中考物理试题与核心素养评价——以无锡市中考物理杠杆类试题为例

张 杰

(无锡市锡山区教育局教研室，江苏 无锡 214100)

中考物理试题是基于课程标准，以基础知识为抓手，通过创设一定的情景，考查学生的理解能力、建模能力和科学探究能力.例如“杠杆”一节内容课程标准的要求：通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件.中考物理杠杆类试题能凸显对学科核心素养的考查： (1) 扎实的学科知识——深度理解； (2) 良好的思维习惯——具体问题具体分析； (3) 丰富的物理感知——有一定的物理直觉.因此，以“杠杆”知识为背景的试题在中考中多次出现.下面以无锡市中考物理杠杆类试题为例，探讨中考试题在物理核心素养评价中的体现.

1 源于物理基础知识的试题，考查学生学科素养的深度理解能力

基础知识是指学生长期学习的知识储备中的基础性、通用性知识，是学生具备适应高中学习或社会发展的基本能力和基本素养，包括全面合理的知识结构、扎实灵活的能力要求和健康健全的人格素养.

例1.(2019年)小红利用杠杆制成一种多功能杆秤．使用前，杠杆左端低、右端高，她将平衡螺母向调节，直至杠杆处于水平平衡．她取来质量均为100 g的实心纯金属块a和b、合金块c(由a、b的材料组成)．她将a挂在A处，且浸没于水中，在B处挂上100 g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图1所示．测得OA=50 cm，OB=40 cm，则a的密度为g/cm3．接下来，她分别将b、c挂于A处并浸没于水中，当将钩码分别移至C、D处时，杠杆均水平平衡．测得OC=30 cm，OD=34 cm，则合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为．(ρ水=1.0×103kg/m3)

图1

从核心素养角度解读试题(见表1).

表1

本题主要考查考生的建模能力、规律应用能力和数学计算能力.

知识与技能是素养的基础，但素养不只是知识与技能.它是在特定情境中，通过利用和调动心理社会资源(包括技能和态度)、以满足复杂需要的能力，是个体在解决复杂现实问题过程中表现出来的综合性品质.教学中要利用教材，分析教材，研究教材，让学生掌握基本知识与技能，形成物理观念；并将所学知识内化，应用于实践之中，解决实际问题，提升学生的学科素养.

2 蕴含严谨科学思维的试题，考查学生学科素养的具体问题解决能力

科学思维是从物理学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；是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法的内化；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、检验和修正，进而提出创造性见解的能力和品质.科学思维是理论创新进而有效解决问题的基础，是物理核心素养的重要组成部分.

例2.(2016年)如图2所示是一种起重机的示意图．起重机重2.4×104N(包括悬臂)，重心为P1，为使起重机起吊重物时不致倾倒．在其右侧配有重M(重心为P2)．现测得AB为10 m，BO为1 m，BC为4 m，CD为1.5 m．(g取10 N/kg)

图2

(1) 若该起重机将重物吊升6 m．用时50 s，则重物上升的平均速度是多少？

(2) 现在水平地面上有重为2.44×104N的货箱，它与地面的接触面积是3 m2.

① 若起重机不加配重，在起吊货箱时，最大可使货箱对地面的压强减少多少？

② 若要吊起此货箱，起重机至少需加多少牛的配重？

(3) 有人认为起重机的配重越重越好，这样就能吊起更重的重物，这起重机能配8 t的配重吗？请说明理由.

从核心素养角度解读试题(见表2).

质疑反思： 第(2)小题求解中，为什么不需要考虑斜向上的绳子(绳中张力为G)的力矩作用？

本题涉及杠杆的模型，杠杆的平衡条件，多个力作用下的杠杆平衡问题，上述质疑反思虽然不影响试题解答，但可以提高学生的质疑能力和批判性思维能力.

基于科学思维的质疑反思不仅是一种能力，也是一种素养，在质疑反思中明确研究对象，理清物理过程，正确建立模型，选择恰当规律解决问题.

表2

因此，物理课堂教学中，要注重培养学生大胆质疑，小心求证的品质.质疑反思的行为大致可以分为两个层次:

(1) 是对知识了解不够，没有弄懂，无法解决具体问题，提出疑问，这是低层次的;

(2) 是发现所观察到的现象与己有认知不吻合，或者发现己有认知之间不能自恰，从而对现有认知的科学性和合理性提出疑问，以至于萌发出新的猜想，这是高层次的.应倡导高层次的质疑行为，历史上物理学的重大发现大都是由高层次的质疑行为引发的.

3 基于证据的物理结论，考查学生学科素养的科学探究能力

科学探究能力是指提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力并具有交流与合作的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果等.

例3.(2018年)小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械——坐拉器，如图3(甲)所示.为了对它进行研究，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图3(乙)所示.她发现坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O转动，连杆BD拉动杆O′C绕转轴O′转动，将座椅向上抬起.(g取10 N/kg)

(甲)3

(乙)图3

(1) 小红让爸爸静止坐在坐拉器的座椅上，小红竖直向下拉动手柄，将爸爸抬起.经过测量，手柄竖直向下移动30 cm，座椅竖直升高9 cm，用时5 s.

① 小红利用坐拉器抬起爸爸时，以下说法正确的是________

(A) 可以省功.

(B) 一定费力.

(C) 爸爸越重，坐拉器的机械效率越高.

(D) 爸爸被抬得越高，坐拉器的机械效率越高.

② 若爸爸的质量为60 kg，利用坐拉器抬起爸爸的机械效率为90%，则小红抬起爸爸所做功的功率为多少？

(2) 小红想通过图3(乙)的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力.图3(乙)中OA∶OB=6∶1，O′C∶O′D=2∶1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O′C，BD杆对AB和O′C杆的拉力均沿着BD，且大小相等.若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向视作同一直线，物体间相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度.若小红的质量为40 kg，则此时小红让自己保持图乙状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？

从核心素养角度解读试题(见表3).

中考物理试题注重评价学生在学习概念、规律过程中的表现，以及运用物理知识和科学方法解决实际问题的能力考查.2018年无锡中考第27题难在建立物理模型，从情景到模型需要抽象加工，建模是较高层次的学科素养.以下是学生答题中出现的典型错误汇总，从中反思物理教学在培养学生学科素养方面的不足之处.

表3

(1) 解题缺乏规范性.评卷中发现有近20%的考生出现多选情况，还有部分考生将该题误认为填空进行作答，这些属于考试中的低级错误；基础知识掌握不扎实和基本概念判断不清，是该题失分的主要原因，部分考生错选(A)，源于对功这个物理概念缺乏深入的理解；部分考生错选(B)，源于不会应用所学知识对实际生活中的杠杆进行正确的分类判断；部分考生选(D)，源于对机械效率不能进行理性分析、不能正确计算.

(2) 计算能力薄弱.不善于整体分析问题，解题时往往局限于本小题所给的质量和机械效率，而忽视题干中的两个距离和时间，从而导致答题困难；计算能力薄弱，具体表现在计算时，两个距离单位没有换算成国际单位，还有部分考生将功率单位误认为是“焦耳”.

(3) 本题是中考压轴题，阅读量较大，信息丰富，对考生的审题、建模和受力分析等能力要求较高，难度较大.考生在答题时往往能从题目情境中提炼出杠杆，但不能判断是两个杠杆的组合，且不善于对两个杠杆进行整体分析，缺乏整体意识，仅能对其中一个杠杆列出平衡条件.在对杠杆O′DC进行分析时，误认为C处所受的压力大小等于人的重力，而忽视了杠杆AOB对人的手臂拉力的影响.由于本题对学生综合能力要求较高，难在信息提取与加工，从文字叙述到数学语言表达是物理表达的重要路径，也是对学科素养的高层次考查.

学生的答题情况真实反映不同水平学生在解决问题过程中的学科素养水平及背后的思维特征和探究方式，从学生实际素养发展水平出发，反思物理日常教学在培养学生学科素养方面的不足，以促进物理教学在育人方面的发展.

物理核心素养的提出体现了物理学科的育人价值，是新课程三维目标的提炼与升华.深刻认识和反思现实教学过分注重知识传递与讲授、强调碎片化知识或孤立技能的反复操练、关注固定解题过程和标准答案，使之转化为重点关注学生核心素养的发展水平.利用考查综合运用知识、技能、思维方法、价值观念，培养解决现实问题的能力，发展学生的学科素养，实践考试评价背后所蕴含的教育观和学习观.