李志

(天津開發(fā)區(qū)第一中學(xué) 天津 300457)

朱行建

(天津開發(fā)區(qū)教育促進(jìn)中心 天津 300457)

1 物理核心素養(yǎng)及組成要素

2016年9月教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿(征求意見稿)》中提出:物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等4個(gè)方面的要素構(gòu)成.

其中“物理觀念”主要指高中物理中重要的觀點(diǎn)、概念、規(guī)律，包括物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、相互作用觀等，側(cè)重知識(shí)與技能方面.如2017年高考天津理綜卷第1題.

【例1】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對(duì)國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn).下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是( )

本題考查了學(xué)生對(duì)幾種核反應(yīng)方程的基本理解和認(rèn)識(shí)，考查了物質(zhì)觀的物理觀念.

核心素養(yǎng)中的“科學(xué)思維”主要指高中物理中重要的思維方法，包括建模的思想、理想化方法、分析綜合、抽象概括、批判性思維、推理論證等思維與方法.如2017年高考天津理綜卷物理第10題.

【例2】如圖1所示，物塊A和B通過一根輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩連接，跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA=2 kg，mB=1 kg.初始時(shí)A靜止于水平地面上，B懸于空中.先將B豎直向上舉高h(yuǎn)=1.8 m(未觸及滑輪)然后由靜止釋放.一段時(shí)間后細(xì)繩繃直，A,B以大小相等的速度一起運(yùn)動(dòng)，之后B恰好可以和地面接觸.取g=10 m/s2.空氣阻力不計(jì).求：

(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；

(2)A的最大速度v的大小；

(3)初始時(shí)B離地面的高度H.

圖1 例2題圖

本題第(1)問需要構(gòu)建自由落體的物理模型，第(2)、(3)問需要構(gòu)建完全非彈性碰撞的模型.充分考查了學(xué)生模型構(gòu)建的思維方法.

核心素養(yǎng)中的“實(shí)驗(yàn)探究”主要指高中物理中通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的方法，包括發(fā)現(xiàn)問題、合理猜測(cè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)、分析論證、合作與交流、評(píng)估和反思等.如2017年高考天津理綜卷物理第9(3)第(1)問題.

【例3】某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖2所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R0=3.0 Ω的電阻.

圖2 例3題圖

按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′,bb′和cc′ 3條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線.為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將開關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測(cè)量a，b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測(cè)量a，a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是______導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是______導(dǎo)線斷開.

本題考查了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中，在獲取證據(jù)環(huán)節(jié)經(jīng)常遇到的斷路故障問題.

核心素養(yǎng)中的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要指對(duì)待科學(xué)的態(tài)度與價(jià)值觀，包括能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，能主動(dòng)與他人合作，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感等.

依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿(征求意見稿)》對(duì)物理核心素養(yǎng)“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的每個(gè)要素的5個(gè)水平進(jìn)行劃分及描述，結(jié)合考生實(shí)際及近年來高考評(píng)價(jià)工作的延續(xù)性及整體性，將考生水平分為精通、熟練、基本、基本以下4個(gè)水平.

2 核心素養(yǎng)下2017年天津物理高考題的特點(diǎn)

2017年高考天津理綜卷物理題考查了哪些核心素養(yǎng)？有何特點(diǎn)？對(duì)我們今后的物理教學(xué)又有何啟發(fā)？這就是本文所要研究的問題.由于試題對(duì)物理核心素養(yǎng)4個(gè)要素的考查不是孤立的，大多數(shù)試題都不只是考查某個(gè)單一的核心素養(yǎng)，而是綜合考查多個(gè)核心素養(yǎng)，為便于分類，把每個(gè)考點(diǎn)只歸類到最重點(diǎn)考查的核心素養(yǎng).由于紙筆測(cè)試對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)4個(gè)要素考查的顯性程度不同，有些比較顯性，有些則比較隱性，本文只針對(duì)物理核心素養(yǎng)的“物理觀念”“科學(xué)思維”及“科學(xué)探究”3個(gè)要素進(jìn)行分析.對(duì)2017年高考天津理綜卷物理題作了如下的統(tǒng)計(jì)分析,如表1所示.

表1 2017年高考天津理綜卷物理題統(tǒng)計(jì)分析

通過分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看出2017年高考天津理綜卷物理題具有以下特點(diǎn).

2.1 創(chuàng)設(shè)物理情境 考查物理觀念

考查物理觀念題的分值32分，占總分比例為26.6%.其中涉及日常生活、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)情境的題分值為28分，所占比例為87.5%，也就是說大部分考查物理觀念的題是通過創(chuàng)設(shè)物理情境來考查的.如第4題.

【例4】“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪(圖3)，是天津市的地標(biāo)之一.摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列敘述正確的是( )

A．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，乘客的機(jī)械能保持不變

B．在最高點(diǎn)，乘客重力大于座椅對(duì)他的支持力

C．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，乘客重力的沖量為零

D．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變

本題以“天津之眼”為背景，考查了豎直平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能、超重失重、沖量、功率等基本的概念和規(guī)律.體現(xiàn)了物理與生活的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生體會(huì)到物理就在我們身邊，具有濃濃的物理味道.

圖3 例4題圖

2.2 堅(jiān)持能力立意 考查科學(xué)思維

考查科學(xué)思維的分值為74分，所占總分比例為61.7%.而且要求很高，其中58分要求熟練水平，所占總分比例為48.3%，16分要求精通水平，所占總分比例為13.3%.也就是說充分體現(xiàn)了能力立意，作為選拔性試題區(qū)分度很高.如第7題.

【例5】如圖4所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線，虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡.設(shè)電子在A，B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA，aB，電勢(shì)能分別為EpA，EpB.下列說法正確的是( )

A．電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)

B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷

C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA

D．B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì)

圖4 例5題圖

本題只給出了一條沒有方向的電場(chǎng)線，以及一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，要求推理出電子的運(yùn)動(dòng)方向、場(chǎng)源電荷的位置及正負(fù)、電勢(shì)能電勢(shì)的高低.充分考查了學(xué)生對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)條件、點(diǎn)電荷電場(chǎng)線及電勢(shì)能的理解能力、邏輯推理能力以及對(duì)復(fù)雜問題的分析解決能力.

再如第12題壓軸題的第(3)問.

【例6】電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來研制新武器和航天運(yùn)載器.電磁軌道炮示意圖如圖5所示，圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C.兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì).炮彈可視為一質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸.首先開關(guān)S接1，使電容器完全充電.然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，MN開始向右加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開導(dǎo)軌.問：

(1)磁場(chǎng)的方向；

(2)MN剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大小；

(3)MN離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少.

圖5 例6題圖

第(3)問首先需要學(xué)生分析出電磁炮的受力、運(yùn)動(dòng)情況，以及電荷量的變化情況.然后推理出要想求電荷量Q，就需要求出最大速度vm，進(jìn)一步想到根據(jù)動(dòng)量定理、平均電流、電容列方程，最后構(gòu)建數(shù)學(xué)方程組得出答案.本題設(shè)計(jì)新穎，推理嚴(yán)密，充分考查了學(xué)生的理解能力、邏輯推理能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力以及創(chuàng)新能力.

2.3 突出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 考查科學(xué)探究

考查科學(xué)探究的分值為14分，所占總分比例為11.7%.其中有涉及變化創(chuàng)新的分值為8分，占該考查部分的57.1%.比如第9(3)題的第2問.

【例7】探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖6所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R0=3.0 Ω的電阻.

(1)按圖6所示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′，bb′和cc′ 3條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線.為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將開關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測(cè)量a，b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測(cè)量a，a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是______導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是______導(dǎo)線斷開.

圖6 例7測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電路圖

(2)排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn).通過多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1,I2數(shù)據(jù)，作出圖像如圖7所示.由I1-I2圖像得到電池的電動(dòng)勢(shì)E=______V，內(nèi)阻r=______Ω.

圖7 I1-I2圖像

本題第(2)問考查用圖像處理數(shù)據(jù)，但是與教材中的實(shí)驗(yàn)有3點(diǎn)變化.變化一，沒有電壓表，需要用縱軸電流表的數(shù)據(jù)改裝成電壓表；變化二，縱軸不是從零開始標(biāo)刻度，計(jì)算圖線斜率時(shí)極易出錯(cuò)；變化三，電池串聯(lián)了一個(gè)小電阻，從而組成了一個(gè)新的等效電源，故此計(jì)算出的斜率是等效電源的電阻，需要再減去串聯(lián)的小電阻的阻值才是電源真正的內(nèi)阻.經(jīng)過一波三折的變化讓人耳目一新，既意料之外又情理之中.充分考查了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的變化創(chuàng)新能力.

3 對(duì)平時(shí)教學(xué)的啟示

(1)要注重創(chuàng)設(shè)問題情境進(jìn)行教學(xué)

建構(gòu)主義理論的教學(xué)思想認(rèn)為：學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個(gè)積極主動(dòng)的建構(gòu)過程，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)置適當(dāng)?shù)膯栴}情境，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的積極思維.陶行知也認(rèn)為“生活即教育”，他認(rèn)為，社會(huì)就是一所大學(xué)校，學(xué)校就是一個(gè)小社會(huì).那么套用一下的話 “生活即物理”.社會(huì)就是一本物理書，物理書就是一個(gè)小社會(huì).物理與社會(huì)生產(chǎn)生活如此息息相關(guān)，我們又怎能閉門造車，蝸居一室呢？

(2)要突出能力立意，學(xué)會(huì)“思維型教學(xué)”

人之所以為人，在于人能思維.學(xué)會(huì)思維是創(chuàng)新時(shí)代的要求，“為思維而教”是教育的最終目的.因此，華東師大郅庭瑾教授認(rèn)為：基于核心素養(yǎng)的教學(xué)應(yīng)該是思維型教學(xué).在教學(xué)中我們可以采取每道習(xí)題的教學(xué)都要從聯(lián)系的角度進(jìn)行變化、拓展.即在習(xí)題教學(xué)時(shí)，不能滿足于僅僅把題解出來，講明白了，從而匆匆地做下一道題，而應(yīng)該停留下來，從聯(lián)系的角度來審視，為什么這么解，有沒有別的解法，不同解法有何相同之處(即一題多解，多解歸一).如果把題變一下又如何，這一類題的共同特點(diǎn)又是什么(即一題多變、多題歸一)，這樣通過不斷變化、拓展，知識(shí)上熟練，思維上活躍，能力上自然得到提高.

(3)要學(xué)會(huì)循序漸進(jìn)地提高實(shí)驗(yàn)探究能力

實(shí)驗(yàn)探究能力要求較高，不可能一步到位.而應(yīng)該循序漸進(jìn)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，不斷變化拓展逐步提高.比如用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，可以在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生初步了解“利用圖像描述物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”，然后在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生“掌握一次函數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法”，進(jìn)一步在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生“掌握反比例函數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法”等等.這樣一步步逐漸由易到難，逐步提高探究能力.

總之，新課改催生新高考，新課改呼喚新教學(xué).只要我們用心學(xué)習(xí)，努力改進(jìn)，就一定能取得更好的教學(xué)效果.