王兵兵

(清遠市第二中學 廣東 清遠 511500)

2019年11月，《中國高考評價體系》正式出版發(fā)行，高考評價體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分組成．其中，“一核”為核心功能，即“立德樹人、服務(wù)選材、引導教學”，是對素質(zhì)教育中高考核心功能的概括，回答“為什么考”的問題；“四層”為考查內(nèi)容，即“核心價值、學科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識”，是素質(zhì)教育目標在高考中的提煉，回答“考什么的問題”；“四翼”為考查要求，即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，是素質(zhì)教育的評價維度在高考中的體現(xiàn)，回答“怎么考”的問題．同時高考評價體系還規(guī)定了高考的評價載體——情境，以此承載考查內(nèi)容，實現(xiàn)考查要求[1]．

2019年高考全國卷萬有引力試題基于真實的問題場景，為學生設(shè)置了任務(wù)情境．學生運用業(yè)已擁有的必備知識和關(guān)鍵能力，經(jīng)歷探究問題的過程，體驗物理學科的價值．在紙筆應(yīng)試的環(huán)境下，這樣的試題為學生思考和解決問題提供可能，增強了學生的責任感和使命感，實現(xiàn)了高考“立德樹人、服務(wù)選才、引導教學”的核心功能．

1 情境試題的理解

情境是運用文字、數(shù)據(jù)、圖表等形式，圍繞一定主題加以設(shè)置的，為呈現(xiàn)解題信息、設(shè)計問題任務(wù)、達成測評目標而提供的載體[2]．有價值的物理情境試題基于學生的生活實踐、學習實踐或者探究實踐展開，為學生的知識擴充提供了訓練場，為學生的能力提升提供了試驗地，考查學生在有限的時間內(nèi)從紛繁復雜的題給信息中以物理學的視角觀察，尋找問題的主要矛盾，基于學科必備知識，運用學科關(guān)鍵能力，提煉出物理模型，形成問題解決方案的素養(yǎng)．

2 高考試題的剖析

趙凱華先生曾說：“天文學是牛頓力學，乃至整個物理學的先導，而今天，天體物理學和宇宙學激動人心的發(fā)展已成為令人注目的前沿陣地．”深邃的天空、或明或暗的星體一直都讓人們魂牽夢繞，隨著人類開發(fā)外太空進程的加快，先進的研究方式和手段為學生提供了豐富的試題情境．

【例1】(全國卷Ⅲ第15題)金星、地球和火星繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運動，它們的向心加速度大小分別為a金，a地，a火，它們沿軌道運行的速率分別為v金，v地，v火．已知它們的軌道半徑R金

A．a(chǎn)金>a地>a火

B．a(chǎn)火>a地>a金

C．v地>v火>v金

D．v火>v地>v金

考核目標:本題立足物理必修內(nèi)容萬有引力的必備知識，主要考查理解能力和科學推理能力．

情境關(guān)聯(lián)：本題的考查載體是基礎(chǔ)層面的問題情境，需要學生調(diào)動衛(wèi)星環(huán)繞模型的知識和技能解決問題．

任務(wù)描述：本題的情境是金星、地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的模型，題目已明確它們做的是勻速圓周運動，情境較為單一，利用萬有引力提供向心力，可以得到

解得

故選項A正確，選項B錯誤.

由萬有引力提供向心力，有

解得

故

v金>v地>v火

所以選項C，D錯誤．

【例2】(全國Ⅱ卷第14題)2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸，在探測器“奔向”月球的過程中，用h表示探測器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是( )

考核目標：本題立足物理必修內(nèi)容萬有引力的必備知識，主要考查理解能力、模型建構(gòu)能力和科學推理能力，在有效整合相關(guān)技能的前提下，提高學生對物理學科的興趣．

情境關(guān)聯(lián)：分析問題情境和考查要求，本題的考查載體是綜合層面的問題情境，要求學生在正確物理觀念引領(lǐng)下，綜合運用天體表面的重力由萬有引力提供和相關(guān)的數(shù)學知識解決問題．

任務(wù)描述：本題的情境為我國航天事業(yè)中具有里程碑意義的事件——嫦娥四號登陸月球背面，學生要深刻理解衛(wèi)星環(huán)繞天體運動的運動規(guī)律，對問題情境建構(gòu)基本模型，根據(jù)萬有引力定律

基于數(shù)學表征，推理受力表達式，得到

式中R表示地球的半徑，h為探測器與地球表面的距離，可知隨著h增大，F(xiàn)在減小，對照上式，分析得到選項D是正確答案，從而實現(xiàn)問題解決．

【例3】(全國Ⅰ卷第21題)在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖1中實線所示．在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體Q完成同樣的過程，其a-x關(guān)系如圖1中虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體．已知星球M的半徑是星球N的3倍，則( )

圖1 例3題圖

A．M與N的密度相等

B．Q的質(zhì)量是P的3倍

C．Q下落過程中的最大動能是P的4倍

D．Q下落過程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

考核目標：本題考查了高中力學中的必備知識，包括胡克定律、牛頓第二定律、萬有引力定律等基本規(guī)律，力和運動的關(guān)系、功能關(guān)系和能量的轉(zhuǎn)化和守恒等重要關(guān)系．涉及理解能力、模型建構(gòu)能力、科學推理能力和創(chuàng)新能力，對學生的學科素養(yǎng)提出了很高的要求．

情境關(guān)聯(lián)：本題的考查載體是應(yīng)用層面的問題情境，要求學生在正確思想觀念引領(lǐng)下，綜合運用多種知識或技能解決實踐性的應(yīng)用問題．

我知道，我的三爹和母親已成為我今生最大的牽掛，我不能忘記他們的恩德，我的成長進步都是他們用血用汗換來的。

任務(wù)描述：本題的情境涉及到一個相同的彈簧、兩個不同的物體和兩個不同的天體，在兩個天體表面的物體運動的加速度與彈簧的壓縮量通過圖像反映出來．

(1)考慮天體表面物體的受力情境．由于彈簧彈力不可突變，所以在放上物體的瞬間，物體只受重力，由牛頓第二定律可知

mg=ma

即

在星球表面上的物體，萬有引力提供物體的重力，即

則該星球的質(zhì)量

又因為星體的質(zhì)量可以表達為

聯(lián)立得

ρM=ρN

故選項A正確．

(2)考慮彈簧上的物體運動的情境．物體運動過程中加速度為零時，其受力情況為：mg=κx，結(jié)合圖像的意義，當物體P和物體Q分別處于平衡位置時，彈簧的壓縮量之比為

整理得的

即選項B錯誤．

(3)考慮兩物體運動與能量關(guān)聯(lián)的情境．兩物體在平衡位置運動時，速度最大，此時它們的加速度為零且它們的動能最大；根據(jù)動能定理，有

WG+W彈=Ekmax-0

對P物體有

當其動能最大時

κx0=mPgM

即

同理對物體Q有

整理得

故選項C正確．

(4)由兩物體運動對稱的情境分析，物體P所在彈簧最大壓縮量為2x0，物體Q所在彈簧最大壓縮量為4x0，則Q下落過程中，彈簧最大壓縮量是P物體最大壓縮量的2倍，故選項D錯誤．

3 情境試題的啟示

3.1 關(guān)注試題的情境呈現(xiàn) 杜絕題海戰(zhàn)術(shù)

近年來全國卷對萬有引力部分的考查大多局限在萬有引力定律內(nèi)容的理解、萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動向心力的相關(guān)規(guī)律、飛船或衛(wèi)星的變軌類問題、雙星與三星系統(tǒng)的規(guī)律等問題情境， 2019年全國Ⅰ卷的試題讓我們耳目一新，從力到運動，從功能關(guān)系到能量守恒，一道題幾乎把與力、運動和能量的必備知識一網(wǎng)打盡．這也提醒我們復習備考不能局限在基本的萬有引力和圓周運動的力與運動上，更高層次的復習備考要求我們把視野擴展到蘊含更豐富知識和能力要求的情境中去，杜絕簡單以訓練學生思維為目標的題海戰(zhàn)術(shù)．

3.2 關(guān)注情境的知識承載 形成關(guān)鍵能力

試題直接呈現(xiàn)的是情境，但其承載的是學生需要掌握知識，這也是學生形成解決實際問題的關(guān)鍵能力的基礎(chǔ)．復習備考中有必要強化高中物理的主干知識，尋求知識的深層次理解，厘清知識體系的來龍去脈，讓學生有意識地形成知識獲取、實踐操作、思維認知等關(guān)鍵能力，完成對學科素養(yǎng)的有效支撐．

3.3 關(guān)注情境的育人價值 回歸教育初心

在紙筆應(yīng)試的客觀環(huán)境下，基于真實情境的試題，從物理的視角為學生呈現(xiàn)了豐富的外在世界．借助具體問題的引導，學生的學習方式將得到優(yōu)化，思維也將得到鍛煉，學習能力將因此而提升[3]．真實情境下的問題解決有效模擬了人類知識再生產(chǎn)的過程，為我們實施素質(zhì)教育提供了可行的路徑，為學生核心素養(yǎng)落地提供了基本指引．