素養(yǎng)導(dǎo)向 能力為重 知識(shí)為基

張君可 王君翔

摘? ?要：2020年高考物理試題結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，以物理基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和技能為基礎(chǔ)，加強(qiáng)考查有利于學(xué)生終身發(fā)展的關(guān)鍵能力，包括信息獲取與整理能力、批判性思維能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力等，意在提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。文章給出了一些案例和說(shuō)明，以期給高中物理教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：信息獲取與整理能力;批判性思維能力;實(shí)驗(yàn)探究能力;空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）2-0037-4

2020年1月教育部考試中心孫海波發(fā)表了《深入學(xué)習(xí)貫徹黨的十九屆四中全會(huì)精神 全面深化高考內(nèi)容改革》[1]一文，文章指出2020年高考試題要廓清高考內(nèi)容改革著力點(diǎn)，依據(jù)高校人才選拔要求和國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，高考評(píng)價(jià)體系將應(yīng)考查的素質(zhì)教育目標(biāo)提煉為核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識(shí)“四層”內(nèi)容，系統(tǒng)地回答了高考“考什么”的問(wèn)題。關(guān)鍵能力和必備知識(shí)是學(xué)生在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問(wèn)題情境時(shí)，能夠有效地認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題所必須具備的能力和知識(shí)。必備知識(shí)和關(guān)鍵能力是學(xué)科素養(yǎng)的基礎(chǔ)支撐。要從銜接高中課程改革的核心素養(yǎng)、適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才要求，借鑒國(guó)外考試能力、考查經(jīng)驗(yàn)以及目前高考對(duì)能力考查的情況等多方面研究出發(fā)，進(jìn)一步遴選、確定高考考查的關(guān)鍵能力，進(jìn)一步完善能力和知識(shí)考查要求。

那么，2020年全國(guó)新課標(biāo)卷物理試題重點(diǎn)突出對(duì)哪些關(guān)鍵能力的考查呢？

2020年高考物理試題結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，以物理基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和技能為基礎(chǔ)，考查有利于學(xué)生終身發(fā)展的關(guān)鍵能力，包括信息獲取與整理能力、批判性思維能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力等，意在提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。

1? ? 信息獲取與整理能力

全國(guó)I卷第20題的圖像呈現(xiàn)物塊的重力勢(shì)能和動(dòng)能與下滑距離的關(guān)系，全國(guó)I卷第22題的圖像呈現(xiàn)待測(cè)電阻的兩條U-I關(guān)系圖線，全國(guó)III卷第15題的圖像給出甲、乙兩個(gè)物塊追碰前進(jìn)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系。這些試題都要求學(xué)生能夠從圖像中提取信息，對(duì)學(xué)生的信息整理能力要求較高。

示例1 （全國(guó)I卷第20題）一物塊在高3.0 m、長(zhǎng)5.0 m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s的變化如圖1中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。則（? ? ）

A.物塊下滑過(guò)程中機(jī)械能不守恒

B.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5

C.物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0 m/s2

D.當(dāng)物塊下滑2.0 m時(shí)機(jī)械能損失了12 J

【答案】AB

評(píng)析 本題主要考查考生的理解能力、推理能力和從圖像中提取信息的能力?？疾榛緝?nèi)容涉及機(jī)械能的概念、重力做功和重力勢(shì)能改變之間的關(guān)系、動(dòng)能定理、功能關(guān)系等基本概念和規(guī)律。試題要求考生能從圖像中找到重力勢(shì)能Ep和動(dòng)能Ek的變化規(guī)律，利用圖像中提供的這些信息對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行分析解答。

示例2 （全國(guó)I卷第22題）某同學(xué)用伏安法測(cè)量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1 kΩ，電流表的內(nèi)阻為0.5 Ω。該同學(xué)采用兩種測(cè)量方案，一種是將電壓表跨接在圖2所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間。測(cè)量得到如圖3所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。

回答下列問(wèn)題：

（1）圖3中標(biāo)記為II的圖線是采用電壓表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的。

（2）根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖3可判斷，由圖線________（填“I”或“II”）得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω（保留1位小數(shù)）。

（3）考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(duì)（2）中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測(cè)電阻的阻值為________Ω（保留1位小數(shù)）。

【答案】（1）O、P;（2）I，50.5;（3）50.0

評(píng)析 本題以伏安法測(cè)電阻等基礎(chǔ)知識(shí)和技能為載體，考查考生能否根據(jù)圖像進(jìn)行信息加工，能否根據(jù)電流表、電壓表和待測(cè)電阻的比值情況，選擇合適的測(cè)量電阻的方案。題目旨在考查考生對(duì)伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的理解能力，從圖像中提取信息、加工信息并結(jié)合物理規(guī)律作出推理判斷的能力。

2? ? 批判性思維能力

全國(guó)I卷第18題創(chuàng)新試題設(shè)問(wèn)，要求學(xué)生分析不同速度的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情形，再?gòu)倪@些不同情形中分析出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的情況，對(duì)學(xué)生批判性思維能力要求較高。

示例3 （全國(guó)I卷第18題）一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖4中虛線所示，■為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場(chǎng)，這些粒子具有各種速率。不計(jì)粒子之間的相互作用。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為（? ? ）

A.■? B.■

C.■? D.■

【答案】C

評(píng)析 本題以帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為背景，主要考查考生的批判性思維能力。涉及的必備基礎(chǔ)知識(shí)有洛倫茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等。要求考生根據(jù)題意描畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖，借助幾何關(guān)系、走出思維定勢(shì)的誤區(qū)，根據(jù)數(shù)學(xué)極值思辨尋找最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

3? ? 實(shí)驗(yàn)探究能力

全國(guó)III卷第23題要測(cè)量熱敏電阻阻值與溫度的變化關(guān)系，要求學(xué)生畫出測(cè)量的電路圖，理解利用熱敏電阻制作溫控報(bào)警器的實(shí)驗(yàn)原理，從而根據(jù)報(bào)警器的實(shí)驗(yàn)電路選擇恰當(dāng)?shù)钠鞑牟⑼瓿上嚓P(guān)電阻阻值的計(jì)算。該題對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和探究能力有較高要求。全國(guó)I卷第17題，以圖像給出電容器充、放電過(guò)程中的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系，考查學(xué)生是否觀察過(guò)電容器的充、放電現(xiàn)象?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]必修3的“內(nèi)容要求”中明確指出，學(xué)生要“觀察常見(jiàn)的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象?！痹囶}旨在引導(dǎo)中學(xué)物理教學(xué)加強(qiáng)對(duì)新一輪課程標(biāo)準(zhǔn)的研究，加快新一輪課改和考改的步伐。

示例4 （全國(guó)I卷第17題）圖5（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時(shí)間t的變化如圖5（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖像中（圖6），正確的是（? ? ）

【答案】A

評(píng)析 本題通過(guò)電容器的充放電過(guò)程，主要考查考生的實(shí)驗(yàn)探究能力和邏輯推理能力。涉及的必備基礎(chǔ)知識(shí)有電容器極板的電荷量與電壓的關(guān)系，充、放電過(guò)程電壓和電流的變化等。題目以選擇題的形式考查實(shí)驗(yàn)探究能力，命題形式新穎，引導(dǎo)我們的日常教學(xué)要將物理相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考，從解題轉(zhuǎn)變到解決問(wèn)題上。

4? ? 空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力

2020年全國(guó)卷物理試題特別突出對(duì)考生空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力的考查?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]指出，我們應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力，即基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過(guò)程。2020年的物理試卷中有多道“難”題難在空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)上。如全國(guó)I卷壓軸題第25題，本題通過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，主要考查考生的空間構(gòu)圖和模型建構(gòu)能力，涉及的必備基礎(chǔ)知識(shí)有電場(chǎng)力、動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、動(dòng)量定理等核心知識(shí)和方法。其解題的切入點(diǎn)是根據(jù)題述進(jìn)行空間構(gòu)圖，在圖示的柱形區(qū)域內(nèi)找到（或畫出）電場(chǎng)線和等勢(shì)面。在此基礎(chǔ)上可以建構(gòu)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)（類平拋）兩種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)模型。

如圖7，初速度為零的正粒子，從A點(diǎn)射入電場(chǎng)，由C點(diǎn)射出電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向與AC平行，由A指向C，等勢(shì)面與AC垂直。由幾何關(guān)系知AC⊥BC，故電場(chǎng)中的等勢(shì)線與BC平行。作與BC平行的直線與圓相切于D 點(diǎn)，與AC的延長(zhǎng)線交于P點(diǎn)，則自D點(diǎn)從圓周上穿出的粒子的動(dòng)能增量最大。為使粒子穿過(guò)電場(chǎng)前后動(dòng)量變化量的大小為mv0，即與加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)相同，則粒子必自場(chǎng)中B點(diǎn)射出。解題時(shí)為了符合解決類平拋運(yùn)動(dòng)的思維習(xí)慣，可以將卷面適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，使AC變?yōu)樨Q直向下方向，有利于類平拋運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)（圖8）。

再比如，全國(guó)II卷第17題在命題中考慮到考生對(duì)CT機(jī)比較陌生，空間構(gòu)圖有困難，命題人有意鋪設(shè)臺(tái)階，將實(shí)際情境（圖9）轉(zhuǎn)化成了常見(jiàn)的物理模型（圖10），即帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)模型。當(dāng)然，如不替代模型建構(gòu)，此題的區(qū)分度將更大。全國(guó)II卷第33題需要考生將潛水鐘這種實(shí)際設(shè)備轉(zhuǎn)化為內(nèi)封一定質(zhì)量氣體的開口向下的圓筒。

以上幾種關(guān)鍵能力的考查必將引領(lǐng)我們當(dāng)前的物理教學(xué)和高考復(fù)習(xí)備考從知識(shí)和方法走向素養(yǎng)、價(jià)值和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫海波.深入學(xué)習(xí)貫徹黨的十九屆四中全會(huì)精神 全面深化高考內(nèi)容改革[J].中國(guó)考試，2020（1）：1-6.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]教育部考試中心.加強(qiáng)關(guān)鍵能力考查 促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)提升[J].中國(guó)考試，2020（8）：39-42.

（欄目編輯? ? 陳? 潔）