基于核心素养的高中物理教材习题分析①

(湖北省武汉市新洲区第一中学阳逻校区，湖北 武汉 430415)

1 物理核心素养的内涵

所谓“素养”，就是指人们通过学习而得到的知识、能力和态度等的综合体。而“核心素养”则是对受教育者而言，每个人都必须要达到、共同的关键素养，是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。

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发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，主要由物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等四个方面的要素构成。

2 基于核心素养的习题分析

本文以人教版高中物理教材中习题为样本进行分析。

2.1 体现“物理观念”的习题分析

“物理观念”主要指高中物理中重要的观点、概念、规律，主要包括物质观、运动观、能量观、相互作用观等。

例1(《物理选修3-4》第十四章第5节“电磁波谱”)：我们根据什么说电磁波是一种物质？

解析：从电磁波可以脱离电荷独自存在、不需借助媒质传播、具有能量三个方面可以看到，电磁波和实物粒子一样是一种物质，这是人们对于物质认识的一个重大进展。

本题考查学生对电磁波物质性的理解，对拓展学生的视野，加深对物质世界的理解有一定帮助，体现了核心素养中的物理观念，也是《课标标准》中明确要求的：通过电磁波体会电磁场的物质性。

体现“物理观念”的习题要求学生全方位理解物理观点、概念和规律等，既包括理解其本质与内涵，也包括了解其产生与发展的过程，还要能区别、联系其相关物理量。

2.2 体现“科学思维”的习题分析

“科学思维”主要指高中物理中重要的思维方法，包括建模的思想、理想化方法、分析综合、抽象概括、批判性思维、推理论证等。

图1

例2(《物理选修3-1》第一章第7节“静电现象的应用”)：在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。我们看到，图1中点火器的放电电极做成了钉尖形。这是为什么？

与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？

解析：点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象，使在电压不高的情况下也容易点火。验电器的金属杆上固定一个金属球是防止出现尖端放电现象，使验电器的电压较高时也不会放电(漏电)。

本题贴近生活，是尖端放电的一个应用，体现了核心素养中的“科学思维”能力要求，题目要求对比分析电子点火器电极做成钉尖形和验电器上端金属却做成球形的原因，对学生分析与综合、抽象概括、推理论证等思维的要求较高。

体现“科学思维”能力的习题要求学生根据研究问题和情境，在一定条件下对研究对象进行抽象概括，构建模型等，通过科学推理，形成一定的创新能力。

2.3 体现“实验探究”的习题分析

“实验探究”主要指通过实验发现物理规律，包括发现问题、合理猜想、设计实验探究方案和获取证据、分析论证、合作与交流、评估和反思等。

例3(《物理选修3-4》第十四章第3节“电磁波的发射和接收)：某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。

本题考查LC电路的频率f与自感系数L、电容C的关系，以及线圈匝数与自感系数的关系。目的是引导学生在掌握本节内容的基础上加强动手能力的训练，自己制作简单的收音机，并用所学知识分析解决简单的故障，本题的命题背景以实验操作的形式出现，能激发学生的学习兴趣，引导学生学以致用，有利于提高学生运用所学的知识、动手实践的能力。

“实验探究”作为物理核心素养之一，要求学生不仅在课堂上，而且能在课外开展进一步探究，促使学生能利用各种科技手段和方法，正确收集和分析、处理数据，培养分析论证和合作交流的能力，能准确表述探究过程与结果，能评估、反思探究过程，建立真实情景与物理内容的关联，能解决生活中与物理相关的实际问题。

2.4 体现“科学态度与责任”的习题分析

“科学态度与责任”主要指对待科学的态度与价值观，包括能正确认识科学的本质，具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，实事求是，不迷信权威，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感等。

例4(《物理选修3-3》第十章第6节“能源和可持续发展”)：二氧化碳对较长波长的电磁辐射(如红外线)有较强的吸收作用，而对较短波长的电磁辐射(如可见光)的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面，使地面升温，而地面的热辐射是较长波长的电磁辐射，它不容易透过大气中的二氧化碳，于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样：太阳的热辐射容易进来，地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是一种重要的“温室气体”。温室效应使得大气的温度不致太低，昼夜温差不致太大，各种生物能够繁衍生息。然而，近年来由于人类的活动，大气中的二氧化碳增加，温室效应加剧，这是全球变暖的重要原因。

试根据上述观点及从各种媒体得到的其他信息，判断下列说法是否正确。

A. 在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高。

B. 在漫长的地质年代中，地壳的岩石与大气中的二氧化碳减少，地球上出现了生命。

C. 由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料，氧和炭在结合成二氧化碳的过程中放出大量的热，导致地球温度升高，气候变暖。

D. 1998年5月29日，中国政府签署了削减二氧化碳排放量的《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》，为控制全球气候变暖做出了贡献。

答案：A、D选项正确。

分析：本题向学生展示了随着科技进步、社会发展所带来的负面效应，考查温室效应、熵增原理，题目旨在关注一个热点问题——全球变暖。人们对“温室效应”的产生原因已经比较清楚了，可以采取一些有针对性的措施逐步解决此问题。本题体现出开放性，关注环保理念，不失时机地对学生进行环保教育，以增强学生的社会责任感，体现了培养学生“科学态度与责任”的要求。

总之，核心素养是在个人发展及未来社会对人的要求的视角下，提炼出的“适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格与关键能力”，高中物理教材中有大量习题充分抓住了物理学科特点，做到以生为本，以培养学生物理核心素养为目的，为学生终身发展打下良好的基础。

参考文献：

[1] 彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理，2016，(2).

[2] 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 物理选修3-1、3-3、3-4[M].北京：人民教育出版社，2010.