变,围绕发展学生的核心素养的教育评价体系正在逐步形成,未来的物理考试评价必将从“能力立意”转变为“素养立意”．所以,我们一线物理教师有必要认真研究高考试卷,从试卷透视的信息和特点,指导今后的课堂教学,使我们的课堂教学更科学、更有效果．

高中物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身学习和社会发展需要的基础知识、关键能力、科学态度等方面的表现,是学生通过物理学习集中体现的带有物理特征的品质,是学生科学素养的关键成分,物理核心素养主要有“物理观念与应用”、“科学思维与创新”、“科学探究与思维”、“科学态度与责任”等4个方面的要素构成．核心素养很重要,这一点估计没人会反对,但问题是,很多教师不知道如何去操作落实．下面就2016年江苏高考物理第14小题加以分析物理高考是如何渗透物理核心素养的；在今后的物理教学中,如何培养学生的物理核心素养,供大家参考．

1 试题分析

题目.如图1所示,倾角为α的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物体B相连,B静止在斜面上．滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行．A、B的质量均为m．撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动,不计一切摩擦,重力加速度为g．求:

图1

(1)A固定不动时,A对B的支持力的大小N;

(2)A滑动的位移为x时,B的位移大小s;

(3)A滑动的位移为x时的速度大小vA．

试题的命制思路分析：此题是基于物理情境命制的试题,试题的素材来源于教材中的受力分析,以光滑斜面和斜面上可动物体的组合为背景．第(1)小问在受力分析的基础上,应用力的分解知识处理,解决此问题对一般考生是不困难的．由于斜面向左的运动,使物体B相对斜面下滑了,且斜面向左运动的位移大小和物体相对斜面运动的距离相等,于是抽象出第(2)问,要求考生分析出B在水平和竖直方向均有位移,且清楚A、B位移的几何关系,再运用运动的合成与分解的方法处理．由于在A、B运动的过程中,只有B受的重力做功,所以又提出了第(3)问,从能量守恒的观念出发,同时借助于瞬时速度的概念和A、B两者间的速度关系,求A滑动的位移为x时的速度大小vA．

考查目标分析：本题在较复杂的物理情境下主要考查平衡条件、位移的概念、瞬时速度的概念、机械能守恒定律等知识,考查考生灵活运用矢量工具借助几何关系去发现问题、解决问题的能力,综合考查考生的理解能力、推理能力和综合分析能力,以及根据物理学规律正确建立物理模型的方法、受力分析方法、运动的合成与分解的运用方法和能量守恒的思想．

2 试题设问及解答过程中涉及的物理核心素养分析

(1) 物理观念与应用.

物理观念就是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华．“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素．考生在建立了物理知识体系的基础上,充分理解概念和规律的内涵和外延．

图2

第(1)小问的设计面向全体考生,要解决这个问题,考生要具备毕业水平的逻辑推理素养:在理解题意的基础上,知道需要在垂直斜面方向上用平衡条件解决问题;还要具备毕业水平的矢量运算的知识素养:准确对物体B所受的重力进行分解,然后利用力的矢量运算法则进行运算,从而使问题得以解决．

解答过程： (1)A固定不动时,B的受力情况如图2所示,垂直斜面方向,根据平衡条件得N-mgcosα=0,所以N=mgcosα.

(2) 科学思维与创新.

科学思维在物理学中突出体现是一种理想化思维,其内涵是从物理视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式,对物理学中的基础理论、理想模型和经验事实之间关系的理解;是分析综合、抽象概括、推理论证等科学思维方法的内化;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判,进而提出创造性见解的能力与品质．要求考生思维的全面性和完备性,具有较高的分析综合能力．

解答第(2)问时,要认清其中的几何关系,能测试考生高考的物理建模的素养和抽象概括、推理论证的素养:在求解过程中,能弄清B沿A的斜面向下滑动的距离和A滑动位移的大小相等,能借助几何图形并结合矢量运算法则,这就考查了学生用数学知识处理物理问题的能力素养．

图3

(3) 科学探究与思维.

中学生的科学探究是指学生构建知识、形成科学概念、领悟科学研究方法的各种活动．对任务复杂新颖的情境,能探寻解决问题所运用的物理规律、过程和思想方法及数学工具,能挖掘其中的隐含条件,能正确、合理使用证据表达自己的观点或对已有的观点提出质疑．弄清问题解决需要选择几个研究对象?需要运用几个重要的物理规律?问题由几个物理过程组成?问题解决需要几个特殊的数学工具等．

第(3)问测试考生的拓展水平的物理建模素养:这里B虽然受到细线的拉力作用,但此力不做功,故A、B组成的系统机械能守恒;测试考生拓展水平的综合分析素养:根据瞬时速度的定义,寻求A、B两者瞬时速度的关系;同时也测试了考生的科学态度和责任素养:由于问题的复杂性,在探究规律过程中需要有恒心和毅力．

从以上分析可以看出,在解答本题时起决定作用的是科学探究、分析推理、物理建模、科学态度等几大核心素养．在将新问题转化为旧问题、复杂问题转化为简单问题的过程中,物理核心素养起着重要的作用,而知识和技能只有在具体求解时才能发挥作用．核心素养的几方面既有独立性,又相互交融,形成一个有机整体．用物理的眼光观察世界,即人接收信息;用物理的思维分析世界,即人处理信息;用物理的语言表达世界,即人输出信息．

启示：利用学生熟悉的简单装置,编制出的新颖试题,将概念的深刻理解、方法的熟练掌握及运用分析、综合能力和数学知识处理物理问题的能力等要求和学生的物理核心素养的考查有机地揉合在一起,很好地体现了新课程倡导的探究性,尝试用所学的物理知识来分析、解决具体问题,为学生展现发散性思维、个性素养提供了广阔的空间,这也是近年来江苏物理卷的一大亮点,对中学物理教学具有很好的引导作用．

学生素养按发展的自然顺序,有3个层次: (1) 物理的核心知识，即指核心概念、核心规律、重要物理实验、重要的思想方法.(2) 物理核心能力，即理解能力、推理能力、分析综合能力、利用数学工具解决物理问题的能力、实验能力．(3) 物理科学品质，即指学生对科学兴趣、态度、情感、价值观,具备的科学精神、合作意识．在这3个层次中,核心能力、科学品质才是物理教学最本质的追求,因为它们是学生进入社会以后适应环境、不断发展的内在动力,但是他们的形成必须以核心知识形成为载体,以核心知识的掌握为基础．

3 培养学生核心素养的方法和策略

高中物理教学中,如何培养学生的核心素养,笔者认为必须做到以下几点.

(1) 让学生构建物理知识体系,理解概念、规律的内涵与外延.

学习者只有具有一定的学科知识和技能,才能理解特定任务情境,明确问题、形成假设、解决问题．《普通高中物理课程标准》也指出，物理教学中,应强调对基本概念、规律和基本思想的理解和掌握,对一些核心的概念、规律和思想要贯穿高中物理教学始终,帮助学生逐步理解,并注意了解它们的来龙去脉．在教学中,让学生体验概念的形成过程,充分理解这些概念的内涵与外延;让学生探寻物理规律的发现过程,深刻理解物理规律,领悟规律发现过程中所用巧妙的方法,感受科学家探究规律过程中表现出来的恒心与毅力;让学生参与物理实验的整个过程,让学生概括实验目的、设计实验方案、选择器材、动手操作、记录数据、得出结论,这样逐步形成严谨的、实事求是的科学态度;让学生亲历物理问题的解决过程,能从实际问题出发,确定研究对象、分析物理过程、建立物理模型、选择物理规律、建立方程并求解讨论,养成良好的思维习惯．

(2) 渗透思想方法,加强科学方法教育.

物理学科中有丰富多彩的思想方法,只有掌握它们,才能对客观事物本质属性、内在规律及相互联系认识清楚,进而提出创造性的见解．如理想模型、理想实验、外推法、比值定义法、等效替代法、分解法、合成法、类比法、逐差法、极限法、放大法、累积法、假设法、平均思想法、整体隔离法、赋值法、临界问题分析法、对称法、寻找守恒法等等,应将这些方法渗透在平时的教学中,内化为学生自己的方法,成为学生生命的组成部分．

(3) 通过具体实例,提升学生的理解能力.

物理知识理解水平可分为3个层次:第一,操作性理解,即学生能够记住物理的基本概念和规律及表达式,能够运用记忆的知识解决一些识记性、代公式与操作性步骤比较强的简单问题;第二,关系性理解,即学生对物理知识的本质有较清楚的认识,能够把握物理知识之间的内在联系、规律和方法,能够把较为复杂问题分解为若干个比较简单的小问题,运用所学的物理知识解决一些简单综合性问题;第三,迁移性理解,即学生深刻理解物理知识,能够将物理思想、方法以及所学物理知识迁移到别的情景,能够灵活运用物理知识解决生产、生活和社会中的实际问题．笔者认为,设计符合学生思维最近发展区的情境,尽可能让学生积极参与物理学习过程,主动探究,体验成功,是提升学生理解能力的最好方法．

(4) 多方位培养学生的学习物理的兴趣.

爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师”．学生对学习有了兴趣,就有了动力,就能全神贯注地积极思维,学习就不是他们的负担,而成为他们的责任．教学中可以从以下几方面入手:多寻找学科中与学生生活联系密切的实例;提供实验器材,让学生多做课外小实验;教学课堂要兴趣盎然;教师将自己对物理的兴趣正能量传递给学生;让学生在物理学习中获得成功体验等等．

物理教学最本质、最核心的追求是培养学生物理核心素养,对物理核心素养的认识及对学生物理核心素养的培养策略,是一个不断深入的过程,我们必须不断地探索、思考、实践．

2017-02-13)