《中国高考评价体系》下分析综合能力培养策略

2022-12-24山东贾玉兵窦立勇

教学考试(高考物理) 2022年2期

山东贾玉兵窦立勇

分析综合能力作为物理学科关键能力的高阶能力，对助力高校选拔人才起着关键作用。培养学生分析综合能力，可从三个方面有计划、有步骤地实施：综合运用“对象、状态、过程、条件、规律、联系”六个基本要素分析题意，提高审题能力；熟练掌握“加速、减速、匀速、静止、抛体、圆周、碰撞、反冲”八种运动规律，提高物理过程分析能力；将复杂任务的情境拆分成相对独立的基本状态和过程，提高复杂情境分析能力。教学过程中要注意帮助学生克服在基本概念、规律理解上的困难，基本数学能力欠缺，实际情境问题训练不足等问题。

《中国高考评价体系》的正式颁布标志着我国高考进入了一个无考纲的新时代，高考对素养能力的考查成为命题的重点，对学生关键能力的培养已成为我国教育的主要目的，更是评价的一项重要指标。结合《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》，可以确定理解能力、实验探究能力、模型建构能力、逻辑推理能力、分析综合能力、信息加工能力是物理学科的关键能力。分析综合能力属于物理学科关键能力中的高阶能力，是指能够独立地对所遇到的问题进行具体分析、研究，弄清物理状态、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个简单问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识和方法综合解决问题的能力。

一、高考对分析综合能力的考查

实施新高考的省份，对学生分析综合能力的考查已经发展到一个新的高度。如2020年山东卷(共18道题，时长90分钟)，有效文本长度达4 892字，较同年江苏卷(共16道试题，时长100分钟)多出了27.7%。文本越长往往意味着情境越复杂，对学生信息加工能力、分析综合能力的要求就越高。山东卷第15题，以中医拔罐为情境考查学生对理想气体状态方程、玻意耳定律、变质量问题的分析综合能力；第16题通过创设奥运会滑雪比赛的实际场景，考查学生运用牛顿运动定律、运动的合成与分解等物理知识处理复杂情境问题的能力；第17题以质谱仪为情境，通过巧妙设计与构思，将粒子在电场、磁场中的运动结合起来，考查学生的科学思维品质和分析综合能力；压轴的第18题对学生分析综合能力的考查达到了极致，该题通过斜面上物块间的多次碰撞，将动量守恒定律、机械能守恒定律、运动学公式、动能定理等物理学科核心规律考查得淋漓尽致，对学生的分析综合能力、运用数学知识处理物理问题能力提出极高要求，充分体现了助力高校选拔人才的能力导向。

二、分析综合能力培养中存在的问题

在实际教学过程中，对学生进行分析综合能力培养方面常存在以下问题：

1.基本概念、基本规律的学习落实不到位

有的学生双基不过关，如对超重、失重、第一宇宙速度等基本概念理解不深刻，对重力加速度和向心加速度的区别与联系辨别不清等。有的学生对核心规律的适用条件理解不深刻，随意写公式，如不理解机械能守恒定律和动量守恒定律的适用条件，不理解机械能守恒的过程动量可能不守恒、不清楚动量守恒的过程机械能可能不守恒等。

2.基本方法的指导和训练落实不到位

有些学生对基本的思想方法掌握不到位，不会加以运用，如不会运用整体法和隔离法，不会运用图像法、等效法、对称法、极限法、微元法、临界分析法等基本方法。

3.审题方法的指导落实不到位

有些学生审题能力不过关，或不会审题，或存在不会阅读题目、不会画草图、隐含条件挖掘不出来的现象。

4.基本的数学能力培养欠缺

有些学生对三角函数应用不熟练，数值运算不正确，简单方程组解不对，缺乏空间想象力，基本的几何关系找不出来等。

5.分析解决实际情境问题的训练不足

学生面对联系现代生活、体育项目、社会实践等新情境试题，经常束手无策，无法顺利提取有效信息、正确建构物理模型。

以上问题，表面看是学生的问题，实际暴露出的是教师在指导学生学习时，对学生进行分析综合能力培养过程中的不足。教师过多地以完成教学进度为目标，注重“面”上的教学，缺乏对学生的个性化指导，一些细节性的工作没有落实到学生身上，使得分析综合能力的培养打了折扣。

三、分析综合能力培养策略

1.提高审题能力——“十二字方法论”分析试题情境

审题是分析、解决问题的第一步。第一步迈不开，就无法理解题意、获取有效信息，从而影响信息加工、模型构建、逻辑推理等解题环节的顺利进行。因此，分析综合能力的培养首先要从提高审题能力开始。

笔者将综合运用“对象、状态、过程、条件、规律、联系”等六个基本要素分析解决物理问题的方法，概括为“十二字方法论”。教学实践表明，“十二字方法论”概括了审题的基本要领，能有效指导学生审题，提高学生的审题能力。

(1)灵活选取研究对象：比如小球、滑块、轻杆、结点、系统等，都可能作为解决问题的研究对象。研究对象可以是单个物体，也可以是几个物体组成的整体。灵活、正确地选取研究对象，能给解题带来很大方便。

(2)认清物理状态：题目中类似“在某时”、“在某点”的叙述，指的就是一个物理状态。与状态相联系的物理量即状态量，如力、速度、角速度、加速度、动量、机械能(包括动能、弹性势能、重力势能)、电场强度、磁感应强度、电势能等。

(3)探明物理过程：题目中类似“从某时到某时”、“从某点到某点”的叙述，指的就是一个物理过程，与一段时间间隔或一段位移相对应。与过程相联系的物理量即过程量，如功、冲量、通过导体的电荷量、气体吸收或放出的热量等。

(4)挖掘隐含条件：要出现某些物理状态或实现某些物理过程，需要满足一定的物理条件或数学条件，如竖直面内细绳悬挂的小球能做圆周运动，隐含着小球到达(通过)最高点时至少要满足重力等于向心力的条件；两个物体发生弹性碰撞，隐含着碰撞前后要同时满足动量守恒和机械能守恒等。在试题情境描述中，往往对应着“无碰撞地、理想、足够长、动能最大时、至少、恰好”等一些关键词句。从这些关键词句中读出隐含的物理条件，对分析解决问题是非常重要的。

(5)选准物理规律：在认清物理状态和探明物理过程的基础上，要根据题目创设的具体情境和需要解决的具体问题灵活选择相应的物理规律。与状态相联系的物理条件或物理规律，有平衡方程、牛顿第二定律、动量守恒定律、机械能守恒定律、理想气体状态方程等；与过程相联系的物理条件或物理规律，有运动学公式、动能定理、动量定理、热力学第一定律等。在高中物理中，基本物理过程有匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动(匀变速曲线运动)、圆周运动、碰撞、反冲、简谐运动等。这些基本物理过程都有相对应的物理规律和方法，如抛体运动，通常考虑运动的合成与分解，采用“化曲为直”的思想方法加以解决。熟练掌握基本规律和方法，对提高分析综合能力十分有益。

(6)健全各种联系：两个物理状态或两个物理过程之间往往存在着一定的联系，或通过某一物理量联系在一起，或通过满足一定的数学(几何)关系联系在一起，这些“联系”构成了物理状态或物理过程之间的桥梁，制约着题目能否顺利求解。

教学实践表明，熟悉审题的六个基本要素，用好“十二字方法论”对培养和提高学生审题能力十分有效，是培养和提高分析综合能力的基础。

2.提高过程分析能力——“八字诀”分析运动过程

高中阶段学生学习的基本物理过程，笔者用“加、减、匀、静、抛、圆、碰、反”八个字加以概括，称为“八字诀”。教学实践表明，弄清这一口诀的具体含义并熟练运用，对提高学生的物理过程分析能力具有事半功倍的效果。

(1)“加、减”，指物体做加速运动或减速运动。依据试题的任务情境，如果是曲线运动或非匀变速运动优先考虑用动能定理求解；如果是匀变速直线运动，且任务情境中涉及时间、加速度等物理量，优先考虑用速度公式、位移公式求解。

(2)“匀、静”，指物体处于匀速运动或静止状态。这两个状态均满足合外力等于零的条件，优先考虑用正交分解法列平衡方程。

(3)“抛”，指物体做抛体运动，是在恒力作用下的运动。如果物体只受重力作用，根据初速度方向与合外力方向的关系，有平抛、斜上抛或斜下抛运动。如果物体在恒定电场力或其他恒力作用下运动，一般称为类抛体运动。处理(类)抛体运动的基本方法，是运用运动的合成与分解知识将曲线运动等效为两个方向上的直线运动。

(4)“圆”，指物体做圆周运动。分析思路一是利用描述圆周运动的物理量(a、v、ω、T、r)之间的关系；二是进行受力分析确定向心力，利用牛顿运动定律(向心力公式)求解。

(5)“碰”，指两个或多个物体相互作用发生碰撞。如弹性碰撞、(完全)非弹性碰撞等，以及各种“类碰撞”模型，如滑板滑块、物块与弹簧的相互作用过程等。优先考虑用动量守恒定律、能量守恒定律结合动力学规律求解。

(6)“反”，指反冲运动，包括各种“类反冲”模型，如人船模型、弹簧连接体、爆炸、核衰变等。反冲运动的特征是系统总动量为0、满足系统动量守恒或某一方向上动量守恒，系统机械能有增加。

以上“八字诀”涵盖了高中物理所学的基本运动过程，总结了解题所需的基本规律和思想方法。熟悉“八字诀”的基本内涵，对提高学生审题能力和过程分析能力是非常有效的。

3.提高复杂情境分析能力——“善于拆分，大题小做”分解任务情境

对于过程较多、任务情境比较复杂的综合性问题，如各地区高考试卷的压轴题等，要“善于拆分，大题小做”。该类试题都是由多个连续的、彼此关联的物理过程有机衔接而成，信息含量大，任务情境复杂，对考生分析综合能力要求较高。面对此类问题，要沉着冷静、细心读题，按照以下步骤将整个任务情境拆分成相对独立的基本状态和过程，分别运用相关规律和方法加以解决。

(1)认真审题。按照前面叙述的审题方法，注意关键词句，明确解答目标；加强判断推理，找出隐含条件；关注过程细节，弄清内在联系。

(2)细致分析物理过程。运用“加、减、匀、静、抛、圆、碰、反”(八字诀)进行过程拆分，实现快速建模。物理综合题的研究对象所经历的过程往往比较复杂，在审题获取关键词语、隐含条件后，就要对各个运动过程进行剖析，确定对应的物理模型、规律及各过程间的联系。对划分好的子过程，要活用规律、准确答题。要结合试题的具体情境，在透彻分析题给条件的基础上，灵活选用规律和方法分步列式、联立求解。切忌背结论、套公式、堆砌方程。

(3)规范答题。按照科学规范的表达方法，将解题过程有条理地呈现出来，要有必要的文字说明、主要方程式、重要演算步骤和明确结果。在应用数学知识(如一元二次方程、正弦定理、三角函数公式、三角形相似、勾股定理等)解答物理问题时，不需要详细的数学推导或数学解答过程，只需列出数学表达式后直接写出数学结果。要用题给符号，杜绝背公式。如题目给出磁感应强度为B1，导体棒长度为d，就不能背公式随意写成F=BIL，而要写成F=B1Id。