楊峻一 經(jīng)本合 熊小梅

(1. 西南大學(xué)附屬中學(xué)校，重慶 400700；2. 重慶市巴南區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院，重慶 401320)

1 引言

2022年4月，教育部頒布了新修訂的義務(wù)教育課程方案和14個(gè)學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，正式提出了義務(wù)教育階段學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。這就要求中考命題由能力立意逐漸向素養(yǎng)立意過渡，以核心素養(yǎng)考查為中心，彰顯“價(jià)值引領(lǐng)，素養(yǎng)導(dǎo)向”的命題理念，中考物理試題的命制和復(fù)習(xí)備考都應(yīng)關(guān)注核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。2022年重慶中考物理試題既考查學(xué)科主干知識(shí)，又通過知識(shí)載體考查學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。

2 科學(xué)思維的內(nèi)涵

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面，是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑和批判，予以檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的品格與能力?？茖W(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。[1]

在常規(guī)教學(xué)和中考復(fù)習(xí)中，教師要重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，助力學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新能力的發(fā)展。

3 2022年重慶中考物理試題對(duì)科學(xué)思維的考查

3.1 模型建構(gòu)

模型建構(gòu)是根據(jù)研究的問題和情境，在對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象和概括的基礎(chǔ)上，構(gòu)建易于研究的、能反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的理想模型、理想過程、理想實(shí)驗(yàn)的過程。2022年重慶中考物理試題對(duì)學(xué)生模型建構(gòu)能力的考查主要有以下兩種方式。

3.1.1 在常見情境中解讀物理模型

例1：在圖1所示的現(xiàn)象中，由于光的折射形成的是( )。

分析：本題以生活中的光現(xiàn)象為背景，考查光的直線傳播、反射、折射現(xiàn)象的模型辨析和解讀能力。

教學(xué)啟示：一線教師需對(duì)常見物理模型進(jìn)行分析，讓學(xué)生理解物理學(xué)的基本概念、規(guī)律，并揭示不同物理模型間的本質(zhì)區(qū)別。

3.1.2 選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ头治龊徒鉀Q問題

例2：商業(yè)街移動(dòng)攤位使用可顯示電費(fèi)的新型插座計(jì)費(fèi)(圖2甲)，某攤位使用空氣炸鍋烹制食物(圖2乙)，圖2丙是該空氣炸鍋加熱部分的簡化電路，其額定電壓為220 V，電阻R1和R2為發(fā)熱體，其中R1=40 Ω。開關(guān)S1、S2、S3的通斷可實(shí)現(xiàn)高、中、低三個(gè)擋位的調(diào)節(jié)(S1、S2不會(huì)同時(shí)閉合)，只閉合S3時(shí)的中溫?fù)?，額定功率為440 W，求：

(1)R2的電阻；

(2) 高溫?fù)跽９ぷ?00 s，電流通過R1產(chǎn)生的電熱；

(3) 當(dāng)空氣炸鍋單獨(dú)工作時(shí)，表盤示數(shù)使用前后如圖2甲、丁所示，通過表盤顯示的數(shù)據(jù)估算該空氣炸鍋消耗的電功率(已知商用電費(fèi)單價(jià)為0.75元/kW·h)。

甲

分析：本題為多擋位電器模型試題，考查學(xué)生的電路分析、歐姆定律應(yīng)用、電功和電功率計(jì)算、熱量和熱效率計(jì)算等,以家用電器為載體,給出電器的參數(shù)，展示簡化電路結(jié)構(gòu),結(jié)合開關(guān)的通斷、滑動(dòng)變阻器阻值的變化改變電路總電阻和總功率，認(rèn)清電路總功率與擋位模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系是解題關(guān)鍵。此類題可考查學(xué)生的科學(xué)思維，要求他們選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ头治龊徒鉀Q問題，對(duì)擋位間進(jìn)行“獨(dú)立”和“交叉”分析，最終求出相關(guān)物理量。

教學(xué)啟示：模型建構(gòu)是一種重要的科學(xué)思維能力，創(chuàng)設(shè)基于模型建構(gòu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于學(xué)生建模思維的發(fā)展。[2]在教學(xué)中要有意識(shí)地收集生活素材,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的應(yīng)用和遷移能力，在講解中設(shè)計(jì)變式練習(xí),提升學(xué)生模型建構(gòu)和選擇能力。把模型建構(gòu)的思維過程展現(xiàn)給學(xué)生，從自然現(xiàn)象中提取物體和事件的關(guān)鍵特征。[3]注重培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際情境中建構(gòu)物理模型和選擇合適的模型分析、解決問題的能力。

3.2 科學(xué)推理

科學(xué)推理是能對(duì)物理現(xiàn)象、新情境下的物理問題進(jìn)行分析推理，并得出正確結(jié)論和做出解釋。在物理學(xué)習(xí)中，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)物理概念和規(guī)律預(yù)測(cè)相關(guān)物理現(xiàn)象的可能性。2022年重慶中考物理試題對(duì)科學(xué)推理進(jìn)行了顯性考查，考查學(xué)生從特定前提出發(fā)、通過推理得出結(jié)論的能力。

3.2.1 正向推理

正向推理要求學(xué)生根據(jù)題目設(shè)定的條件，結(jié)合物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，推理得出結(jié)論。

例3：如圖3所示為一種新型“溫控水龍頭”，自帶水流發(fā)電電源。當(dāng)水溫低于40 ℃，感應(yīng)開關(guān)S1閉合，只有綠燈照亮水流；當(dāng)水溫達(dá)40 ℃及以上，感應(yīng)開關(guān)S2閉合，僅有紅燈照亮水流，以警示用水人。圖4中的電路設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)該功能的是( )。

圖3

分析：本題創(chuàng)新結(jié)合“溫控水龍頭”，是一道在新情境下的物理分析、推理題，結(jié)合電路的設(shè)計(jì)考查學(xué)生運(yùn)用電學(xué)基本規(guī)律進(jìn)行科學(xué)推理的能力。

教學(xué)啟示：在教學(xué)中要注意收集生產(chǎn)生活中的電路設(shè)計(jì)素材，讓學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)生活中的實(shí)際需求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、推理論證，設(shè)計(jì)出合理的電路，結(jié)合變式練習(xí)提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用、遷移能力。

3.2.2 逆向推理

逆向推理要求學(xué)生根據(jù)題目設(shè)定情境，推理、判斷在何種條件下才會(huì)有題設(shè)的現(xiàn)象及結(jié)論。

例4：如圖5甲所示，A、B兩個(gè)質(zhì)量均勻的正方體放在水平地面上，B的邊長是A的2倍，將A沿豎直方向切去寬為L的部分，把切去部分疊放在B上。B對(duì)地面的壓強(qiáng)pB與L的變化關(guān)系如圖5乙所示。切割后，A剩余部分對(duì)地的壓強(qiáng)為pA，則以下分析中正確的是( )。

A

圖5

A.B的重力是50 N

A. 筷子折斷

B.L=2.5 cm時(shí)，pA∶pB=16∶21

C.B的底面積為100 cm2

D.A切去一半后，pA=2000 Pa

分析：本題是有關(guān)固體壓強(qiáng)的重疊切割問題，本考點(diǎn)是初中物理的難點(diǎn)，作為A卷選擇題的壓軸題，綜合考查了學(xué)生壓強(qiáng)的計(jì)算、圖像分析、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。對(duì)于解決切割中不同狀態(tài)間的綜合題，解題的關(guān)鍵是尋找不同狀態(tài)中的不變量，再利用圖像中的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向推理，從而作出解答，本題對(duì)學(xué)生的逆向推理能力進(jìn)行了顯性考查。

教學(xué)啟示：在教學(xué)中，教師要抓住契機(jī)讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)推理過程，適時(shí)指點(diǎn)學(xué)生，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力。另外需要尊重學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，科學(xué)推理能力的培養(yǎng)應(yīng)循序漸進(jìn)，注重習(xí)得與養(yǎng)成，學(xué)生能做到的推理由學(xué)生自主進(jìn)行，教師不能包辦代替。[4]

3.3 科學(xué)論證

科學(xué)論證指能辨別觀點(diǎn)和證據(jù)兩個(gè)概念，能使用簡單和直接的證據(jù)證明物理結(jié)論，同時(shí)能考慮證據(jù)的可靠性，合理使用證據(jù)?？茖W(xué)論證的內(nèi)涵是“利用證據(jù)建立科學(xué)理由以推理得出科學(xué)主張”，[5]2022年重慶中考物理試題對(duì)科學(xué)論證能力進(jìn)行了顯性考查，主要載體是實(shí)驗(yàn)探究。

例5：小晨同學(xué)買了一個(gè)小吊墜作為母親節(jié)的禮物送給媽媽，他利用天平和量筒測(cè)量小吊墜的密度進(jìn)行鑒定。

小晨將測(cè)得的密度和表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)小吊墜可能是制作而成的，他仔細(xì)分析了自己的測(cè)量過程發(fā)現(xiàn)，小吊墜密度的測(cè)量值比真實(shí)值(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。

分析：例5的命題情境極具人文氣息，以母親節(jié)作為背景考查課標(biāo)要求為理解層次的知識(shí)點(diǎn)——密度，通過密度測(cè)量的誤差分析，考查了學(xué)生搜集題設(shè)情境中所給證據(jù)、經(jīng)過推理證明結(jié)論的科學(xué)論證能力，解題關(guān)鍵是理清密度測(cè)量的誤差分析思路。

教學(xué)啟示：在教學(xué)中應(yīng)該關(guān)注情景化物理試題，以提升學(xué)生的科學(xué)論證能力，教師要結(jié)合科學(xué)探究活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)開展論證活動(dòng),逐步提高學(xué)生的科學(xué)論證能力。[6]

3.4 質(zhì)疑創(chuàng)新

在物理教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新意識(shí)和能力，能從多角度思考問題，能對(duì)已有結(jié)論進(jìn)行有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式解決問題，為創(chuàng)新解決問題奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)新是在客觀需要的推動(dòng)下，用新獲得的信息和已有的知識(shí)基礎(chǔ)，運(yùn)用不同思維方法，克服思維定勢(shì)，對(duì)信息、知識(shí)進(jìn)行再匹配和組合，找出解決問題最佳的方案，創(chuàng)造出新辦法、新形象、新觀點(diǎn)，使認(rèn)識(shí)取得突破進(jìn)展的思維活動(dòng)。[7]2022年重慶中考物理試題對(duì)質(zhì)疑創(chuàng)新能力也進(jìn)行了顯性考查。

例6：小亮和同學(xué)們分組探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：穩(wěn)壓電源(電壓恒為4.5 V)、開關(guān)、電流表2只、電壓表2只、規(guī)格為“20 Ω 2 A”的滑動(dòng)變阻器、電阻箱(阻值可調(diào)節(jié))、導(dǎo)線若干。

另一組的同學(xué)按圖6甲連好完整的電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表均無示數(shù)。請(qǐng)你寫出一種用所給器材檢測(cè)故障位置的方法_________。

甲

分析：本題為開放性試題，要求學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、解決問題，從實(shí)驗(yàn)探究方案設(shè)計(jì)的角度考查了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教學(xué)啟示：在教學(xué)中讓學(xué)生根據(jù)物理原理和題設(shè)等進(jìn)行質(zhì)疑和創(chuàng)新，學(xué)生可根據(jù)已學(xué)知識(shí)對(duì)方案進(jìn)行修正，或設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案解決問題。

4 結(jié)語

隨著《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》的頒布，核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)和評(píng)價(jià)改革全面推進(jìn)，科學(xué)思維作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面，是物理課程育人目標(biāo)的重要體現(xiàn)，是考查的重點(diǎn)。我們應(yīng)該注重科學(xué)思維的培養(yǎng)，根據(jù)不同課型的特點(diǎn)和學(xué)生的科學(xué)思維水平進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)，助力學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。