深化高考內(nèi)容改革 強(qiáng)化關(guān)鍵能力考查
——2016年全國新課標(biāo)Ⅰ卷物理試題分析與啟示

曹義才 柯曉露

深化高考內(nèi)容改革 強(qiáng)化關(guān)鍵能力考查
——2016年全國新課標(biāo)Ⅰ卷物理試題分析與啟示

曹義才1柯曉露2

（1．福建省長樂第二中學(xué)，福建福州 350211；2．福建省教育學(xué)院，福建福州 350001）

2016高考理綜Ⅰ卷的物理題的命題立足基本模型考查，深化考試內(nèi)容改革，突出學(xué)科素養(yǎng)立意，強(qiáng)化關(guān)鍵能力的考查．不僅有利于高等學(xué)校對人才的選拔，同時對今后的高中物理教學(xué)亦將起到較好的引領(lǐng)作用．

全國高考；物理試題；基本模型；關(guān)鍵能力；學(xué)科素養(yǎng)

2016年全國高考理科綜合新課標(biāo)Ⅰ卷物理試題，為了滿足分省命題向使用全國卷平穩(wěn)過渡的需要，在試題的命制上，既遵循了高考考試大綱，同時又進(jìn)一步體現(xiàn)新課改的理念，逐步落實(shí)高考考試內(nèi)容改革，強(qiáng)化關(guān)鍵能力的考查．

1 立足基本模型考查，深化考試內(nèi)容改革

2016年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明（理科）（以下簡稱“考試大綱的說明”）指出：高考試題著重考查考生的知識、能力和學(xué)科素養(yǎng)，注重物理知識在生產(chǎn)、生活等方面的廣泛應(yīng)用，……有利于高等學(xué)校選拔新生，并有利于激發(fā)考生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度等．［1］必考部分各題目所涉及的基本模型、學(xué)科素養(yǎng)立意以及關(guān)鍵能力如表1所示．

表1

從表1中不難發(fā)現(xiàn)：試題涉及到平行板電容器、質(zhì)譜儀、理想變壓器、同步衛(wèi)星、連接體平衡、帶電粒子在電場中的運(yùn)動、自由落體運(yùn)動、電磁感應(yīng)雙杠模型、彈簧模型和過山車模型等狀態(tài)模型或過程模型．這些物理模型源于教材，是物理學(xué)中學(xué)生經(jīng)常接觸到的經(jīng)典模型，聚焦考查物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律，進(jìn)一步體現(xiàn)回歸經(jīng)典物理模型，深化考試內(nèi)容改革的命題思想．

2 突出學(xué)科素養(yǎng)立意，強(qiáng)化關(guān)鍵能力考查

高考試題在考查基礎(chǔ)知識的同時注重考查能力，并把能力考查放在首要位置．2016年高考試題突出學(xué)科素養(yǎng)立意，特別強(qiáng)化應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題、實(shí)驗(yàn)探究、解決實(shí)際問題等物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查．

（1）強(qiáng)化應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題能力的考查．

應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力在歷年全國卷都有所體現(xiàn)，2016年高考試題這一能力繼續(xù)保持在較高水平．

① 根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，涉及較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算．

如試題中第15題質(zhì)譜儀、第16題理想變壓器、第17題地球同步衛(wèi)星、第21題追及相遇、第22、23實(shí)驗(yàn)題中的計算，以及計算題均涉及到較復(fù)雜的數(shù)字或文字運(yùn)算．

圖1

例1．一含有理想變壓器的電路如圖1所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是3Ω、1Ω和4Ω為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定．當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I．該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為

（A）2． （B）3． （C）4． （D）5．

評析：本題是繼2015年全國卷又一次以變壓器問題為素材的計算性選擇題，由于原線圈回路中有電阻，原線圈兩端電壓不等于電源電壓，涉及較復(fù)雜的數(shù)學(xué)和符號運(yùn)算，計算比較繁瑣．基本解法如下．

當(dāng)S斷開時，根據(jù)閉合電路歐姆定律，原線圈兩端電壓U1＝U－3I，變壓器變壓關(guān)系，副線圈中的電流．聯(lián)立分析得

當(dāng)S閉合時，根據(jù)閉合電路歐姆定律，原線圈兩端電壓U1′＝U－12I，變壓器變壓關(guān)系副線圈中的電流得．聯(lián)立分析得最后聯(lián)立AB兩個分析結(jié)果，解得．

② 運(yùn)用幾何圖形表達(dá)和分析物理問題．

對物理問題中幾何關(guān)系的確定，往往是學(xué)生解決問題的關(guān)鍵難點(diǎn)．如第17題地球同步衛(wèi)星最小周期時的衛(wèi)星空間關(guān)系圖、第25題有關(guān)圓的幾何關(guān)系中邊角關(guān)系和邊邊關(guān)系等，都涉及到關(guān)鍵性的幾何關(guān)系．

圖2

例2．利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊．目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6．6倍．假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為

（A）1h． （B）4h． （C）8h． （D）16h．

評析：地球自轉(zhuǎn)周期變小，衛(wèi)星要與地球保持同步，則衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期也應(yīng)隨之變小，衛(wèi)星離地球的高度相應(yīng)變小，要實(shí)現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球的目的，則衛(wèi)星周期最小時，根據(jù)數(shù)學(xué)幾何關(guān)系作出圖2所示的幾何圖形是解決本題的關(guān)鍵．

③ 應(yīng)用函數(shù)圖像解決物理問題．

應(yīng)用函數(shù)圖像解決物理問題是物理學(xué)科非常重要的學(xué)科素養(yǎng)，也是全國高考命題的熱點(diǎn)方向．第21題利用v－t圖像解讀和位移的計算、根據(jù)位移判斷兩車在不同時刻的位置關(guān)系，定量分析追及相遇問題．

評析：圖像不僅可以描述運(yùn)動過程和運(yùn)動規(guī)律，還可以根據(jù)利用圖像信息分析和解決問題，因此，讀懂圖像數(shù)學(xué)語言是考查物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要命題途徑和手段．

（2）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)遷移能力和探究能力的考查．

2016年實(shí)驗(yàn)題在創(chuàng)新設(shè)計和探究能力方面有所加強(qiáng)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)遷移能力和探究能力的考查．物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科．2016年實(shí)驗(yàn)巧妙利用教材熟悉的規(guī)律或裝置，從不同的視角來考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，注重問題和原理創(chuàng)新，凸顯科學(xué)探究的新課程理念，考查實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)，是實(shí)驗(yàn)題的命題出彩點(diǎn)．［2］

第22題為教材力學(xué)分組實(shí)驗(yàn)，注重課本實(shí)驗(yàn)的遷移拓展，聲東擊西，借助驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變實(shí)驗(yàn)條件（實(shí)驗(yàn)中重物受到阻力），更換實(shí)驗(yàn)原理（運(yùn)動學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律），轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄍ扑憬蛔冸娏鞯念l率f），很好地考查考生創(chuàng)造性解決問題的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

例3．現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時，系統(tǒng)報警．提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過IC時就會報警），電阻箱（最大阻值為999．9Ω），直流電源（輸出電壓為U，內(nèi)阻不計），滑動變阻器R1（最大阻值為1000Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2000Ω），單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．

在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．已知U約為18V，IC約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時阻值為650．0Ω．

（1）在答題卡上完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖圖3的連線．

圖3

（2）電路中應(yīng)選用滑動變阻器________（填“R1”或“R2”）．

（3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：

① 電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是________．

②將開關(guān)向________（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________．

（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用．

評析：第23題是大綱之外的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，雖不是教材中的原實(shí)驗(yàn)，但基本原理、實(shí)驗(yàn)方法和思想都在教材之中．面對這類試題，許多學(xué)生感覺無從下手，究其原因是學(xué)生沒有真正理解實(shí)驗(yàn)中所用器材的實(shí)驗(yàn)原理．

實(shí)驗(yàn)題中涉及到的基本知識和實(shí)驗(yàn)技能仍然立足于課本實(shí)驗(yàn)，試題涉及到滑動變阻器在電路中的作用及其規(guī)格選擇、串并聯(lián)電路相關(guān)計算、等效替代實(shí)驗(yàn)思想等．巧妙地將熱敏電阻與報警器聯(lián)系起來創(chuàng)設(shè)新的情境，探索報警系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原理、提出新的操作步驟和思路，考查考生實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力．

第（1）問探究報警系統(tǒng)的原理，完成電路連接．通過題目中的關(guān)鍵信息，熱敏電阻工作溫度達(dá)到60℃時，報警器報警．利用等效替代實(shí)驗(yàn)思想，把電阻箱作為模擬的熱敏電阻，故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60℃時的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650．0Ω，光使報警器能正常報警．

第（2）問的實(shí)驗(yàn)原理是歐姆定律半定量分析，U＝18V，當(dāng)通過報警器的電流10mA≤Ic≤ 20mA，故電路中總電阻，900Ω≤R≤ 1800Ω，故滑動變阻器選R2．

第（3）問和第（1）問均為報警系統(tǒng)原理的理解．熱敏電阻為650．0Ω時，報警器開始報警，模擬熱敏電阻的電阻器阻值也應(yīng)為650．0Ω．為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應(yīng)使滑動變阻器的滑片置于b端．開關(guān)向c端靠攏，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警．

（3）強(qiáng)化解決實(shí)際問題能力的考查．

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確提出：要求學(xué)生了解物理在生活、生產(chǎn)中的運(yùn)用，嘗試解釋一些自然現(xiàn)象和生活中的問題，運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題．［3］今年理綜物理在選考部分較好地體現(xiàn)了課標(biāo)的要求，注重理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的物理情境，如水下氣泡、注滿水的泳池看物、游樂園里面的噴泉等，考查考生在真實(shí)情境中分析問題和解決問題的能力，體現(xiàn)考生學(xué)科素養(yǎng)．

3 教學(xué)啟示

（1）強(qiáng)化基本模型的積累和理解．

注重基礎(chǔ)是中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)該堅持的一貫原則，高三復(fù)習(xí)應(yīng)該基于教材的全面復(fù)習(xí)，挖掘教材的資源，強(qiáng)化基本模型的積累和理解．縱觀2016年高考試題重點(diǎn)考查基本模型和基本方法，都離不開教材，有些試題在教材中可以找到原始模型．教材是基本知識、基本模型、科學(xué)方法、科學(xué)素養(yǎng)的重要載體，教材中的經(jīng)典模型是學(xué)生進(jìn)行有效復(fù)習(xí)的重要載體．如勻速直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動、豎直上拋運(yùn)動、水平（豎直）小球彈簧問題、傳送帶送物塊、平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動（最高點(diǎn)和最低點(diǎn)）、天體運(yùn)動（天上和地下）、木板木塊模型、勻強(qiáng)電場（平行板電容器）、帶電粒子在電場中的加速和類平拋運(yùn)動，帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動等等．對這些過程模型或狀態(tài)模型的理解，以及對它們所遵從物理規(guī)律的認(rèn)識，是提升審題能力的思維基礎(chǔ)，是解決復(fù)雜問題的鑰匙．

（2）強(qiáng)化關(guān)鍵能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練．

2016年試題釋放出積極信號，當(dāng)下命題設(shè)計弱化應(yīng)試題海模式，突出基本模型和規(guī)律的靈活應(yīng)用，成為高考命題的明顯導(dǎo)向．教師在復(fù)習(xí)過程中，注重循序前進(jìn)，先練后思，變式訓(xùn)練，認(rèn)真研究模型內(nèi)涵，重視習(xí)題質(zhì)量，摒棄題海思想，培養(yǎng)識模建模能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力、解決實(shí)際問題的能力、實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新能力．在課堂教學(xué)中，重視對學(xué)生科學(xué)研究和科學(xué)方法的訓(xùn)練，注重課堂教學(xué)與實(shí)際生活、生產(chǎn)的聯(lián)系，使知識恢復(fù)到鮮活的生命狀態(tài)，不斷積累探究素材，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在需求．

（3）強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)的價值和拓展．

高考實(shí)驗(yàn)題著重考查考生對基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)原理的遷移和靈活應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)應(yīng)注重挖掘考綱所列的11個基本實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)價值．單純“紙上談兵”做實(shí)驗(yàn)題，背實(shí)驗(yàn)題的應(yīng)試方法是不可取的．在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中真做實(shí)驗(yàn)，做真實(shí)驗(yàn)，積極引導(dǎo)學(xué)生掌握儀器的使用、實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)操作步驟及遵從物理規(guī)律、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法和誤差分析．對改進(jìn)、拓展及組合性實(shí)驗(yàn)，注重從實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器兩方面進(jìn)行靈活處理．對于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)要在原理上下功夫，提煉實(shí)驗(yàn)思想和方法．［4］

1 教育部考試中心．2016年普通髙等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明（理科）［M］．北京高等教育出版社，2016：281．

2 曹義才．注重思維，顯化探究，突出能力，考查素養(yǎng)——2015年全國新課標(biāo)Ⅰ卷物理試題賞析與啟示［J］．物理教師，2015（11）：92－93．

3 中華人民共和國教育部．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［J］．北京：人民教育出版社，2003：8－9．

4 曹義才．高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)應(yīng)回歸本源——近五年全國課標(biāo)卷實(shí)驗(yàn)題分析與教學(xué)啟示［J］．物理教學(xué)，2015（11）：71－73．

2016－07－04）

本文系福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度課題“理想課堂建構(gòu)促進(jìn)教與學(xué)行為的嬗變”（課題編號：FJJK14－593）階段成果之一．