楊思鋒

摘要：學(xué)科核心素養(yǎng)是國(guó)家教育培養(yǎng)的總目標(biāo)，而高考則承擔(dān)著選拔人才和引領(lǐng)教學(xué)的任務(wù)。高考試題中體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)是高考命題的新趨勢(shì)。本文以全國(guó)統(tǒng)考物理高考試題為例，分析和體會(huì)其中的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理??高考??學(xué)科核心素養(yǎng)??分析和體會(huì)

2017年底，國(guó)家正式頒發(fā)了普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）。相比于實(shí)驗(yàn)稿的課程標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)提出了“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”和“學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平（標(biāo)準(zhǔn)）”，并明確指出學(xué)科核心素養(yǎng)是國(guó)家教育目的在各學(xué)科的具體表現(xiàn)，學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平則是與核心素養(yǎng)直接相關(guān)的、各學(xué)科的教學(xué)要求和考查評(píng)價(jià)要求。比如，4級(jí)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平（標(biāo)準(zhǔn)）就是物理學(xué)科等級(jí)性學(xué)業(yè)考試（也即高考的性質(zhì)）的水平要求。

從高考的性質(zhì)、任務(wù)看，它承擔(dān)著選拔人才和引導(dǎo)教學(xué)不斷改進(jìn)兩方面的任務(wù)。即高考試題的形式和考查要求要以學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行立意，以此有效考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平;同時(shí)，又給廣大教師如何開(kāi)展課堂教學(xué)、不斷改進(jìn)教學(xué)提供明確的引領(lǐng)。那么，其中一個(gè)重要的問(wèn)題，就是我們必須能夠運(yùn)用學(xué)科核心素養(yǎng)的觀點(diǎn)對(duì)高考試題進(jìn)行正確、合理的認(rèn)識(shí)。這既要求我們教師有扎實(shí)、全面的學(xué)科專業(yè)知識(shí)水平，又需要我們不斷地學(xué)習(xí)國(guó)家層面的課程理論、政策等。下面的分析論述，就是基于此進(jìn)行的。

一、近幾年全國(guó)高考物理試題的變化特點(diǎn)

整體上分析，近幾年來(lái)，國(guó)家統(tǒng)考高考試題不再追求“高難度、新奇”的試題形式，從指導(dǎo)思想上也不再期望通過(guò)類似做法對(duì)考生的理科學(xué)習(xí)水平層次進(jìn)行區(qū)分。這一判斷也包括物理實(shí)驗(yàn)試題的變化和發(fā)展。比如：過(guò)去的實(shí)驗(yàn)試題追求對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上奇思妙想的表現(xiàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作層面技巧的考查、對(duì)新的實(shí)驗(yàn)手段應(yīng)用（如傳感器的應(yīng)用）的考查。而現(xiàn)在的高考實(shí)驗(yàn)試題，已經(jīng)不把這些方面直接作為考查要求進(jìn)行呈現(xiàn)。

筆者認(rèn)為，現(xiàn)在的物理試題命制遵循以下原則：什么知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是起到基礎(chǔ)性和支撐性作用的;哪些思考、處理具體物理問(wèn)題的方法（包括做法）是在一般層面上對(duì)學(xué)生的發(fā)展有普遍價(jià)值的;哪些能力要求對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是必備的和關(guān)鍵的……這基本就是課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的定位。

進(jìn)一步細(xì)致地說(shuō)明如下。

試卷整體上追求大的知識(shí)內(nèi)容覆蓋面，其表現(xiàn)就是每一道試題都具有一定的綜合性。具體在選擇題中，在強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)進(jìn)行定性考查的同時(shí)，關(guān)注對(duì)過(guò)程性分析和數(shù)學(xué)表達(dá)的半定量要求（即所謂定量和半定量的考查）;在實(shí)驗(yàn)試題中，首先強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理性的知識(shí)要求，以及實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)上的系統(tǒng)誤差處理;對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表達(dá)、結(jié)合知識(shí)內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算（本質(zhì)上是減小偶然誤差的影響）;現(xiàn)在，試題還嘗試基于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，進(jìn)行一些應(yīng)用的考查。（這幾個(gè)方面基本上應(yīng)該是中學(xué)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)）在計(jì)算題中，首先追求對(duì)物理學(xué)學(xué)習(xí)水平的全面考查。這包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)觀念、概念的考查，牛頓力學(xué)諸定理、定律的考查，功能關(guān)系、守恒及其轉(zhuǎn)化的考查，動(dòng)量轉(zhuǎn)化及其守恒的考查（這是考查的立意所在）。其次是考查能否選擇合理有效的定理、定律（定性考查）。再次是全面細(xì)致考查“受力分析的全面性、力的合成和分解的正確性、各個(gè)物理量數(shù)學(xué)表達(dá)的準(zhǔn)確性”。最后就是獨(dú)立方程的選擇和表達(dá)，正確、規(guī)范的解題過(guò)程和對(duì)結(jié)果的合理表達(dá)。以上是學(xué)習(xí)物理學(xué)的全部要求，是判斷一個(gè)人學(xué)習(xí)能力水平的基本依據(jù)。

上面的說(shuō)明，基本上就是現(xiàn)在物理學(xué)科核心素養(yǎng)四個(gè)層面的內(nèi)涵表現(xiàn)。

二、用核心素養(yǎng)的觀點(diǎn)分析幾個(gè)典型的物理高考試題

（1）2018年的幾個(gè)典型試題分析

題18?如右圖，abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長(zhǎng)度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點(diǎn)處從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g。小球從a點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)，機(jī)械能的增量為（??）

A.2mgR?????B.4mgR

C.5mgRD.6mgR

【說(shuō)明】本題作為較難的試題放在較后面的位置。其難度表現(xiàn)首先是術(shù)語(yǔ)的使用，如“軌道（實(shí)體）和軌跡（數(shù)學(xué)圖像）”;其次是小球運(yùn)動(dòng)軌跡的清晰物理圖像。不同的運(yùn)動(dòng)階段其運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律、小球受力及力做功情況，做功后以什么形式的機(jī)械能存在，軌跡的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)什么樣的物理狀態(tài)等，這些定性的考查都屬于物理觀念的內(nèi)涵要求。試題的表述就是所謂試題的情景。前面的說(shuō)明能反映出本試題較為復(fù)雜的問(wèn)題情景。（新課標(biāo)中，各質(zhì)量水平的劃分，就是基于問(wèn)題情景的復(fù)雜程度進(jìn)行的）

題21?圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面，已知平面b上的電勢(shì)為2 V。一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV，從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV。下列說(shuō)法正確的是（??）

A.平面c上的電勢(shì)為零

B.該電子可能到達(dá)不了平面f

C.該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí)，其電勢(shì)能為4 eV

D.該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍

【說(shuō)明】首先從物理觀念層面看，圖示是勻強(qiáng)電場(chǎng)中間距相等的一組等勢(shì)面。由于電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于等勢(shì)面，于是知道電場(chǎng)強(qiáng)度沿水平方向;又因電子從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV，所以知電場(chǎng)方向水平向左;根據(jù)φb=2 V，就可以確定每組等勢(shì)面的電勢(shì)大小;由試題情景可以知道，電子是從左向右運(yùn)動(dòng)的，一般假設(shè)是斜向右上方（或右下方）運(yùn)動(dòng)，那么，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電子要克服電場(chǎng)力做功，即消耗自身動(dòng)能而轉(zhuǎn)化為靜電勢(shì)能;再依據(jù)牛頓第二定律知，電子在水平方向的分速度就越來(lái)越小，這樣一般情況下，電子是不能到達(dá)平面f的（這里需要定量分析）。

由以上分析可見(jiàn)，科學(xué)思維的要求自然反映于其中。而科學(xué)思維還有更進(jìn)一步的細(xì)致要求，如：根據(jù)靜電勢(shì)能（和電勢(shì)）的規(guī)定，有Ep=-eφ ;運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電子克服靜電力做了多少功，就說(shuō)明有多少動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了電勢(shì)能;等等。

從上述分析中可以看出，雖然所有的考查要求都是物理觀念和科學(xué)思維的基本內(nèi)涵，但是一些觀念性，即科學(xué)思維性的要求對(duì)高中生來(lái)說(shuō)可能就過(guò)高了，如“一般假設(shè)是斜向右上方，……”（這一判斷需要專業(yè)知識(shí)的水平，也得到了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的支撐）

題22?如圖（a），一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤;一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊;托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置，簡(jiǎn)化為圖中的指針。

現(xiàn)要測(cè)量圖（a）中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒(méi)有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm;當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖（b）所示，其讀數(shù)為???cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為????N/m（保留3位有效數(shù)字）。

【說(shuō)明】這種主尺和游標(biāo)尺配合的測(cè)量長(zhǎng)度的方法在實(shí)際測(cè)量時(shí)較為普遍，游標(biāo)卡尺只是這種方法的具體運(yùn)用，也就是說(shuō)實(shí)驗(yàn)的表述更具有原理性質(zhì)。關(guān)于其讀數(shù)方法，我們也可以從實(shí)驗(yàn)原理層面加以說(shuō)明：主尺是1 mm分度，游標(biāo)尺是20個(gè)分度代表19 mm，即每一分度對(duì)應(yīng)1920 mm。這樣一來(lái)，圖中示數(shù)便可得出

這種運(yùn)算過(guò)程，相比于什么游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法的精度記憶要更有知識(shí)性一些，而且具有更普遍的意義。

（2）2019年全國(guó)物理統(tǒng)考試題分析

題21?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(yùn)動(dòng)，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實(shí)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(guò)程，其a–x關(guān)系如圖中虛線所示，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（??）

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(guò)程中的最大動(dòng)能是P的4倍

D.Q下落過(guò)程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

【說(shuō)明】本題是和2018年對(duì)應(yīng)的考查要求很高的試題。從物理觀念層面看，要求學(xué)生知道：①對(duì)于星球，其表面的重力加速度為g=GMR2;②坐標(biāo)系中圖線的物理意義：當(dāng) x=0 時(shí)，此時(shí)的加速度值就是該星球表面處的重力加速度g;當(dāng)a=0時(shí)，對(duì)應(yīng)問(wèn)題達(dá)到了最大速度狀態(tài)。③物體下降過(guò)程中，物體與彈簧組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒。④星球的密度ρ∝MR2。而科學(xué)思維的要求，基本就是一般物理過(guò)程的數(shù)學(xué)表達(dá)。這種考查水平，雖然要求很高，但是符合高中生的知識(shí)能力水平。

題23?某同學(xué)要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖（a）所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)（虛線框內(nèi)是改裝后的電表）。

（1）根據(jù)圖（a）和題給條件，將（b）中的實(shí)物連接。

（2）當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0 mA時(shí)，微安表的指針位置如圖（c）所示，由此可以推測(cè)出改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是????。（填正確答案標(biāo)號(hào)）

A.18 mAB.21 mA

C.25 mAD.28 mA

（3）產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因可能是????。（填正確答案標(biāo)號(hào)）

A.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1 200 Ω

B.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1 200 Ω

C.R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小

D.R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大

（4）要達(dá)到預(yù)期目的，無(wú)論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k=????。

【說(shuō)明】試題對(duì)物理觀念的要求，就是本實(shí)驗(yàn)原理：小量程電流表的改裝辦法。即給表頭串聯(lián)一個(gè)小電阻（包括其阻值大小的計(jì)算）。

其他的要求，就是根據(jù)試題的具體情況，將實(shí)驗(yàn)原理用數(shù)學(xué)關(guān)系式表達(dá)出來(lái)。這是科學(xué)思維層面的要求，也是科學(xué)探究的內(nèi)涵。

以上案例分析，基本上能夠說(shuō)明全國(guó)高考物理試題的命制思想，及其逐年的變化趨勢(shì)。如果我們對(duì)兩年以來(lái)的計(jì)算題、選修模塊試題進(jìn)行分析，同樣能發(fā)現(xiàn)相同的命制和變化特點(diǎn)。

上面運(yùn)用核心素養(yǎng)的觀點(diǎn)對(duì)試題進(jìn)行分析的策略同樣適用于日常的教學(xué)過(guò)程。課堂教學(xué)和考試評(píng)價(jià)，是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)的主要途徑，這是時(shí)代賦予我們的任務(wù)，也是專業(yè)化工作的要求和體現(xiàn)。

責(zé)任編輯：黃大燦