張 健 王 華 李春密

(1. 北京師范大學第二附屬中學，北京 100088; 2. 北京師范大學物理學院，北京 100875)

2016年9月,《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果公布,明確提出核心素養(yǎng)是學生應該具備的“能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力”．2017年底,修訂版的各學科課程標準正式發(fā)布,其中《普通高中物理課程標準(2017版)》(以下簡稱“新課標”)指出“高中物理課程是普通高中自然科學領域的一門基礎課程,旨在落實立德樹人根本任務,進一步提升學生的物理學科核心素養(yǎng),為學生的終身發(fā)展奠定基礎,促進人類科學事業(yè)的傳承與社會的發(fā)展”[1]．可以預見,如何發(fā)展和評價學生的核心素養(yǎng)將成為教育研究的熱點．

基于核心素養(yǎng)的高考試題評析,既是課程改革實施核心素養(yǎng)教育的必然要求,也是凸顯學科核心素養(yǎng)的高考改革的必然要求．本文通過對物理核心素養(yǎng)內涵的解讀,分析物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任這4個維度在高考試卷中的考查方式,對2018年北京高考物理試題進行評析,結合試題的命制特點,提出對新課程物理教學的啟示,以期優(yōu)化教學,提升教師的學科素養(yǎng)．

1 物理學科核心素養(yǎng)的概念與內涵

物理學科核心素養(yǎng)是指學生在接受物理教育過程中逐漸形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力,是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質．高中物理學科核心素養(yǎng)是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分,是學生持續(xù)學習和終身發(fā)展的重要基礎,反映了社會主義核心價值觀下物理學科育人的基本要求,是物理學科教育價值的集中體現(xiàn)．

高中物理課程注重體現(xiàn)物理學科的本質,從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任4個維度提煉學科育人價值,是對知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀三維目標的整合與再聚焦,充分體現(xiàn)了物理學科對提高學生核心素養(yǎng)的獨特作用．這4個維度均立足于學生物理學習的實際過程,其中“物理觀念”既是物理學科世界觀教育的立足點,又是物理學科的專屬特性;“科學思維”既是一種認識方式又是開展科學探究的基礎;“科學探究”是學科實踐能力的體現(xiàn),從實踐層面提高學生解決實際問題的能力,培養(yǎng)其問題意識、質疑精神與創(chuàng)新意識;“科學態(tài)度與責任”是物理學科高層次的價值追求和物理課程對學生價值觀發(fā)展的重要貢獻．

物理核心素養(yǎng)的4個方面是相互聯(lián)系、共同發(fā)展的,物理觀念的形成過程是學生經歷科學思維和科學探究的過程,同時伴隨著科學態(tài)度與社會責任的發(fā)展過程,也是對科學本質的認識不斷深化的過程[2]．

2 核心素養(yǎng)視角下的試題評析

2014年9月國務院頒布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》,提出“科學設計命題內容,增強基礎性、綜合性,著重考查獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力”的命題原則．北京高考物理從2015年開始至今一直貫徹這一理念,重基礎、考能力,正向基于核心素養(yǎng)考查的新高考平穩(wěn)過渡,2018年高考具有承前啟后的作用．

2.1 核心素養(yǎng)視角下的試題評析框架

新課程標準實施后的命題要堅持“素養(yǎng)立意”的原則,即每道試題要清楚地指向某個或多個核心素養(yǎng),明確考查核心素養(yǎng)中的哪個或哪些具體要素．試題的命制要體現(xiàn)綜合性和應用性,注重考查學生對重要物理概念與規(guī)律的深入理解及靈活應用情況;試題的任務情境要與生產生活、科技事件等緊密聯(lián)系,關注物理學前沿與成果應用;注重探索設計與現(xiàn)實相關的問題情境,加強對學生應用物理知識綜合解決實際問題能力的考查;強調創(chuàng)新精神和實踐能力的考查,能較好地區(qū)分學生在核心素養(yǎng)上的不同水平．

這說明,基于學科核心素養(yǎng)的高考試題評析可以從試題情境、必備知識和學科能力等方面進行綜合分析．北京高考關于物理學科考查的能力主要有5種,它們分屬于基礎要求和較高要求兩個層次，基礎層次包括理解、推理、實驗;較高層次包括應用、探究[3]．基于此,筆者提出如圖1所示的物理核心素養(yǎng)視角下的試題評析框架．

圖1 核心素養(yǎng)視角下的試題評析框架

2.2 核心素養(yǎng)視角下的試題評析

2018年北京高考物理試題評析見表1.

表1

續(xù)表

2.3 試題特點分析

縱觀2018北京高考物理試題,試卷整體貫徹了“核心知識、重要能力、學科素養(yǎng)、態(tài)度責任”的考查目標,落實了“基礎性、應用性、綜合性和創(chuàng)新性”,突出了物理學科核心素養(yǎng)不同維度、不同水平的考查[4]．試卷命題堅持“穩(wěn)中求進”的工作基調,整體設計合理、難度穩(wěn)定、梯度適宜,體現(xiàn)了基于核心素養(yǎng)的命題導向,較好地實現(xiàn)了育人功能和人才選拔功能,實現(xiàn)了對中學物理教學的導向引領作用．具體特點總結如下．

(1) 貼近時代,呈現(xiàn)改革開放和中國特色社會主義新時代的偉大成就.

2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面望遠鏡FAST在我國貴州落成啟用,被譽為“中國天眼”．FAST是我國天文學家南仁東先生于1994年提出構想,從預研到建成歷時22年,具有中國獨立自主的知識產權,其綜合設計體現(xiàn)了我國的技術創(chuàng)新能力．它在基礎研究的眾多領域,如宇觀物理學、物質深層次結構和規(guī)律、脈沖星觀測等方向提供發(fā)現(xiàn)和突破的機遇,也會在日地環(huán)境研究、國防建設等方面發(fā)揮重大作用．

(2) 試題立意宏大高遠,能力考查寬廣融通.

第一,體現(xiàn)物理學的普適性和統(tǒng)一性．物理學邏輯結構的特點是具有統(tǒng)一性,各分支領域有著內在的聯(lián)系和共同的理論基礎,不同領域的現(xiàn)象可能有相同或相似的數(shù)學表述．試卷第17題以月地檢驗為背景素材,引導考生思考如何檢驗“使月球繞地球運動的力”和“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在思考中體會物理學的普適性和統(tǒng)一性．試卷第24題通過提取點電荷的電場分布和“宇宙中輻射電磁波的天體”的輻射在空間各位置單位面積功率之間的內在聯(lián)系,將熟悉的點電荷物理知識有效引導和遷移到“電磁波點源”的輻射,深入思考與“源”與相關的物理量的空間分布規(guī)律,這是靜電學“平方反比律”的自然升華和延伸．

第二,突出對學科核心素養(yǎng)的考查．試卷第20題的內容涉及了從受力到加速度的動力學規(guī)律,以及從加速度到速度、從速度到位移、從位移到位置的質點運動學概念的整體分析,體現(xiàn)了對物理觀念的“運動和相互作用觀”要素的深入考查;第20、24題體現(xiàn)了對科學思維的“模型建構、科學推理”要素的考查;第23(2)b、 24(1)a是對科學思維的“科學論證”要素的考查;第21(5)體現(xiàn)了對質疑創(chuàng)新要素的考查等．

第三,體現(xiàn)了對科學思想方法的領悟．試卷第21(4)問以利用某段時間內的平均速度求某一時刻的瞬時速度為素材,考查對極限思想的理解;第23(3)問結合電路對能量的轉化和守恒思想進行了考查,豐富了考生對能量轉化和守恒的理解;第24題則要求考生類比點電荷的電場分布模型,建立天體輻射電磁波的球體分布模型,突出考查了考生的模型建構能力和類比、遷移的思想．

(3) 堅持“穩(wěn)中求進”的命題理念,引領中學物理教學.

第一,試題回歸學科本質,注重對物理思想方法的考查,引導中學物理教學及備考復習摒棄“題海戰(zhàn)術”．考查學生思維而不是記憶;要求考生真正理解并分析問題,而不是依靠記憶及程序化的模式思維解題;考查學生聯(lián)系實際“解決問題”的能力,而不是脫離實際情境的“解題”能力．

第二,試題注重從教材取材,引導教學回歸教材．縱觀歷年北京高考物理試題,絕大部分試題都能從教材中找到原型或相關內容,有的源于教材中的正文、有的源于教材中的習題．2018年,客觀題有半數(shù)源于教材(13、14、15、17、19題),主觀題的前3題(21、22、23題)和24(1)問均源于教材．

第三,試題涉及情境常規(guī)簡單,引導教學回歸基礎．北京高考試題貼近中學教學實際,避免繁、偏、怪試題的出現(xiàn);題設條件交代到位、設問明確、語言表達簡潔,邏輯清晰,尊重中學語言習慣及思維特點,讓考生能清晰地理解題意．

(4) 創(chuàng)新實驗能力考查,將實驗操作與理論思考相結合.

在強調學科基礎知識與基本技能考查的同時,北京卷歷來把實驗能力的考查放在突出位置,2018年高考試題涉及4個學生實驗,涵蓋1個力學實驗、2個電學實驗和1個光學實驗．

首先,通過對實驗器材的選擇、實驗步驟安排以及具體實驗操作的考查,將做實驗與沒有做過實驗的考生分開,引導物理教學重視開展實驗教學,踏實地安排學生做實驗,如第21(1)(2)及選擇題第15題,均是對實驗操作技能的考查．其次,通過對實驗原理的深入理解以及對實驗具體環(huán)節(jié)的深入思考,引導中學物理實驗教學重視對原理的理解和過程的思考,如21(3)以及第19題都是對實驗原理及實驗分析能力的考查．再者,加強對實驗全過程的整體思考的考查,把基于實驗原理的實驗設計、實驗操作、實驗數(shù)據處理以及實驗結果分析的內在邏輯考查出來,如第23題考查了學生對實驗整體的理解和深入思考．

3 教學啟示

3.1 回歸教材,夯實學科基礎

教材是學生學習物理的“根本”,本固而道生,只有基礎扎實,才有學科素養(yǎng)養(yǎng)成的根基．高中物理理論經典,系統(tǒng)完備:物理教材經過長時間的使用和反復修訂,語言精練準確、內容豐富成熟,是高考試題取材的主要來源．在教學和備考復習中教師要重視使用教材、加強對教材的深入研究,研究教材內容、插圖、“思考與討論”、“科學漫步”等內容,分析教材選取的物理實驗、實踐研究活動、聯(lián)系實際的問題情境等,研討課后習題的訓練價值等．在此基礎上引導學生閱讀教材并學習、思考教材,建立起知識的內在結構關系和橫向聯(lián)系,形成結構化、體系化的物理知識網絡．

3.2 關注科技動態(tài),體現(xiàn)學科育人價值

聯(lián)系實際并解決實際問題是考查創(chuàng)新意識和實踐能力的體現(xiàn),2018年北京高考物理試題注重結合當代中國的重大科技成果,展現(xiàn)我國科學技術日新月異的進步,凸顯了物理學是工程技術的基礎和源泉．在教學實踐中,要引導學生關注物理研究領域的最新科技成果及進展,落實“立德樹人”的根本任務;要引導學生關注生活及社會熱點問題,認識物理學對人類社會生活和可持續(xù)發(fā)展的重要貢獻;要有意識選取優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和物理學史,使學生感悟物理學對人類發(fā)展和社會進步的巨大貢獻,在民族優(yōu)秀文化的傳承中增強民族自豪感．

3.3 追本溯源,挖掘物理學史的教育價值

物理學的發(fā)展軌跡反映了人類探索自然的過程,是曲折前進且不斷發(fā)展的,一部物理學史蘊含著豐富的科學研究方法、科學探索精神和無數(shù)物理學家的執(zhí)著追求．在中學物理教學中應注重挖掘物理學史的教育價值,使學生體驗探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅,感受思想形成的生動過程．如伽利略的理想斜面實驗,是自然科學發(fā)展進程中十分重要的一個實驗,他通過對運動的研究,不僅確立了許多描述運動的基本概念,還創(chuàng)立了一套對近代科學極為有益的科學方法,即把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學演算)結合起來的方法,極大發(fā)展了人類科學思維方式和科學研究方法．教師可以將此實驗過程在課堂展現(xiàn),讓學生親歷探究過程,體會邏輯推理和實驗結合分析問題的魅力．

在物理教學中,應該結合物理學史講清理論的由來和發(fā)展,講述它的成功,講它解決了哪些問題;但也要講清楚它的缺陷和局限,講清它存在的矛盾和發(fā)展前景．要讓學生理解任何物理知識的獲得都是一個動態(tài)的、歷史的過程,是“繼承——發(fā)展——突破”這一過程反復循環(huán)的結果,不斷經歷著“問題——試探——除錯”的多次選擇,在豐富的史料中使學生感受到物理基本觀念的變革,深刻領會物理學思想的真諦[5]．

3.4 重視實驗,促進學生實驗能力的發(fā)展

實驗是物理學習的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生物理學科素養(yǎng)的重要途徑和方式,是增加學生物理學習體驗性的重要手段．演示實驗是師生共同探究物理問題的學習方式,也是體驗性較強的學習方式,教師應該積極利用身邊資源與器材,積極創(chuàng)新實驗方式,自己動手制作教具或演示板,也可以發(fā)揮“一物多用”的功能,盡可能多地開發(fā)出可視性強、證據性強、有趣的演示實驗．

學生實驗是實踐體驗性最強的物理學習方式,經歷基于原理設計實驗、動手操作、觀察現(xiàn)象和記錄數(shù)據、分析歸納得出結論等環(huán)節(jié),一次實驗即一次完整的科學探究過程,要引導學生對實驗全過程有整體性把握、系統(tǒng)性布局,思考實驗各環(huán)節(jié)的內在邏輯聯(lián)系,全方位地培養(yǎng)學生的科學探究能力;實驗還能培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與科學精神,教師要培養(yǎng)學生嚴肅認真對待實驗的態(tài)度,尊重實驗結果與事實,杜絕編造和修改實驗數(shù)據,并把實事求是的作風帶到平時的學習和生活中．因此,教師一方面要最大限度地安排學生實驗,也可以把一些探索性問題轉化成學生實驗進行探究．