季超群

（衢州市教育局教研室，浙江衢州 324000）

教育部考試中心發(fā)布的《中國高考評(píng)價(jià)體系》一書中提出了“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”高考綜合評(píng)價(jià)體系.其中能力是學(xué)科核心素養(yǎng)中的關(guān)鍵能力，它是指：“對(duì)即將進(jìn)入高等學(xué)校的學(xué)習(xí)者在面對(duì)與學(xué)科相關(guān)的生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時(shí)，高質(zhì)量地認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力.高考評(píng)價(jià)體系確立了符合考試評(píng)價(jià)規(guī)律的3 個(gè)方面的關(guān)鍵能力群：第1方面是以認(rèn)識(shí)世界為核心的知識(shí)獲取能力群；第2方面是以解決實(shí)際問題為核心的實(shí)踐操作能力群；第3 方面是涵蓋了各種關(guān)鍵思維能力的思維認(rèn)知能力群.”［1］根據(jù)高考的特征，高考評(píng)價(jià)體系將這3個(gè)方面關(guān)鍵能力的發(fā)展水平作為主要考查內(nèi)容，以區(qū)分學(xué)生綜合能力水平的高低，引導(dǎo)基礎(chǔ)教育對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng).

1 關(guān)鍵能力與情境

1.1 知識(shí)獲取能力群

“知識(shí)獲取能力”是指學(xué)習(xí)者在面對(duì)與學(xué)科相關(guān)的生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時(shí)，在客觀描述世界、科學(xué)解釋世界的過程中表現(xiàn)出的穩(wěn)定的個(gè)性心理特征，是個(gè)體認(rèn)識(shí)世界、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)所必須具備的關(guān)鍵能力.主要包括：語言解碼能力、符號(hào)理解能力、閱讀理解能力、信息搜索能力、信息整理能力等等.

1.2 實(shí)踐操作能力群

“實(shí)踐操作能力”是指學(xué)習(xí)者在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時(shí)，進(jìn)行學(xué)以致用的學(xué)科認(rèn)知操作和行動(dòng)操作的過程中表現(xiàn)出的穩(wěn)定的個(gè)性心理特征，是理論聯(lián)系實(shí)際所必須具備的能力基礎(chǔ).主要包括：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力、信息轉(zhuǎn)化能力、動(dòng)手操作能力、應(yīng)用寫作能力、語言表達(dá)能力等等.

1.3 思維認(rèn)知能力群

“思維認(rèn)知能力”是指學(xué)習(xí)者在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時(shí)，進(jìn)行學(xué)科認(rèn)知加工的過程中表現(xiàn)出的穩(wěn)定的個(gè)性心理特征；是學(xué)習(xí)者在秉持科學(xué)態(tài)度，運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦硇运季S和豐富的感性思維，發(fā)現(xiàn)新問題、運(yùn)用新方法、解決新問題、獲得新結(jié)論的過程中表現(xiàn)出來的思維能力；是激發(fā)個(gè)體好奇心、想象力、塑造創(chuàng)新人格所必須具備的能力基礎(chǔ).主要包括：形象思維能力、抽象思維能力、歸納概括能力、演繹推理能力、批判性思維能力、辯證思維能力等等.［2］

1.4 情境

高考評(píng)價(jià)體系中所指的“情境”即“問題情境”，指的是真實(shí)的問題背景，是以問題或任務(wù)為中心構(gòu)成的活動(dòng)場域.“情境活動(dòng)”是指人們?cè)谇榫持兴M(jìn)行的解決問題或完成任務(wù)的活動(dòng).根據(jù)目前高考的考查方式，高考內(nèi)容的問題情境是通過以文字與符號(hào)描述的方式，即紙筆形式進(jìn)行建構(gòu)的，而情境活動(dòng)也同樣是通過以文字與符號(hào)描述的形式進(jìn)行的.［3］

2 教學(xué)策略

針對(duì)高考評(píng)價(jià)體系中“知識(shí)獲取能力，實(shí)踐操作能力，思維認(rèn)知能力”的能力群，2022年1月浙江省物理選考卷很好地落實(shí)了這3方面能力群考查.通過對(duì)其中2道物理選考題考查的詮釋，提出教學(xué)策略如圖1所示.

圖1

解構(gòu)化策略是指對(duì)真實(shí)情境試題的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容等通過閱讀題設(shè)，將關(guān)鍵文字、符號(hào)、表格、圖像（表）等信息進(jìn)行提取并分解剖析的策略，通過強(qiáng)化解構(gòu)化策略來提升知識(shí)獲取能力的目的；程序化策略是指對(duì)真實(shí)情境試題按一定順序?qū)㈥P(guān)聯(lián)內(nèi)容進(jìn)行有序科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、信息轉(zhuǎn)化、語言表達(dá)的策略.通過規(guī)范程序化策略來達(dá)到提升操作實(shí)踐能力的目的；邏輯化策略是指對(duì)真實(shí)情境試題通過模型構(gòu)建、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維活動(dòng)進(jìn)行認(rèn)知的策略，通過強(qiáng)化邏輯化策略來達(dá)到提升思維認(rèn)知能力的目的.解構(gòu)化策略是關(guān)聯(lián)問題的前提，邏輯化策略是分析問題的核心，程序化策略是梳理問題的關(guān)鍵，三者不可分割.

3 典型試題剖析

例1.小明同學(xué)根據(jù)圖1 的電路連接器材來“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”.實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變合金絲甲接入電路的長度l來調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，使電流表的讀數(shù)I達(dá)到某一相同值時(shí)記錄電壓表的示數(shù)U，從而得到多個(gè)的值，作出圖像，如圖4所示.

圖4

（1）在實(shí)驗(yàn)中使用的是__________（選填“0～20Ω”或“0～200Ω”）的滑動(dòng)變阻器.

（2）在某次測量時(shí)，電壓表的指針位置如圖3所示，則讀數(shù)U=_________V.

圖3

（3）已知合金絲甲的橫截面積為7.0×10-8m2，則合金絲甲的電阻率為_________Ω·m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）.

（4）圖4中圖線b是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后采用同樣的方法獲得的_l圖像，由圖4可知合金絲甲的橫截面積________（選填“大于”“等于”或“小于”）合金絲乙的橫截面積.

解構(gòu)化策略.由題設(shè)解構(gòu)如下：（1）圖2實(shí)驗(yàn)方案為伏安法測電阻，安培表內(nèi)接；（2）圖3 中l(wèi)圖像物理含義是什么？（3）由題設(shè)和圖3可知，以電阻為橋梁建立各物理量的關(guān)系為→R←.

圖2

邏輯化策略.提出質(zhì)疑：（1）通常伏安法測金屬絲電阻采用安培表外接法，因?yàn)榻饘俳z電阻比較小，可與安培表的電阻相比較，既然這樣此題為何還采用安培表內(nèi)接法呢？（2）測得金屬絲的電阻率理論值與其真實(shí)值是否不同呢？（3）安培表的電阻究竟是否可以求出呢？（4）若用安培表外接法，測得金屬絲的電阻率理論值與其真實(shí)值是否不同呢？

圖5

若選用安培表外接，測出金屬絲電阻率的理論值與真實(shí)值是否相同呢？（答案不相同）讀者可自行分析.

通過上述分析，學(xué)生不僅知其然，而且還知其所以然，學(xué)生的認(rèn)知思維得到提升.

例2.如圖6為研究光電效應(yīng)的裝置示意圖，該裝置可用于分析光子的信息.在xOy平面（紙面）內(nèi)，垂直紙面的金屬薄板M、N 與y軸平行放置，板N 中間有一小孔O.有一由x軸、y軸和以O(shè)為圓心、圓心角為90°的半徑不同的兩條圓弧所圍的區(qū)域Ⅰ，整個(gè)區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在大小可調(diào)、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B1、磁感線與圓弧平行且逆時(shí)針方向的磁場.區(qū)域Ⅰ右側(cè)還有一左邊界與y軸平行且相距為l、下邊界與x軸重合的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ，其寬度為a，長度足夠長，其中的磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào).光電子從板M 逸出后經(jīng)極板間電壓U加速（板間電場視為勻強(qiáng)電場），調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度，使電子恰好打在坐標(biāo)為（a+2l，0）的點(diǎn)上，被置于該處的探測器接收.已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e、逸出功為W0，普朗克常量為h.忽略電子的重力及電子間的作用力.當(dāng)頻率為ν的光照射板M 時(shí)有光電子逸出.

圖6 光電效應(yīng)裝置示意圖

（1）求逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm，并求光電子從O點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)速度v0的大小范圍；

（3）為了使從O點(diǎn)以各種大小和方向的速度射向區(qū)域Ⅰ的電子都能被探測到，需要調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度E和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2，求E的最大值和B2的最大值.

解構(gòu)化策略.由題設(shè)解構(gòu)如下：（1）金屬薄板M 因光電效應(yīng)逸出電子；（2）電子在金屬薄板M、N之間的電場中運(yùn)動(dòng)；（3）電子在兩條圓弧所圍的電磁場Ⅰ區(qū)域運(yùn)動(dòng)；（4）電子在有界磁場Ⅱ區(qū)域運(yùn)動(dòng)；（5）電子在幾個(gè)無電場無磁場的區(qū)域運(yùn)動(dòng).

運(yùn)動(dòng)涉及光電效應(yīng)規(guī)律、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律、帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律、無電場無磁場中直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等知識(shí).

邏輯化策略.提出質(zhì)疑：（1）因光電效應(yīng)現(xiàn)象，電子從M 板逸出時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（位置和速度）如何呢？（2）具備什么條件的電子可能經(jīng)電場加速偏轉(zhuǎn)后，從O點(diǎn)射入第一象限內(nèi)呢？（3）電子進(jìn)入Ⅰ區(qū)域?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？（4）滿足什么條件，Ⅰ區(qū)域中電場強(qiáng)度E和Ⅱ區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度B2最大呢？

圖7

若從B點(diǎn)逸出的電子速度大小也為vm，只有電子速度方向與豎直方向成某一角度時(shí)，有可能經(jīng)O點(diǎn)射入第一象限內(nèi)；若從O1點(diǎn)逸出電子的速度大小也為vm，只能沿x軸方向，有電場加速沿x軸正方向運(yùn)動(dòng).

同理，如圖8 所示，若逸出電子的速度大小v1＜vm時(shí)，電子逸出的位置在O1A范圍內(nèi)有可能經(jīng)O點(diǎn)射入第一象限內(nèi).也就是說，只有在O1A范圍內(nèi)的逸出的電子才有可能經(jīng)O點(diǎn)射入第一象限內(nèi).

圖8

如圖9所示，從O點(diǎn)射入的電子，進(jìn)入Ⅰ區(qū)域，有的電子將偏離紙面所在平面向內(nèi)（或外）運(yùn)動(dòng)（圖中未畫出），偏離紙面的電子不可能打在坐標(biāo)為（a+2l，0）點(diǎn)上；有的電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這些電子受到電場力和洛倫茲力的大小相等、方向相反，該速度大小的電子經(jīng)磁場B2后離開Ⅱ區(qū)域右邊界，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)x軸的不同位置，只有射入B2磁場的電子速度方向與x軸正方向的夾角和射出B2磁場的電子速度方向與x負(fù)方向的夾角相等的電子方能打在坐標(biāo)為（a+2l，0）點(diǎn)上，被探測器接收（沿x方向運(yùn)動(dòng)的電子除外）.

圖9

改變Ⅰ區(qū)域中電場強(qiáng)度E可以選出速率不同的電子，改變Ⅱ區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度B2大小可以選出某一特定方向的電子.

電子在Ⅰ區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以滿足速度選擇器的要求Ee=ev0B1.若電子要打在坐標(biāo)（a+2l，0）點(diǎn)，則從O點(diǎn)射入的電子速度大小和方向需確定，故從金屬薄板M 逸出的電子位置和速度也就確定了.

綜合上述：金屬板M、N 之間的電場使電子做勻變速運(yùn)動(dòng)，只有滿足在一定范圍內(nèi)和一定速度的電子能從O點(diǎn)進(jìn)入第一象限；在Ⅰ區(qū)域構(gòu)建勻速直線運(yùn)動(dòng)模型；在Ⅱ區(qū)域構(gòu)建勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型，只有滿足一定角度的電子通過Ⅱ區(qū)域才會(huì)打在坐標(biāo)為（a+2l，0）的點(diǎn)上.

圖10

由上述分析可知：通過構(gòu)建模型、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維認(rèn)知過程，建立知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，提升思維認(rèn)知能力.

程序化策略.過程程序化：光電效應(yīng)→勻變速運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理→勻速運(yùn)動(dòng)、速度選擇器→Ⅱ區(qū)域勻速圓周運(yùn)動(dòng)、幾何關(guān)系確定角度→臨界條件確定.

4 教學(xué)思考

在教學(xué)中，面對(duì)真實(shí)情境試題，需對(duì)選取的情境進(jìn)行有效地識(shí)別，解構(gòu)問題結(jié)構(gòu)和內(nèi)容；通過推理、論證、質(zhì)疑、解釋等邏輯加工建立關(guān)系；驅(qū)動(dòng)執(zhí)行方程、計(jì)算、圖形等方式表達(dá)解決問題過程.

4.1 有效獲取與解構(gòu)信息

教學(xué)中面對(duì)一個(gè)情境問題，我們不僅從靜態(tài)角度獲取關(guān)鍵文字、符號(hào)、圖像（表）等顯性信息，更要從動(dòng)態(tài)角度、邏輯關(guān)聯(lián)角度去獲取與解構(gòu)有效的隱性信息.如例3中，M、N 之間的加速電場，Ⅰ區(qū)域有界電磁場，Ⅱ區(qū)域有界磁場，及Ⅱ區(qū)域邊界與O和探測點(diǎn)的距離等信息為靜態(tài)信息；電子在電場中做勻變速運(yùn)動(dòng)，在Ⅱ區(qū)域磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而兩區(qū)域中電子的運(yùn)動(dòng)等信息為動(dòng)態(tài)信息；Ⅱ區(qū)域邊界與O和探測點(diǎn)的距離對(duì)稱性信息為邏輯關(guān)聯(lián)信息.教師在日常教學(xué)中，要有意識(shí)地引導(dǎo)和有目的地訓(xùn)練學(xué)生從靜態(tài)角度、動(dòng)態(tài)角度、邏輯關(guān)聯(lián)角度等去獲取與解構(gòu)信息.

4.2 科學(xué)提問與釋疑問題

對(duì)于復(fù)雜的情境問題，學(xué)生分析問題時(shí)會(huì)遇到障礙，思維會(huì)有缺陷.為了對(duì)問題刨根問底，需進(jìn)行有效地質(zhì)疑、批判性地思考.如例1、例2都提出4個(gè)問題，圍繞4個(gè)問題層層分析，各個(gè)擊破，使學(xué)生不僅明其理，而且悟其道.學(xué)生思維得到發(fā)展，能力得到提高.

4.3 正確操作與表達(dá)過程

復(fù)雜的情境問題往往涉及多個(gè)物理過程.如例2是一道帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)的新穎綜合題，為了能較好地操作與表達(dá)物理過程：首先梳理涉及的每一物理過程，如光電效應(yīng)→加速電場（勻變速運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理）→速度選擇器（勻速運(yùn)動(dòng)）→有界磁場（勻速圓周運(yùn)動(dòng)、幾何關(guān)系確定角度、臨界確定）等，其次根據(jù)實(shí)際采用不同的方式進(jìn)行有序表達(dá).既可從順向思路表達(dá)，也可逆向思路表達(dá)，例2中，求板M 逸出的電子速度vM的大小及其與x軸的夾角β就用逆向思路并表達(dá)；也可從已知量和未知量向中間量表達(dá).根據(jù)實(shí)際問題做到有的放矢.

總之，能力培養(yǎng)沒有固定的模式，且不能一蹴而就，遇到疑難問題需慢慢想，細(xì)細(xì)品，才能悟出其道.教學(xué)中應(yīng)多方面、多角度、多層次綜合思考問題；也需要從簡單到復(fù)雜，從特殊到一般反復(fù)地訓(xùn)練，達(dá)到固化思維品質(zhì)；也需要系統(tǒng)分析解決問題，并批判性，創(chuàng)造性地進(jìn)行思考.當(dāng)然培養(yǎng)能力也基于一定的基礎(chǔ)，所以要重視基本知識(shí)、基本技能、基本方法，否則基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖，能力培養(yǎng)無從談起.同時(shí)關(guān)鍵能力培養(yǎng)基于學(xué)科核心素養(yǎng)的凝練，在關(guān)鍵能力培養(yǎng)同時(shí)，要提煉物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)責(zé)任與態(tài)度等素養(yǎng)，兩者要相互融合，方能行穩(wěn)致遠(yuǎn).