中華傳統(tǒng)文化在高考物理試題中的滲透與體現(xiàn)*
——以2021年高考廣東卷為例

厲曉萱 許弘澤

（哈爾濱師范大學(xué)教師教育學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150025）

梁 紅

（哈爾濱學(xué)院物理系 黑龍江 哈爾濱 150086）

中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化博大精深，凝聚著中華民族卓越的精神與智慧.黨的十八大以來，黨中央高度重視中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的歷史傳承與創(chuàng)新發(fā)展.2021年2月，教育部發(fā)布了《關(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知》.其中提出了“2021年高考命題要堅(jiān)持立德樹人，加強(qiáng)對學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考查和引導(dǎo).要優(yōu)化情境設(shè)計(jì)，增強(qiáng)試題開放性、靈活性，充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用.”

如圖1所示，從情境化物理問題的解決過程來看［1］，不難發(fā)現(xiàn)，在高考試題中滲透中華傳統(tǒng)文化，既能通過新穎的情境多維度地考查學(xué)生的核心素養(yǎng)，又可以通過問題情境引導(dǎo)學(xué)生感受到中華傳統(tǒng)文化的魅力，實(shí)現(xiàn)選拔與育人的有機(jī)結(jié)合.

圖1 物理試題中滲透中華傳統(tǒng)文化對學(xué)生的價(jià)值

1 2021年高考廣東卷部分試題賞析

當(dāng)前新高考的政策是自選部分科目參加考試，因此新高考改革省份的物理科目試題由各省份自主命題.其中，2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試的物理試題在充分貫徹了“一核四層四翼”要求的基礎(chǔ)上，更加注重試題情境的創(chuàng)設(shè)、中華傳統(tǒng)文化的滲透，突出對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的考查.

【例1】（2021年高考廣東卷物理第13題）算盤是我國古老的計(jì)算工具，中心帶孔的相同算珠可在算盤的固定導(dǎo)桿上滑動，使用前算珠需要?dú)w零，如圖2所示，水平放置的算盤中有甲、乙兩顆算珠未在歸零位置，甲靠邊框b，甲、乙相隔s1=3.5×10-2m，乙與邊框a相隔s2=2.0×10-2m，算珠與導(dǎo)桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.現(xiàn)用手指將甲以0.4 m／s的初速度撥出，甲、乙碰撞后甲的速度大小為0.1 m／s，方向不變，碰撞時間極短且不計(jì)，重力加速度g取10 m／s2.

圖2 例1題圖

（1）通過計(jì)算，判斷乙算珠能否滑動到邊框a；

（2）求甲算珠從撥出到停下所需的時間.

賞析：算盤是源自中國的一種計(jì)算工具，也是義務(wù)教育階段要求學(xué)生掌握的計(jì)數(shù)工具，而廣東省命題組從生活經(jīng)驗(yàn)入手，以撥動算珠的過程為情境依托，如圖2所示，探究兩顆算珠的運(yùn)動過程不但綜合考查了學(xué)生對勻變速直線運(yùn)動基本規(guī)律的理解與掌握，更考查了學(xué)生對于動量守恒規(guī)律的把握與運(yùn)用.通過題目精巧的構(gòu)思，將“過程不守恒但瞬間守恒”的難點(diǎn)埋藏于試題情境之下，在體現(xiàn)中華傳統(tǒng)文化魅力、貫徹立德樹人理念的基礎(chǔ)上，全方位地考查了學(xué)生的科學(xué)思維能力，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科間的交互與融合.剝離模型后，追溯題源可以發(fā)現(xiàn)題目整體設(shè)計(jì)思路與2018年高考全國Ⅱ卷第24題有著異曲同工之妙.但本題更側(cè)重于基礎(chǔ)知識的考查、創(chuàng)新型試題情境的建立，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的“注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)”的基本理念［2］.

【例2】（2021年高考廣東卷物理第3題）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β，α＜β，如圖3所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是（ ）

圖3 例2題圖

A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大

B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大

C.曲轅犁勻速前進(jìn)時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力

D.直轅犁加速前進(jìn)時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力

賞析：相比于21世紀(jì)早期，舉國上下為全面實(shí)現(xiàn)小康社會而辛勤勞動，學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會和經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)勝于教育環(huán)境得到大幅度改善的今天，隨之而來的是生活經(jīng)驗(yàn)匱乏，對簡單器械感到陌生，對于物理學(xué)原理在生產(chǎn)生活中的滲透難以理解.本題在向?qū)W生普及中國歷史知識、介紹農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，考查了學(xué)生對力的分解以及作用力與反作用力的理解（如圖3所示）.通過巧妙的情境設(shè)置，將區(qū)分“作用力與反作用力”和“平衡力”這一易錯點(diǎn)引入其中，考查了基礎(chǔ)性必備知識、應(yīng)用性關(guān)鍵能力和創(chuàng)新性核心價(jià)值.通過命題組的精心設(shè)計(jì)，本題目在堅(jiān)持了“一核”的高考核心立場的同時，又兼顧了“四層”與“四翼”的具體要求.

【例3】（2021年高考廣東卷物理第9題）長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡峭的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點(diǎn)的高度差為h，在空中的運(yùn)動可視為平拋運(yùn)動，軌跡如圖4所示，重力加速度為g，下列說法正確的有（ ）

圖4 例3題圖

A.甲在空中的運(yùn)動時間比乙的長

B.兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等

C.從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少mgh

D.從投出到落地，每顆手榴彈的機(jī)械能變化量為mgh

賞析：2021年1月教育部印發(fā)了《革命傳統(tǒng)進(jìn)中小學(xué)教材指南》，其中指出了對中小學(xué)生進(jìn)行革命傳統(tǒng)教育、植入紅色基因，對培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人的重要意義.本題以長征戰(zhàn)士英勇作戰(zhàn)為背景，如圖4所示，在將物理學(xué)科與革命歷史有機(jī)融合的基礎(chǔ)上，通過同一高度、不同初速度的平拋運(yùn)動背景，考查了落地時間等經(jīng)典問題.并按題目走向依次考查了瞬時功率計(jì)算中力與速度的關(guān)系、重力勢能的相關(guān)計(jì)算.而在選項(xiàng)D考查設(shè)置上，打破了以往的通過條件判斷運(yùn)動類型的正向思維考法，而是通過題目給出的平拋運(yùn)動條件反推手榴彈僅受到重力，得到此運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，進(jìn)而判斷該選項(xiàng)的正誤.本題考查知識范圍廣、問題鏈邏輯性強(qiáng)、難點(diǎn)設(shè)置新穎合理，通過結(jié)合命題組設(shè)置的長征革命史的試題情境，在立德樹人的背景下選拔優(yōu)秀人才、引導(dǎo)課堂教學(xué)，符合中國高考評價(jià)體系的具體要求.

2 中華傳統(tǒng)文化中的物理學(xué)史

在中國5 000多年的悠久歷史文化中，從來不缺少物理學(xué)的影子.早在春秋戰(zhàn)國時期，墨家代表作《墨經(jīng)》中就包含了豐富的力學(xué)、光學(xué)等相關(guān)內(nèi)容.如“力，形之所以奮也.”在闡述力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的因素；“景之小、大，說在地正、遠(yuǎn)近.”“景，光至，景亡；若在，盡古息.”通過闡述光線與影子的關(guān)系，反映了光沿直線傳播的規(guī)律.并且墨家做了世界上最早的小孔成像實(shí)驗(yàn)，相關(guān)背景材料也被引入至2021年高考湖南卷中，作為第16題背景材料.除此之外還有很多可用、但未被挖掘的原始物理情景（見表1）.

表1 中華傳統(tǒng)文化中的物理學(xué)知識

春秋時期的墨家經(jīng)典著作《墨經(jīng)》，宋元時期的《夢溪筆談》《革象新書》，明朝時期的《天工開物》《物理小識》，這些偉大的中華古籍中都記載了豐富的科學(xué)知識.此外，魚洗、趙州橋、水運(yùn)儀象臺、魯班木工尺等充滿創(chuàng)造性的古代發(fā)明都在闡述著我國古人在物理學(xué)規(guī)律、制造技術(shù)等方面的探索成果，為中華民族乃至世界的科技進(jìn)步和文明發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，是中華民族的優(yōu)秀瑰寶.

面對以北京為試點(diǎn)的教師輪崗制度，在職物理教師應(yīng)在充分考慮學(xué)情的基礎(chǔ)上選擇最為恰當(dāng)、極具代表性、切中要害的原始物理情景，以此為切入點(diǎn)，滲透物理學(xué)原理及規(guī)律.而作為新時代教師，除了提高學(xué)生的知識水平，更應(yīng)該充分運(yùn)用史料，在教學(xué)中滲透愛國主義教育，在命題中科普中華民族的優(yōu)秀成果，使學(xué)生感受中華民族廣大勞動人民的智慧，在逐步增強(qiáng)文化自信的同時，提高物理學(xué)科的核心素養(yǎng).