中华传统文化在高考物理试题中的渗透与体现*——以2021年高考广东卷为例

厉晓萱 许弘泽

（哈尔滨师范大学教师教育学院 黑龙江 哈尔滨 150025）

梁 红

（哈尔滨学院物理系 黑龙江 哈尔滨 150086）

中华优秀传统文化博大精深，凝聚着中华民族卓越的精神与智慧.党的十八大以来，党中央高度重视中华优秀传统文化的历史传承与创新发展.2021年2月，教育部发布了《关于做好2021年普通高校招生工作的通知》.其中提出了“2021年高考命题要坚持立德树人，加强对学生德智体美劳全面发展的考查和引导.要优化情境设计，增强试题开放性、灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用.”

如图1所示，从情境化物理问题的解决过程来看［1］，不难发现，在高考试题中渗透中华传统文化，既能通过新颖的情境多维度地考查学生的核心素养，又可以通过问题情境引导学生感受到中华传统文化的魅力，实现选拔与育人的有机结合.

图1 物理试题中渗透中华传统文化对学生的价值

1 2021年高考广东卷部分试题赏析

当前新高考的政策是自选部分科目参加考试，因此新高考改革省份的物理科目试题由各省份自主命题.其中，2021年广东省普通高中学业水平选择性考试的物理试题在充分贯彻了“一核四层四翼”要求的基础上，更加注重试题情境的创设、中华传统文化的渗透，突出对学生物理核心素养的考查.

【例1】（2021年高考广东卷物理第13题）算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图2所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、乙相隔s1=3.5×10-2m，乙与边框a相隔s2=2.0×10-2m，算珠与导杆间的动摩擦因数μ=0.1.现用手指将甲以0.4 m／s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m／s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10 m／s2.

图2 例1题图

（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；

（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间.

赏析：算盘是源自中国的一种计算工具，也是义务教育阶段要求学生掌握的计数工具，而广东省命题组从生活经验入手，以拨动算珠的过程为情境依托，如图2所示，探究两颗算珠的运动过程不但综合考查了学生对匀变速直线运动基本规律的理解与掌握，更考查了学生对于动量守恒规律的把握与运用.通过题目精巧的构思，将“过程不守恒但瞬间守恒”的难点埋藏于试题情境之下，在体现中华传统文化魅力、贯彻立德树人理念的基础上，全方位地考查了学生的科学思维能力，实现了学科间的交互与融合.剥离模型后，追溯题源可以发现题目整体设计思路与2018年高考全国Ⅱ卷第24题有着异曲同工之妙.但本题更侧重于基础知识的考查、创新型试题情境的建立，符合新课程标准中提出的“注重体现物理学科本质，培养学生物理学科核心素养”的基本理念［2］.

【例2】（2021年高考广东卷物理第3题）唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和β，α＜β，如图3所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（ ）

图3 例2题图

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

赏析：相比于21世纪早期，举国上下为全面实现小康社会而辛勤劳动，学生实践的机会和经验远胜于教育环境得到大幅度改善的今天，随之而来的是生活经验匮乏，对简单器械感到陌生，对于物理学原理在生产生活中的渗透难以理解.本题在向学生普及中国历史知识、介绍农业发展的基础上，考查了学生对力的分解以及作用力与反作用力的理解（如图3所示）.通过巧妙的情境设置，将区分“作用力与反作用力”和“平衡力”这一易错点引入其中，考查了基础性必备知识、应用性关键能力和创新性核心价值.通过命题组的精心设计，本题目在坚持了“一核”的高考核心立场的同时，又兼顾了“四层”与“四翼”的具体要求.

【例3】（2021年高考广东卷物理第9题）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图4所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（ ）

图4 例3题图

A.甲在空中的运动时间比乙的长

B.两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等

C.从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少mgh

D.从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为mgh

赏析：2021年1月教育部印发了《革命传统进中小学教材指南》，其中指出了对中小学生进行革命传统教育、植入红色基因，对培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人的重要意义.本题以长征战士英勇作战为背景，如图4所示，在将物理学科与革命历史有机融合的基础上，通过同一高度、不同初速度的平抛运动背景，考查了落地时间等经典问题.并按题目走向依次考查了瞬时功率计算中力与速度的关系、重力势能的相关计算.而在选项D考查设置上，打破了以往的通过条件判断运动类型的正向思维考法，而是通过题目给出的平抛运动条件反推手榴弹仅受到重力，得到此运动过程中机械能守恒，进而判断该选项的正误.本题考查知识范围广、问题链逻辑性强、难点设置新颖合理，通过结合命题组设置的长征革命史的试题情境，在立德树人的背景下选拔优秀人才、引导课堂教学，符合中国高考评价体系的具体要求.

2 中华传统文化中的物理学史

在中国5 000多年的悠久历史文化中，从来不缺少物理学的影子.早在春秋战国时期，墨家代表作《墨经》中就包含了丰富的力学、光学等相关内容.如“力，形之所以奋也.”在阐述力是改变物体运动状态的因素；“景之小、大，说在地正、远近.”“景，光至，景亡；若在，尽古息.”通过阐述光线与影子的关系，反映了光沿直线传播的规律.并且墨家做了世界上最早的小孔成像实验，相关背景材料也被引入至2021年高考湖南卷中，作为第16题背景材料.除此之外还有很多可用、但未被挖掘的原始物理情景（见表1）.

表1 中华传统文化中的物理学知识

春秋时期的墨家经典著作《墨经》，宋元时期的《梦溪笔谈》《革象新书》，明朝时期的《天工开物》《物理小识》，这些伟大的中华古籍中都记载了丰富的科学知识.此外，鱼洗、赵州桥、水运仪象台、鲁班木工尺等充满创造性的古代发明都在阐述着我国古人在物理学规律、制造技术等方面的探索成果，为中华民族乃至世界的科技进步和文明发展作出了重要贡献，是中华民族的优秀瑰宝.

面对以北京为试点的教师轮岗制度，在职物理教师应在充分考虑学情的基础上选择最为恰当、极具代表性、切中要害的原始物理情景，以此为切入点，渗透物理学原理及规律.而作为新时代教师，除了提高学生的知识水平，更应该充分运用史料，在教学中渗透爱国主义教育，在命题中科普中华民族的优秀成果，使学生感受中华民族广大劳动人民的智慧，在逐步增强文化自信的同时，提高物理学科的核心素养.