展現(xiàn)科技成就 突顯物理應(yīng)用 發(fā)展思維品質(zhì)
——2021 年1 月浙江省普通高校招生選考科目物理試題分析

◎ 樓 佳

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn),是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí),逐漸形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面的要素構(gòu)成。四要素相互關(guān)聯(lián)、相輔相成。其中,科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì),理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的關(guān)系基礎(chǔ)上,逐漸形成的包含科學(xué)本質(zhì)、態(tài)度、倫理等正確態(tài)度和責(zé)任心,包含探索自然的內(nèi)在動(dòng)力,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度,以及遵守道德規(guī)范,保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。[1]

如何促進(jìn)和評(píng)價(jià)學(xué)生的核心素養(yǎng)是教學(xué)活動(dòng)的重點(diǎn)。這就要求選考試題命題不僅僅是簡(jiǎn)單的對(duì)知識(shí)點(diǎn)的考查,更要基于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。既要體現(xiàn)課程改革教育的要求,也要凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)教育的要求。筆者認(rèn)為,2021 年1 月浙江省普通高校招生選考科目物理試題正是符合這樣的要求。現(xiàn)結(jié)合具體試題,就基于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”核心素養(yǎng),從三方面做一些個(gè)人分析。

一、展現(xiàn)科技成就 彰顯核心素養(yǎng)

物理學(xué)科的特點(diǎn)決定物理試題情境的設(shè)計(jì)要注重理論聯(lián)系生活、生產(chǎn)、科技,已達(dá)到學(xué)以致用的目的。以真實(shí)情景為形,以核心素養(yǎng)為神,做到形神兼?zhèn)洹?/p>

選考試題背景聯(lián)系現(xiàn)代科技、重大工程,積極引導(dǎo)學(xué)生掌握物理的基本概念和基礎(chǔ)理論的同時(shí),既體現(xiàn)了選考命題的科學(xué)性,也體現(xiàn)了物理知識(shí)的實(shí)用價(jià)值,展現(xiàn)了物理學(xué)與高科技的緊密聯(lián)系。把我國(guó)近幾年取得的最新科技成就有機(jī)融入試題中,在傳統(tǒng)考核評(píng)價(jià)模式的基礎(chǔ)上滲透前沿知識(shí),在廣度和深度上將學(xué)科知識(shí)進(jìn)行外延,可以拓寬學(xué)生視野,培養(yǎng)與時(shí)俱進(jìn)的精神。也有助于激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的民族自豪感和愛(ài)國(guó)情懷;引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注自然,聚焦人類(lèi)共同命運(yùn)。更能激勵(lì)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰,增強(qiáng)學(xué)生將科學(xué)知識(shí)服務(wù)于人類(lèi)的社會(huì)責(zé)任感和使命感,高度體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀的深度教育。

【試題】1、我國(guó)自主研發(fā)的全自動(dòng)無(wú)人值守望遠(yuǎn)鏡,它安裝在位于南極大陸的昆侖站,電力供應(yīng)僅為1×103W。若用國(guó)際單位制基本單位的符號(hào)表示W(wǎng),正確的是( )

A.N.S

B.N.m/s

C.kg.m/s

D.kg.m2/s2

【背景】試題旨在考查學(xué)生如何把導(dǎo)出單位瓦特轉(zhuǎn)換成用國(guó)際基本單位表示,以由中國(guó)自主研發(fā)的巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2,在低功率情況下實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間全自動(dòng)巡天觀測(cè)為背景命題:2015 年,巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2 在中國(guó)南極昆侖站安裝完畢并開(kāi)始觀測(cè)運(yùn)行。2017 年8 月,中國(guó)南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3 合作團(tuán)隊(duì)利用該巡天望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到引力波事件,這是人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)雙中子星引力波。2017 年11 月02 日《人民日?qǐng)?bào)》(12 版)刊登了文章,巡天望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)在低預(yù)算功率的艱難情況下,成功克服-40℃——80℃極寒條件,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守條件下極夜期間的全自動(dòng)巡天觀測(cè)。

【試題】2、2020 年12 月我國(guó)科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得了重大成果,構(gòu)建了一臺(tái)76 個(gè)光子100 個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”,它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬(wàn)億倍。關(guān)于量子,下列說(shuō)法正確的是( )

A.是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的一種程序

B.表示運(yùn)算速度的一個(gè)單位

C.表示微觀世界的不連續(xù)性觀念

D.類(lèi)似于質(zhì)子、中子的微觀粒子

【背景】試題借助量子計(jì)算機(jī)“九章”為依托,旨在考查學(xué)生對(duì)量子這一現(xiàn)代物理的重要概念的理解。2020 年12 月4 日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布,該校潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院合作,成功構(gòu)建76 個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”,求解數(shù)學(xué)算法“高斯玻色取樣”只需200 秒,而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6 億年。這一項(xiàng)研究成果刊發(fā)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上,審稿人評(píng)價(jià)這是“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個(gè)重大成就”。

【試題】3、2020 年11 月10 日,我國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底,坐底深度10909m。下列情況中“奮斗者”號(hào)一定可視為質(zhì)點(diǎn)的是( )

A.估算下降總時(shí)間時(shí)

B.用推進(jìn)器使其轉(zhuǎn)彎時(shí)

C.在海溝中穿越窄縫時(shí)

D.科學(xué)家在其艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)

【背景】試題以“奮斗者”號(hào)潛水器為情境模型,考查學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)這一理想模型的理解。只有當(dāng)對(duì)象的形狀、大小對(duì)研究問(wèn)題沒(méi)有影響或影響很小時(shí),才能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理。2020 年10 日8時(shí)12 分,我國(guó)“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器成功坐底馬里亞納海溝,深度10909 米。馬里亞納海溝被稱(chēng)為“地球第四極”,水壓高、完全黑暗、溫度低,是地球上環(huán)境最?lèi)毫拥膮^(qū)域之一,其最深處接近11000 米。今年10 月10 日,“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”“探索二號(hào)”母船一起,從海南三亞啟程開(kāi)展萬(wàn)米級(jí)海試。10 月27 日,“奮斗者”號(hào)在西太平洋馬里亞納海溝成功下潛突破1 萬(wàn)米(達(dá)10058 米),創(chuàng)造了中國(guó)載人深潛的新紀(jì)錄。

【試題】7、嫦娥5 號(hào)探測(cè)器是我國(guó)首個(gè)實(shí)施月面采樣返回的航天器,由軌道器、返回器、著陸器和上升器等多個(gè)部分組成。為等待月面采集的樣品,軌道器與返回器的組合體環(huán)月做圓周運(yùn)動(dòng)。已知引力常數(shù)G=6.67×10-11N.m2/kg2,地球質(zhì)量m1=6.0×1024kg,月球質(zhì)量m2=7.3×1022kg,月地距離r1=3.8×105km,月球半徑為r2=1.7×103km。當(dāng)軌道器與返回器的組合體在月球表面上方約200km 處做環(huán)月勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其環(huán)繞速度約為( )

A.16m/s

B.1.1×102m/s

C.1.6×103m/s

D.1.4×104m/s

【背景】試題以嫦娥五號(hào)探測(cè)器為情境設(shè)置,考查學(xué)生如何運(yùn)用萬(wàn)有引力定律公式結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)知識(shí)求環(huán)繞天體的線速度。《人民網(wǎng)》(2020-12-17)北京時(shí)間2020 年12 月17日凌晨,在內(nèi)蒙古四子王旗零下20 攝氏度的寒冷中,經(jīng)歷23 天驚心動(dòng)魄的太空之旅,嫦娥五號(hào)懷揣來(lái)自月球的巖石和土壤返回地球。這是一趟滿(mǎn)載而歸的科學(xué)探索,也是一次智慧與勇氣兼?zhèn)涞臒o(wú)畏探險(xiǎn)。歷史將使命賦予嫦娥五號(hào),嫦娥五號(hào)也不負(fù)眾望。接過(guò)中國(guó)人探月夢(mèng)想的接力棒,嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)了地外天體采樣、起飛和月球軌道交會(huì)對(duì)接等中國(guó)航天史乃至人類(lèi)航天史上的多個(gè)“首次”,收獲了研究月球乃至太陽(yáng)系行星的寶貴科學(xué)樣品。嫦娥五號(hào)代表人類(lèi)時(shí)隔40 多年后再次完成月球“挖土”的壯舉,點(diǎn)亮著航天人無(wú)數(shù)個(gè)不眠之夜,折射出中國(guó)創(chuàng)新的熠熠星輝,也激蕩起每一個(gè)中國(guó)人內(nèi)心油然而生的自豪情愫。

二、突顯物理應(yīng)用 激勵(lì)學(xué)生探究

物理是現(xiàn)象而不是推演?！拔锢碓从谏?服務(wù)于生活”,物理已經(jīng)滲透在我們的生活中,無(wú)處不在。因此,我們不能只在課本上學(xué)習(xí)物理知識(shí),在題目中解答物理問(wèn)題,而要去自然界,去生活中尋找物理、發(fā)現(xiàn)物理,然后借助所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本規(guī)律定理分析和解決生產(chǎn)生活當(dāng)中遇到的實(shí)際問(wèn)題。

選考試題以社會(huì)生產(chǎn)生活中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為背景,問(wèn)題情境真實(shí)化、多樣化,充分考查了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、歸納、處理實(shí)際問(wèn)題的能力。聯(lián)系實(shí)際并解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程也是學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和探究能力充分體現(xiàn)的過(guò)程。有助于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的增強(qiáng)和創(chuàng)新能力的提高,從而引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠主動(dòng)積極地探究,而不是被動(dòng)接受。有利于引導(dǎo)師生在重視基本概念和基本理論的教與學(xué)的同時(shí),激勵(lì)提高學(xué)生積極主動(dòng)運(yùn)用物理規(guī)律和物理原理,分析和解決具有真實(shí)背景問(wèn)題的能力,使中學(xué)教學(xué)逐步走出題海,回歸核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【試題】11、一輛汽車(chē)在水平高速公路上以80km/h 的速度勻速行駛,其1s 內(nèi)能量分配情況如圖所示。則汽車(chē)( )

A.發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為70kw

B.每1s 消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7×104J

C.每1s 消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9×104J

D.每1s 消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0×104J

【背景】汽車(chē)作為最主要的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具,給人類(lèi)帶來(lái)便捷的同時(shí),也無(wú)法避免的帶來(lái)了重大的環(huán)境污染問(wèn)題。常規(guī)汽車(chē)在以燃燒石油產(chǎn)品獲得動(dòng)力的同時(shí),排放出大量溫室氣體,加劇了溫室效應(yīng)。為改善全球生態(tài)環(huán)境,應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn),新能源汽車(chē)因勢(shì)而生,它采用先進(jìn)的技術(shù),有效地做到了低碳環(huán)保出行。2019 年7 月世界新能源汽車(chē)大會(huì)在海南博鰲召開(kāi),促進(jìn)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速發(fā)展的新階段。試題以汽車(chē)能量分配為情境載體,考查功和功率關(guān)系的公式以及能量的轉(zhuǎn)化和守恒的同時(shí),借助科學(xué)可靠的數(shù)據(jù),讓學(xué)生感受到燃料汽車(chē)在使用過(guò)程中確實(shí)對(duì)環(huán)境帶來(lái)了無(wú)法避免的破壞,意識(shí)到保護(hù)環(huán)境,低碳出行的必要性。

【試題】15、為了提高松樹(shù)上松果的采摘率和工作效率,工程技術(shù)人員利用松果的慣性發(fā)明了打擊桿、振動(dòng)器使松果落下的兩種裝置,則( )

A.針對(duì)不同松木,落果效果最好的振動(dòng)頻率可能不同

B.隨著振動(dòng)頻率的增加,樹(shù)干振動(dòng)的幅度一定增大

C.打擊桿對(duì)不同粗細(xì)樹(shù)干打擊結(jié)束后,樹(shù)干的振動(dòng)頻率相同

D.穩(wěn)定后,不同粗細(xì)樹(shù)干的振動(dòng)頻率始終與振動(dòng)器的振動(dòng)頻率相同

【背景】松子很多人愛(ài)吃,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高又好吃。但是松子價(jià)格居高不下,其中一個(gè)原因是松果采摘主要以人工采摘為主,工人為打下松果,需冒著生命危險(xiǎn)爬到十幾米高的松樹(shù)上,因受條件所限,一次打下來(lái)的量不多。簡(jiǎn)單機(jī)械的使用不受陡峭地形的限制,可以在一定程度上節(jié)省人工成本,降低采摘的難度,提高采摘效率,保護(hù)采摘人員的生命安全。本試題以幫助采摘松果的打擊桿和振動(dòng)器為情境載體,既考查了受迫振動(dòng)、共振等知識(shí)點(diǎn),又可以激發(fā)學(xué)生物理改變生活的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力。

三、發(fā)展思維品質(zhì) 避免以練代學(xué)

試題以我國(guó)近年來(lái)科技成就、重大工程、社會(huì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為背景實(shí)際,要求學(xué)生分析物理現(xiàn)象中的關(guān)鍵特征和主要因素,建立合適的物理模型,具備分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力?？疾閷W(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的綜合應(yīng)用,既對(duì)促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)、探究精神的培養(yǎng)具有重要意義,也能夠進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。這些試題突出了物理思想和物理建模能力的考查,適度淡化了復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算,有利于引導(dǎo)師生重視基本概念和基本理論的教與學(xué),提高學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律和物理原理分析和解決具有真實(shí)背景問(wèn)題的能力,使中學(xué)教學(xué)逐步走出題海,回歸核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一個(gè)好的試題,一份好的試卷,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。通過(guò)高質(zhì)量的解答試題的過(guò)程,使學(xué)生在思維品質(zhì)、探究能力、實(shí)踐意識(shí)、學(xué)科態(tài)度等方面得到高效提升。這樣才能有利于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極探究,使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)得到增強(qiáng),創(chuàng)新能力得以提高?？茖W(xué)思維方法的正確理解和應(yīng)用,可以幫助促成學(xué)生從定性和定量?jī)蓚€(gè)維度進(jìn)行科學(xué)推理、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論,并能合理解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題,避免教師在傳授知識(shí)的過(guò)程中過(guò)度側(cè)重題海戰(zhàn)術(shù)、就題論題、以練代學(xué),來(lái)提升課堂教學(xué)的質(zhì)量,切實(shí)貫徹落實(shí)新課改的育人目標(biāo)。

四、教學(xué)啟示

隨著課程改革的持續(xù)深入,務(wù)必會(huì)對(duì)教師的教學(xué)要求進(jìn)一步提升,教學(xué)活動(dòng)必須整合各類(lèi)教學(xué)資源,結(jié)合新課標(biāo)的要求,聯(lián)系生活實(shí)際應(yīng)用,創(chuàng)設(shè)情境,在常規(guī)教學(xué)中關(guān)注實(shí)際問(wèn)題的解決,立足于培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教師目光要關(guān)注科技前沿和社會(huì)發(fā)展動(dòng)態(tài),教學(xué)要跟上社會(huì)發(fā)展,順應(yīng)時(shí)代變化。課堂是教學(xué)的主陣地,教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中要積極主動(dòng)創(chuàng)新課堂教育教學(xué)手段,努力變革課堂教學(xué)方式。必須重新定位教學(xué)目標(biāo),讓關(guān)注物理核心素養(yǎng)成為我們教學(xué)設(shè)計(jì)的自覺(jué)性,真正做到物理核心素養(yǎng)的落實(shí)。