淺談核心素養(yǎng)背景下高中物理試題的編制理念
——基于2017年高考理綜物理試題的特點(diǎn)評(píng)析與改編

廣東 吳炳光

自2015年開(kāi)始，教育部確立了以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課程改革方向。

2017年高考理綜物理試題已圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查來(lái)命制，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)試卷藍(lán)圖，多角度考查修訂內(nèi)容，引導(dǎo)考生認(rèn)識(shí)自然和生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，確?？荚嚧缶V修訂平穩(wěn)落地，對(duì)今后的日常教學(xué)和考試檢測(cè)提供了導(dǎo)向作用。

結(jié)合2017年高考理綜物理試題的特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)析和改編，研究試題的檢測(cè)功能，探索試題的命制策略，進(jìn)而提升教師的命題能力。

一、體現(xiàn)“一點(diǎn)四面”的育人理念

2015年，教育部考試中心明確提出:高考命題的核心是“一點(diǎn)四面”，即以立德樹人為重點(diǎn)，加強(qiáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀、依法治國(guó)、中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和創(chuàng)新能力等四個(gè)方面的考查。高考試題要增加反映我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)、科技等領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)步的內(nèi)容，考查學(xué)生對(duì)我國(guó)社會(huì)現(xiàn)狀、時(shí)事政策的了解、思考和把握，考查學(xué)生對(duì)國(guó)家層面、社會(huì)層面、個(gè)人層面等價(jià)值準(zhǔn)則的理解。

考試是教育的一環(huán)，試題如何設(shè)置才能體現(xiàn)“一點(diǎn)四面”的系列功能呢?教師編題制卷時(shí)，要讓試卷中的一部分試題對(duì)中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化有所體現(xiàn)，形式可以多種多樣，既可以將我國(guó)傳統(tǒng)科技文化添加為試題背景材料，體現(xiàn)其對(duì)人類進(jìn)步的貢獻(xiàn);也可以結(jié)合當(dāng)代中國(guó)的重大科技成果，展示我國(guó)科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，提升學(xué)生的文化自信和民族自豪感。

【例1】(2017年天津卷第2題)明代學(xué)者方以智在《陽(yáng)燧倒影》中記載，“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過(guò)多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖1所示，一束復(fù)色光通過(guò)三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說(shuō)法正確的是 ( )

圖1

A．若增大入射角i，則b光先消失

B．在該三棱鏡中a光波長(zhǎng)小于b光

C．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生

D．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低

【啟示】此題以明代學(xué)者方以智作品《陽(yáng)燧倒影》中的記載為背景材料，既可以提升考生的傳統(tǒng)文化自豪感，又可以幫助考生對(duì)白光色散現(xiàn)象的物理觀念的理解，同時(shí)對(duì)考生的實(shí)驗(yàn)探究能力、科學(xué)思維能力進(jìn)行考查。

圖2

【改編題1】我國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的著作《墨經(jīng)》中就有關(guān)于滑輪的記載，滑輪的使用展示了中華民族的智慧。如圖2所示，物塊A和B通過(guò)一根輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩連接，跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時(shí)A靜止與水平地面上，B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h(yuǎn)=1.8 m(未觸及滑輪)然后由靜止釋放。一段時(shí)間后細(xì)繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運(yùn)動(dòng)，之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2。

求:(1)A的最大速度v的大小;

(2)初始時(shí)B離地面的高度H。

【點(diǎn)評(píng)】在試題中出現(xiàn)的中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地考查死記硬背的知識(shí)，而是要遵循繼承、弘揚(yáng)、創(chuàng)新的發(fā)展路徑，注重傳統(tǒng)文化在題目情境中的融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)考試的社會(huì)意義和教育目標(biāo)。

改編試題，既要考慮試題背景材料與物理情境的吻合性，又要考慮考生作答過(guò)程中文字閱讀量的適合性。試題是根據(jù)2017年天津卷第10題改編而來(lái)，在高考真題的基礎(chǔ)上添加了《墨經(jīng)》中關(guān)于滑輪的記載作為背景材料，考慮到試題的篇幅，對(duì)原高考真題刪減了一個(gè)待求問(wèn)題，即刪去了“求B從釋放到細(xì)繩繃直時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t”這一問(wèn)，而試題考查的知識(shí)點(diǎn)和考生答題過(guò)程不會(huì)有實(shí)質(zhì)的影響，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也基本不需要做調(diào)整。高考試題經(jīng)過(guò)這種方式的改編，可以體現(xiàn)“一點(diǎn)四面”的理念，立德樹人，一舉多得。

二、體現(xiàn)考查“解決實(shí)際問(wèn)題”的理念

國(guó)務(wù)院頒布《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見(jiàn)》提出“一體四層四翼”高考評(píng)價(jià)體系中，“四層”的第一層是“必備知識(shí)”，第二層是“關(guān)鍵能力”，重點(diǎn)考查考生所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。而“四翼”中的“應(yīng)用性”要求主要體現(xiàn)在學(xué)生要能夠善于觀察現(xiàn)象、主動(dòng)靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，具備較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)新能力。顯然，“解決實(shí)際問(wèn)題”的能力是高考的重要考查內(nèi)容，目的是讓學(xué)生從“解題”發(fā)展為“解決實(shí)際問(wèn)題”。

試題如何設(shè)置才能檢測(cè)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題能力呢?近年來(lái)的高考試題在這方面進(jìn)行了考查，但有一部分教師在編制日常試題中沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)。

【例2】(2017年全國(guó)Ⅱ卷第23題)某同學(xué)利用如圖3(a)所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠?兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 Ω，另一個(gè)阻值為2 000 Ω);電阻箱RZ(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開(kāi)關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。

(1)按原理圖3(a)將圖3(b)中的實(shí)物連線。

圖3(a)

圖3(b)

(2)完成下列填空:

①R1的阻值為_(kāi)_______Ω(填“20”或“2 000”)

②為了保護(hù)微安表，開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖3(a)中的滑動(dòng)變阻器的________端(填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。

③將電阻箱RZ的阻值置于2 500 Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置，最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)________(填“相等”或“不相等”)。

④將電阻箱RZ和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2 601 Ω時(shí)，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測(cè)微安表的內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω(結(jié)果保留到個(gè)位數(shù))。

(3)寫出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議：________________。

【啟示】試題利用等電勢(shì)的方法測(cè)量微安表內(nèi)阻，既考查了“必備知識(shí)”，又考查了“關(guān)鍵能力”。亮點(diǎn)在第(3)問(wèn)，要求考生提出一條提高測(cè)量精度的建議，這樣既可以檢測(cè)考生的解決實(shí)際問(wèn)題能力，檢測(cè)考生如何解決“提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度”這一能夠綜合體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的問(wèn)題，又可以考查考生的表達(dá)交流能力。

【改編題2】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖4(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖4(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)

圖4(a)

圖4(b)

(1)由圖4(b)可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。

(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖5的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到圖4(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______m/s，加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)該小組同學(xué)根據(jù)圖4(b)的數(shù)據(jù)能否驗(yàn)證動(dòng)能定理?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由;若能，請(qǐng)說(shuō)出做法，并對(duì)這種做法做出評(píng)價(jià)。

【點(diǎn)評(píng)】增加試題的開(kāi)放性，讓考生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行多角度的思考并提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，是對(duì)考生思維開(kāi)放性進(jìn)行檢測(cè)的體現(xiàn)，讓考生從“解題”發(fā)展為“解決問(wèn)題”。試題是根據(jù)2017年全國(guó)Ⅰ卷第22題改編而來(lái)，只是在高考真題的基礎(chǔ)上添加了第(3)問(wèn)，高考試題經(jīng)過(guò)這種方式的改編，增加了試題開(kāi)放性，給了考生足夠的思考空間，讓原高考試題錦上添花。

三、體現(xiàn)考查“物理核心素養(yǎng)”的理念

國(guó)務(wù)院頒布《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見(jiàn)》提出“一體四層四翼”高考評(píng)價(jià)體系中，“四層”的第三層是“學(xué)科素養(yǎng)”，要求學(xué)生能夠在不同情境下綜合利用所學(xué)知識(shí)和技能處理復(fù)雜任務(wù)，具有扎實(shí)的學(xué)科觀念和寬闊的學(xué)科視野，并體現(xiàn)出自身的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神等內(nèi)化的綜合學(xué)科素養(yǎng);第四層是“核心價(jià)值”，要求學(xué)生能夠在知識(shí)積累、能力提升和素質(zhì)養(yǎng)成的過(guò)程中，逐步形成正確的核心價(jià)值觀。而“四翼”中的“綜合性”要求主要體現(xiàn)在學(xué)生能夠綜合運(yùn)用不同思想方法，多角度觀察、思考，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》中指出:物理核心素養(yǎng)是學(xué)生適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，它包括物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。試題如何設(shè)置才能檢測(cè)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)呢?如何在編制日常試題中極力促成學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成呢?這是改編試題的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是改編試題的切入點(diǎn)。

【例3】(2017年全國(guó)Ⅱ卷第21題)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖5所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將 ( )

圖5

A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉

B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉

C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉

D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉

【啟示】情境化試題給考生呈現(xiàn)了一個(gè)真實(shí)的、適當(dāng)加工或抽象的復(fù)雜情境，使試題中所蘊(yùn)含的物理規(guī)律更加隱蔽。試題在追求科技創(chuàng)新的情境下，要求考生從“如何通電”和“怎樣才能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)”這兩個(gè)角度思考問(wèn)題，結(jié)合電動(dòng)機(jī)的工作原理，處理信息，理論探究，預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，選擇解決問(wèn)題的方式方法。試題對(duì)考生的分析、推理能力要求較高，參考《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》對(duì)核心素養(yǎng)水平的劃分細(xì)節(jié)，試題涉及的核心素養(yǎng)的級(jí)別已達(dá)水平5，即能面對(duì)真實(shí)情境，從不同角度提出并正確表述可探究的物理問(wèn)題，從而做出有依據(jù)的猜測(cè)。

【改編題3】(多項(xiàng)選擇題)某同學(xué)準(zhǔn)備給一個(gè)音箱制作分頻器。輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分。音箱中有兩個(gè)揚(yáng)聲器:一個(gè)是高音揚(yáng)聲器，主要輸出信號(hào)的高頻成分；另一個(gè)是低音揚(yáng)聲器，主要輸出信號(hào)的低頻成分。該同學(xué)到圖書館查閱資料，找到一個(gè)兩單元音箱分頻器的電路圖，如圖6所示，但是，資料圖中的a、b兩處模糊不清，不知道是電容器C2還是電感器L2。該同學(xué)判斷分析以后，重新繪制了清晰的正確電路圖。該同學(xué)的正確判斷是 ( )

圖6

A．揚(yáng)聲器甲用于輸出低頻成分

B．電容C1的作用是通低頻

C．a(chǎn)處使用電容C2，b處使用電感L2

D．a(chǎn)處使用電感L2，b處使用電容C2

【答案】A、C

【點(diǎn)評(píng)】高考考試大綱在物理學(xué)科中明確提出對(duì)推理能力的考核要求，要求考生能夠根據(jù)已知的知識(shí)和物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確判斷。試題是根據(jù)2017年江蘇卷第7題“脫胎換骨”改編而來(lái)，利用母題的情境通過(guò)仿照2017年全國(guó)Ⅱ卷第21題的設(shè)問(wèn)模式提出問(wèn)題，“讓音箱中的兩種揚(yáng)聲器分工，一個(gè)輸出信號(hào)的高頻成分，一個(gè)輸出信號(hào)的低頻成分”，突出了物理知識(shí)的實(shí)用價(jià)值，從電容器、電感器在電路中對(duì)交流信號(hào)起的作用，綜合判斷甲、乙揚(yáng)聲器的輸出情況，從而增加了試題的探究性和開(kāi)放性。參考《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》對(duì)核心素養(yǎng)水平的劃分細(xì)節(jié)，試題涉及的核心素養(yǎng)的級(jí)別已達(dá)水平4，讓學(xué)生從“解題”發(fā)展為“探究并解決問(wèn)題”。

四、結(jié)語(yǔ)

核心素養(yǎng)已成為我國(guó)新一輪課程改革最重要的中心、最明確的方向、最突出的亮點(diǎn)。如今，核心素養(yǎng)的教育與物理學(xué)科教學(xué)檢測(cè)的融合還僅僅是處于初級(jí)磨合試驗(yàn)期，其有效實(shí)施還需不斷地探索和實(shí)踐。將為核心素養(yǎng)的理論深入研究和教師提升改編試題的能力帶來(lái)新的契機(jī)。