朱柏樹(shù)

(東臺(tái)市教師發(fā)展中心,江蘇 鹽城 224200)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)與2003年版相比,不僅凝練了高中物理核心素養(yǎng),而且增加了高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)水平考試命題建議.學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量劃分為不同水平,描述了不同水平學(xué)習(xí)結(jié)果的具體表現(xiàn),并明確學(xué)生完成高中物理學(xué)習(xí)任務(wù)后,學(xué)科核心素養(yǎng)應(yīng)達(dá)到的水平,對(duì)高中物理學(xué)業(yè)水平考試提出建議,為階段性考試、學(xué)業(yè)水平考試和升學(xué)考試命題提供重要依據(jù).2018年是《標(biāo)準(zhǔn)》頒布后首次高考,從各地高考試題呈現(xiàn)的特點(diǎn)來(lái)看,命題者依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和要求,積極探索創(chuàng)設(shè)類型多樣、具有一定復(fù)雜程度的真實(shí)情境作為試題的任務(wù)情境,力求從“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)維度來(lái)甄別學(xué)生高中物理的學(xué)業(yè)水平.本文選取2018年江蘇省和北京市高考試卷中兩道同類型選擇題,以《標(biāo)準(zhǔn)》中“學(xué)業(yè)質(zhì)量”和“命題建議”的相關(guān)內(nèi)容為依據(jù),根據(jù)高考對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)相關(guān)維度水平的要求,從試題情境和對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)考查兩個(gè)方面分析兩道試題的命題特點(diǎn).

1 原題呈現(xiàn)

題目1.(2018年江蘇物理卷第3題)某彈射管每次彈出的小球速度相等.在沿光滑豎直軌道自由下落過(guò)程中,該彈射管保持水平,先后彈出兩只小球.忽略空氣阻力,兩只小球落到水平地面的

(A) 時(shí)刻相同,地點(diǎn)相同.

(B) 時(shí)刻相同,地點(diǎn)不同.

(C) 時(shí)刻不同,地點(diǎn)相同.

(D) 時(shí)刻不同,地點(diǎn)不同.

答案:(B).

題目2.(2018年北京理綜卷第20題)根據(jù)高中所學(xué)知識(shí)可知,做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球,將落在正下方位置.但實(shí)際上,赤道上方200 m處無(wú)初速下落的小球?qū)⒙湓谡路轿恢闷珫|約6 cm處.這一現(xiàn)象可解釋為,除重力外,由于地球自轉(zhuǎn),下落過(guò)程小球還受到一個(gè)水平向東的“力”,該“力”與豎直方向的速度大小成正比.現(xiàn)將小球從赤道地面豎直上拋,考慮對(duì)稱性,上升過(guò)程該“力”水平向西,則小球

(A) 到最高點(diǎn)時(shí),水平方向的加速度和速度均為0.

(B) 到最高點(diǎn)時(shí),水平方向的加速度和速度均不為0.

(C) 落地點(diǎn)在拋出點(diǎn)東側(cè).

(D) 落地點(diǎn)在拋出點(diǎn)西側(cè).

答案:(D).

2 試題情境

情境化試題在考試中得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注,一些國(guó)際性測(cè)評(píng)項(xiàng)目如PISA等,在其考試中主要使用此類試題.近年來(lái),情境化試題在高考等選拔考試中得到重視和應(yīng)用.《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,要探索設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問(wèn)題情境,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)綜合解決實(shí)際問(wèn)題能力的考查,以區(qū)分學(xué)生物理核心素養(yǎng)的水平.[1]情境化試題能檢測(cè)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用和獨(dú)立思考的能力,達(dá)成對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)考查的考試目標(biāo),發(fā)揮區(qū)分學(xué)生物理核心素養(yǎng)水平的評(píng)價(jià)功能.

情境化試題由試題立意、背景材料和情境任務(wù)3個(gè)要素構(gòu)成.[2]題目1和題目2的試題立意、背景材料和情境任務(wù)3要素分析見(jiàn)表1.

表1 題目1和題目2的試題立意、背景材料和情境任務(wù)

試題立意.試題立意體現(xiàn)試題的考查目標(biāo),是試題設(shè)計(jì)的基本思想.《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,高考試題立意要明確,要清楚地指向核心素養(yǎng)某個(gè)或多個(gè)維度,盡量明確到對(duì)具體核心素養(yǎng)的測(cè)試.[1]題目1和題目2均主要考查物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“物理觀念”“科學(xué)思維”兩個(gè)維度,其中,對(duì)“物理觀念”的考查是基礎(chǔ),對(duì)“科學(xué)思維”的考查是核心.在高中物理核心素養(yǎng)的4個(gè)維度中,對(duì)“物理觀念”的考查往往與對(duì)其他素養(yǎng)的考查相伴而生.

背景材料.背景材料是設(shè)計(jì)情境任務(wù)的基礎(chǔ),為考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力而建立起知識(shí)與生活實(shí)際的橋梁.背景材料的熟悉程度和復(fù)雜性是情境化試題兩種重要的指標(biāo),直接影響學(xué)生的知識(shí)的運(yùn)用與遷移水平.《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,考試內(nèi)容的任務(wù)情境應(yīng)符合學(xué)生心理發(fā)展和認(rèn)知規(guī)律,反映物理學(xué)科本質(zhì),密切聯(lián)系社會(huì)、科技和生活實(shí)際.[1]題目1和題目2的背景材料都是以落體運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的實(shí)踐性背景,涉及學(xué)生共有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),是不同學(xué)生群體所熟悉的背景,較好體現(xiàn)學(xué)生熟悉程度控制的合理性和公平性.題目1涉及兩個(gè)研究對(duì)象,它們做初速度不同的斜拋運(yùn)動(dòng);題目2只涉及一個(gè)研究對(duì)象,但它有3段不同的運(yùn)動(dòng)階段,且題中提供新的信息——沿水平方向大小變化的“作用力”.相比較而言,題目2的陌生度和情境復(fù)雜度略大于題目1.

情境任務(wù).情境任務(wù)以試題立意為指導(dǎo),設(shè)計(jì)特定的具體任務(wù),提供給學(xué)生一個(gè)待解決的問(wèn)題.情境任務(wù)緊扣考查目標(biāo),是背景材料和試題立意的銜接點(diǎn),直接體現(xiàn)試題的立意.《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,試題設(shè)問(wèn)的角度及方式要科學(xué)、可信、靈活,符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和能力水平;選擇題要圍繞一個(gè)中心,選擇項(xiàng)要具有較強(qiáng)的干擾性.[1]題目1和2為單項(xiàng)選擇題,均圍繞拋體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程這一中心設(shè)置情境任務(wù),考查曲線運(yùn)動(dòng)處理方法,問(wèn)題指向?qū)W生熟知的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、位置和加速度等基本力學(xué)量.題目1將判斷落地時(shí)刻和位置的兩個(gè)問(wèn)題組合為4個(gè)選項(xiàng),用組合選項(xiàng)的方式來(lái)增加試題的難度,各選項(xiàng)結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度基本一致;題目2將對(duì)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷和落點(diǎn)位置判斷的兩個(gè)問(wèn)題分開(kāi),獨(dú)立成兩組選項(xiàng),用單項(xiàng)選擇題以獨(dú)立選項(xiàng)的方式來(lái)降低試題的難度.

3 學(xué)業(yè)質(zhì)量

《標(biāo)準(zhǔn)》第5部分“學(xué)業(yè)質(zhì)量”中指出,高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量是依據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)責(zé)任與態(tài)度”4個(gè)方面及其水平,根據(jù)問(wèn)題情境的復(fù)雜程度、知識(shí)技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式或價(jià)值觀念的綜合程度,將高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量劃分為5級(jí)水平,每一級(jí)水平皆包含物理學(xué)科核心素養(yǎng)的4個(gè)方面,主要表現(xiàn)為學(xué)生在不同復(fù)雜程度情境中運(yùn)用重要概念、思維、方法和觀念等解決問(wèn)題的關(guān)鍵特征.高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量5級(jí)水平是高中學(xué)業(yè)水平考試的重要依據(jù),其中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4是用于高等學(xué)校招生錄取的學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試的命題依據(jù).[1]

《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,要從物理核心素養(yǎng)、試題情境和知識(shí)內(nèi)容的要求等方面科學(xué)合理地設(shè)計(jì)試題;可根據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平層次、試題情境的復(fù)雜性或新穎性、知識(shí)要求的深度或廣度等多方面來(lái)設(shè)計(jì)試題的難度,符合考試的目的要求.[1]

題目1和題目2主要考查高中物理核心素養(yǎng)中“物理觀念”“科學(xué)思維”兩個(gè)維度,下面依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)規(guī)定和要求,分別從這兩個(gè)維度對(duì)試題進(jìn)行分析.

3.1 物理觀念

《標(biāo)準(zhǔn)》中“附錄1 物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分”[1]的“物理觀念”水平劃分見(jiàn)表2,其中水平4是進(jìn)入高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的水平要求.

表2 物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“物理觀念”的水平劃分

《標(biāo)準(zhǔn)》第6部分的“命題建議”中指出,試題所涉及的知識(shí)內(nèi)容應(yīng)具有代表性,要根據(jù)考試目標(biāo),按照課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程內(nèi)容要求,抽取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(jì)試題.[1]為落實(shí)表2水平4中“具有清晰的物理觀念,能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象”和“能綜合應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題”的要求,題目1和題目2所考查概念、規(guī)律和方法的情況見(jiàn)表3.

表3 題目1和題目2對(duì)“物理觀念”水平4要求的落實(shí)情況

由表3可知,題目1和題目2幾乎涵蓋動(dòng)力學(xué)中重要的概念、規(guī)律和常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式,所考查的知識(shí)內(nèi)容具有廣泛性,知識(shí)結(jié)構(gòu)化程度高.兩題均涉及加速度等5個(gè)物理量、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等4個(gè)物理規(guī)律;涉及質(zhì)點(diǎn)等3種基本模型、等效等2種物理思想和運(yùn)動(dòng)合成與分解的物理方法;涉及勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等4種運(yùn)動(dòng)形式.解決問(wèn)題以加速度和牛頓第二定律為核心知識(shí),融合運(yùn)動(dòng)合成與分解的物理方法,體現(xiàn)物理建模和等效的物理思想,突出對(duì)高中物理核心主干知識(shí)和重要物理思想方法的考查.學(xué)生從“運(yùn)動(dòng)與相互作用”的視角解決兩題的認(rèn)知過(guò)程,能完整地映射出力學(xué)中“運(yùn)動(dòng)與相互運(yùn)動(dòng)”的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)與框架,顯現(xiàn)解決力學(xué)中這類實(shí)際問(wèn)題的思路和方法.

3.2 科學(xué)思維

《標(biāo)準(zhǔn)》中“附錄1 物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分”[1]的“科學(xué)思維”水平劃分見(jiàn)表4,其中水平4是進(jìn)入高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的水平要求.

表4 物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)思維”的水平劃分

題目1和題目2對(duì)“物理觀念”的考查是基礎(chǔ),對(duì)“科學(xué)思維”的考查才是試題考查的核心.在“科學(xué)思維”的4個(gè)要素中,兩題主要考查“模型建構(gòu)”和“科學(xué)推理”兩個(gè)要素.

3.2.1 模型建構(gòu)

上表水平4中“模型建構(gòu)”包含“研究對(duì)象”和“研究過(guò)程”兩個(gè)方面.題目1和2落實(shí)表4中“能將實(shí)際問(wèn)題中的對(duì)象和過(guò)程換成物理模型”要求情況見(jiàn)表5.

表5 題目1和題目2對(duì)“模型建構(gòu)”要求的落實(shí)情況

在“研究對(duì)象”方面,學(xué)生將小球轉(zhuǎn)化為質(zhì)點(diǎn)并不困難,但兩題所述情境都不是學(xué)生“熟悉的問(wèn)題情境”(表4中水平3對(duì)情境特性的描述),而是“實(shí)際問(wèn)題中的對(duì)象”,符合表4中水平4對(duì)情境特性的描述.

在“運(yùn)動(dòng)過(guò)程”方面,題目1中小球做斜拋運(yùn)動(dòng),題目2中小球做變加速曲線運(yùn)動(dòng),都不是學(xué)生熟悉的平拋運(yùn)動(dòng).學(xué)生要從小球運(yùn)動(dòng)的初始條件入手,以“物理觀念”相關(guān)概念、規(guī)律和方法為基礎(chǔ),經(jīng)歷“科學(xué)推理”過(guò)程,才能建立表5中小球在水平和豎直兩個(gè)方向分運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模型.因此,題目1和題目2中指向“運(yùn)動(dòng)過(guò)程”的模型建構(gòu)包含對(duì)物理知識(shí)運(yùn)用和推理能力兩方面的綜合考查.

3.2.2 科學(xué)推理

題目1和題目2中均確立“科學(xué)推理”為試題考查的核心.題目1“科學(xué)推理”過(guò)程思維導(dǎo)圖如圖1所示.

圖1 題目1推理過(guò)程的思維導(dǎo)圖

通過(guò)推理,由豎直方向推斷出兩小球同時(shí)落地,由水平方向推斷出先彈出的小球落點(diǎn)更遠(yuǎn).

題目1分析其中一只小球運(yùn)動(dòng)情況對(duì)學(xué)生不難,難在需要運(yùn)用運(yùn)動(dòng)分解的方法,形成圖1所示層級(jí)清晰、思維嚴(yán)密的推理過(guò)程,并分別從豎直和水平兩個(gè)方向判斷小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和落點(diǎn)位置.推理過(guò)程環(huán)環(huán)相扣、層次分明,學(xué)生需具備良好的邏輯思維能力和分析推理能力.

題目2中,小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為上升和下降兩個(gè)階段.上升階段,小球在豎直方向受重力作用,做勻減速直線運(yùn)動(dòng);水平方向受大小逐漸減小、方向向西的作用力,向西做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng).到最高點(diǎn)時(shí),小球豎直方向速度為0,加速度為g;水平方向速度最大,加速度為0.下降階段,小球在豎直方向受重力作用,做自由落體運(yùn)動(dòng);水平方向受大小逐漸增大、方向向東的作用力,向西做加速度逐漸增大的變加速運(yùn)動(dòng).上升和下降階段推理過(guò)程的思維導(dǎo)圖與圖1大同小異,在此不作重復(fù).其中,下降階段,小球水平方向的運(yùn)動(dòng)情況分析(小球是一直向西做減速運(yùn)動(dòng),還是先向西減速再向東加速)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,也是最終判定小球落定位置的依據(jù).要解決這個(gè)問(wèn)題,就要比較上升和下降兩階段小球在水平方向運(yùn)動(dòng)情況,而分析對(duì)比水平方向的變加速運(yùn)動(dòng)是個(gè)難點(diǎn),需要利用對(duì)稱思想對(duì)比分析上升和下降兩階段小球水平方向運(yùn)動(dòng),其推理過(guò)程思維導(dǎo)圖如圖2所示.

圖2 題目2比較上升和下降階段水平方向運(yùn)動(dòng)的思維導(dǎo)圖

通過(guò)推理得出落地時(shí)小球水平方向速度恰好減為0,則上升和下降過(guò)程中小球在水平方向一直向西運(yùn)動(dòng),小球的落點(diǎn)在拋出點(diǎn)西側(cè).

4 結(jié)束語(yǔ)

高考創(chuàng)設(shè)類型多樣、具有一定復(fù)雜程度的真實(shí)情境作為試題的任務(wù)情境,試題立意明確指向物理學(xué)科核心素養(yǎng),關(guān)注學(xué)生對(duì)物理學(xué)科具體內(nèi)容的掌握情況以及學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的不同表現(xiàn),關(guān)注物理學(xué)科核心素養(yǎng)各維度的不同特征及要求,關(guān)注物理學(xué)科核心素養(yǎng)的整體性與綜合性,就能通過(guò)學(xué)生應(yīng)對(duì)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)情境時(shí)的表現(xiàn),衡量學(xué)生將情境與知識(shí)相聯(lián)系解決實(shí)際問(wèn)題的能力,落實(shí)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查,區(qū)分學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)各維度的水平,達(dá)成檢測(cè)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考試目標(biāo).