何海衛(wèi) 樂恩輝

(浙江省象山中學(xué) 浙江 寧波 315700)

物理學(xué)科學(xué)業(yè)水平考試的評價目的在于落實發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo).依據(jù)這樣的目的,物理學(xué)業(yè)水平考試的命題必須時刻把握住學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向,在命題內(nèi)容與情境創(chuàng)設(shè)上契合學(xué)生的認(rèn)知水平,注重試題對“情境”“建?！薄耙?guī)律”“方法”等方面的定位與聯(lián)系,加強對學(xué)生運用物理學(xué)知識綜合解決實際問題能力的考查,強調(diào)創(chuàng)新精神與實踐能力的考查,從而能較好地區(qū)分學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平[1].

浙江省物理選考卷在試題命制時已經(jīng)就“情境”“建模”“規(guī)律”等維度實踐探索多年并形成了相對成熟的形式.其中計算題第2題更是該類實踐的典型代表,本題一般設(shè)置為“多過程問題”,通常以功能關(guān)系與動力學(xué)規(guī)律的運用為主線,以直線運動與曲線運動為主要的運動情境載體,通過信息解讀、模型建構(gòu)、數(shù)學(xué)方法滲透、科學(xué)論證等方面的綜合運用,考查與評價學(xué)生運用物理規(guī)律與方法解決具體問題所具有的必備知識與關(guān)鍵能力.

為把握多過程計算題的考查要點,突破問題的難點,助力學(xué)生素養(yǎng)與能力的提升,本文基于《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中高中物理選考命題的原則,對2021年6月浙江選考第20題的命題特點、評價功能進(jìn)行簡要評析,基于此并結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)提出優(yōu)化此類問題解決策略的建議.

圖1 題圖

(1)若小滑塊的初始高度h=0.9 m,求小滑塊到達(dá)B點時速度v0的大小;

(2)若小球能完成整個運動過程,求h的最小值hmin;

(3)若小球恰好能過最高點E,且三棱柱G的位置上下可調(diào),求落地點Q與F點的水平距離x的最大值xmax.

1 多過程問題的命題特征與評價功能

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)所制定的命題原則,多過程計算題依托具體的測試目標(biāo)與任務(wù)情境,選擇具有代表性的核心物理概念、規(guī)律、思想和方法等內(nèi)容設(shè)計試題[1],聚焦核心知識,指向具體問題的解決.

1.1 基于測試目標(biāo)與任務(wù)情境創(chuàng)設(shè)問題

以學(xué)生熟悉的高中物理常見的運動形式(勻變速直線運動、豎直平面內(nèi)圓周運動、平拋運動等)為任務(wù)情境,以考查動力學(xué)規(guī)律與功能關(guān)系為測試目標(biāo),如表1所示,建立具有一定邏輯結(jié)構(gòu)順序與層次的問題載體,以此對學(xué)生的物理核心素養(yǎng)與處理綜合性問題的能力展開考查.

表1 測試目標(biāo)與任務(wù)情境

1.2 聚焦功能關(guān)系與動力學(xué)規(guī)律解決問題

根據(jù)測試目標(biāo)與任務(wù)情境解讀問題的要素,關(guān)聯(lián)用于問題解決的物理知識與方法(以功能關(guān)系與動力學(xué)規(guī)律所涉及的核心概念、模型建構(gòu)、規(guī)律運用)為主要工具,注重考查學(xué)生對于答題邏輯結(jié)構(gòu)的生成與建立,如表2所示.

表2 試題答案與問題解決的工具

1.3 基于學(xué)業(yè)質(zhì)量水平評價物理學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成

多過程問題的命題多數(shù)是基于高中物理教學(xué)實踐中所關(guān)聯(lián)的運動情境、力學(xué)模型、功能轉(zhuǎn)化的過程等核心要素,通過這些要素的內(nèi)在聯(lián)系與物理特征設(shè)計出指向分析物體運動、受力與功能關(guān)系的具體問題,并結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量水平3、4相關(guān)指標(biāo)與要求來評價學(xué)生在解決該問題的過程中其物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況[1],如表3所示.

表3 物理學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的達(dá)成情況

2 多過程問題的解決策略與優(yōu)化

多過程問題涉及高中物理的動力學(xué)原理、問題解決的物理規(guī)律與方法、問題結(jié)論的數(shù)學(xué)分析與分類討論等方面,綜合性較強.解決該問題需要從冗長的題干中提取有效信息,并將所得信息關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的知識點,從定性和定量兩個方面對相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論[2].在問題解決過程中要注重學(xué)生證據(jù)意識的培養(yǎng),優(yōu)化問題解決的策略與方法,從心理上逐步減弱學(xué)生面對綜合性問題時的膽怯與回避心態(tài),增強學(xué)生解決大題、難題的信心與勇氣.

2.1 整體把握 創(chuàng)設(shè)問題解決的主線思路

分析問題思路不清晰往往是耽誤學(xué)生解決多過程問題時間的主要因素.筆者在教學(xué)實踐中對該題的分析思路總結(jié)為“信息獲取→情境分析→模型建構(gòu)→數(shù)學(xué)分析”4個環(huán)節(jié),創(chuàng)建問題解決的科學(xué)思維過程,如圖2所示,引導(dǎo)學(xué)生把握解決問題的正確思維方式,突破問題解決的要點與難點.

圖2 解決多過程計算題的科學(xué)思維過程

(1)信息獲取.研讀題干內(nèi)容,獲取問題研究對象、過程以及對應(yīng)條件要素所限定的物理環(huán)境.

(2)情境分析.根據(jù)所獲取的題干信息明確物體的運動過程、各個過程中的受力分析,從而獲取描述物體運動的物理量、所受合力大小與方向,并對整過程或者分過程的做功情況予以確定.

(3)模型建構(gòu).由運動、受力及做功情況明確構(gòu)建相應(yīng)的動力學(xué)模型,并根據(jù)動力學(xué)規(guī)律與功能關(guān)系構(gòu)建用于定量解析問題的方程、函數(shù)或者不等式等.

(4)數(shù)學(xué)分析.對所建立的定量關(guān)系式進(jìn)行分析與討論,在基于問題物理本質(zhì)的基礎(chǔ)上運用數(shù)學(xué)方法獲取科學(xué)規(guī)范的結(jié)論.

2.2 模型建構(gòu) 明確過程分析的關(guān)鍵要素

模型建構(gòu)是解決物理問題的關(guān)鍵要素,而過程分析則是進(jìn)行模型建構(gòu)的重要前提.對研究對象在運動過程中的運動形式、受力情況、做功與能量變化情況等要點(表4)有明確的認(rèn)識與定位,能夠充分助力解決問題所需物理模型的建構(gòu),并結(jié)合相關(guān)的物理規(guī)律實現(xiàn)對問題的定量解析.

表4 過程分析的要點呈現(xiàn)

2.3 推理論證 生成科學(xué)客觀的事實結(jié)論

多過程問題最大的難點在于構(gòu)成運動的各個過程并不是獨立的,而是相互關(guān)聯(lián)的.因此對于單一運動過程的分析往往不能充分實現(xiàn)對問題的解決,而是需要對研究對象所參與的各個過程有整體的認(rèn)識.因此在解決這樣的問題時,不僅需要學(xué)生具備建構(gòu)模型、分析計算的能力,還需要在對已有過程分析論證的基礎(chǔ)上對新的問題進(jìn)行預(yù)測、描述、解釋,在基于規(guī)律運用與深化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對研究問題的分析論證,從而獲得嚴(yán)謹(jǐn)客觀的事實結(jié)論.例如對該題第(3)問平拋運動水平位移最大值的求解可基于猜想預(yù)測、描述解釋、推理論證的過程獲取可靠的事實結(jié)論,如圖3所示.

圖3 問題解決的推理論證過程

3 結(jié)束語

多過程問題承載了高中階段對學(xué)生綜合能力水平與學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成目標(biāo)的考查要求,同時也是促進(jìn)學(xué)生綜合能力水平與學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的重要資源.在實際教學(xué)中,教師在把握該類問題在選考評價體系中的定位與導(dǎo)向的前提下,更要基于其評價功能充分發(fā)掘蘊含其中的概念、規(guī)律、方法等方面的資源要素,助力高中物理教學(xué)的提升與深化.