核心素养导向的高考物理试题情境创设

李华君 黄沛华

(1. 湖南省泸溪县教育科学研究所，湖南 泸溪 416100； 2. 湖南省湘西土家族苗族自治州民族教育科学研究院，湖南 吉首 416000)



·高考命题研究·

核心素养导向的高考物理试题情境创设

李华君1黄沛华2

(1. 湖南省泸溪县教育科学研究所，湖南 泸溪 416100； 2. 湖南省湘西土家族苗族自治州民族教育科学研究院，湖南 吉首 416000)

就核心素养导向的高考物理试题情境创设问题，通过对几道典型高考试题的分析发现，突出情感目标，突出真实情境和突出实际运用是高考物理试题情境创设的“三突出”，物理学史情境、传统文化情境、社会主义核心价值观情境和实验情境构成核心素养导向的高考物理试题情境的四大基本类型，在此基础上，对真实情境、情感目标和实际运用三大问题进行了深入反思.

核心素养；高考；物理试题；情境

核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践.由于学科核心素养主要体现在学科的核心知识、核心能力、核心品质,它既是一门学科对人的核心素养发展的独特贡献和作用，又是一门学科独特教育价值在学生身上的体现和落实.因而，发展学生核心素养必然依赖于学科核心素养的落实.物理课程作为自然科学领域的重要基础课程，在培养学生方面的价值则体现从物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任四个方面为学生今后生活和工作做准备，使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力，形成学生的物理学科核心素养.发展学生核心素养为目标的课程改革要求相应的教学评价改革，高考命题就应该在发展学生核心素养上发挥导向作用，以更好地落实“立德树人”的根本任务.本文仅就试题情境的创设，探讨核心素养背景下的高考物理命题.

1 情境创设的“三突出”

素养是人在真实情境中做出某种“行为”的能力，而任何行为，都不是单一维度的知识、技能、态度所能支撑的，需要三者统合方能达成.为此我们可以列出这样一个公式：素养 =(知识+技能)态度，亦即C=(K+S)A.态度是用乘方来连接知识与技能，具有乘数效应或者放大效应，这充分显示出态度在素养内在结构中的重要性和对于人的“行为”的深层价值.[1]既然素养是人在真实情境中做出某种“行为”的能力，那么，核心素养体系的落实强调基于真实的实践情境.为了确保课程、教学与评价的一致性，应尽可能选择真实情境考查核心素养.可见，要体现核心素养考查的要求，高考物理试题情境就应突出情感目标，突出真实情境，并通过真实情境的创设突出人的“行为”能力，即突出实际运用.

评价内容、问题情境、设计方式是物理试题的3个核心要素，[2]情境作为试题的重要组成部分，其目的就是为了对知识的习得和实际运用，以及对客观外在环境内在教育价值特别是情感的挖掘而提供的问题解决背景、活动场景和资源条件.知识与技能是形成学科素养的载体，过程和方法是素养形成的桥梁，而情感、态度和价值观能内化为学生的品格.[3]围绕物理学科核心素养选择原始素材，积极挖掘情境的价值，将学科知识与技能运用以及情感、态度和价值观对学生品格内化的触发条件镶嵌在情境中，让测评指向的任务紧密地结合生活实际，让学生在问题情境持续的交互作用中进行理解、提炼、分析，探究问题的解决之道，让情境成为学生核心素养发展与考查的载体和路径.总之，突出情感目标，突出真实情境和突出实际运用是基于核心素养考查的高考物理试题情境创设的“三突出”，它对核心素养背景下高考物理命题具有导向作用.

2 情境创设的“四类型”

情境通常是纷繁多样的，所以，试题情境的创设应体现素材内容与形式的多样化特征.以下通过对几道典型高考试题的分析，意在说明试题情境创设的“三突出”和核心素养导向的高考物理试题情境创设的基本类型.

2.1 物理学史情境

增强知识的历史性、整体性、思想性与人文性，全面展示物理学的社会价值观是物理学史功能的重要体现.普通高中课程标准(实验稿)明确了物理学史教学目标和内容标准，其中，内容标准大致分为以下3类：第一，了解物理学家在物理发展过程中的贡献，理解与物理学家相关的重要物理概念、规律和理论；第二，了解物理学家发现或探究物理规律的过程，领会物理学家探究过程中的物理思想或方法，体会科学探索中的成功或挫折对科学发现的意义，了解物理学的发展对社会、经济和科技的影响；第三，了解我国古代在物理学方面的成就.[4]所以，上述内容标准就成为物理学史试题情境创设的基本依据.

图1

例1.(2015年全国Ⅰ卷第19题)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图1所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是

(A) 圆盘上产生了感应电动势.

(B) 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动.

(C) 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化.

(D) 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动.

阿拉果完成圆盘试验后，实验现象引起了当时物理学界的极大关注，不仅阿拉果本人，像物理学家安培、毕奥以及法拉第等都尝试对该实验的结果给出理论解释.但由于各种原因，直到法拉第发现了电磁感应现象之后才有了合理的理论解释，从而让学生体会物理学家科学探究的艰辛与曲折.同时，这一科学发展进程以及科学家提炼物理本质、发现物理规律的背景、探究的过程和方法、思维的方式等给学生以启迪.该题要求学生以“圆盘实验”为素材，根据科学实验事实，通过分析推理，并进行归纳概括，透过现象把握物理本质，深入理解物理概念与物理规律.不仅引导学生学生关注实验事实，重视实验现象，而且在培育开放的思想方法和创新的思维方式上具有很强的探究性.

2.2 传统文化情境

传统文化是中华文明的精髓，中国优秀的物理传统文化是物理文化的重要组成部分.中国古代的科技发展对人类社会的发展和进步做出了巨大贡献，反映了中国人民的勤劳和智慧，是我国物理传统文化的重要内容，它能让学生潜移默化地接受我国古代物理文化的熏陶，从而传承中华优秀传统文化.《关于2017年普通高考考试大纲修订内容的通知》(教试中心函〔2016〕179号)要求在数学和理科综合等科目中“适当增加对中国传统文化进行考查的内容……”同时强调“考查中国优秀传统文化，不是简简单单地考查死记硬背的知识，而是要遵循继承、弘扬、创新的发展路径，注重传统文化在现实中的创造性转化和创新性发展，从而实现考试的社会意义和现实目的.”

例2.(2015年高考江苏卷第2题)静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电现象的是

(A) 梳过头发的塑料梳子吸起纸屑.

(B) 带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引.

(C) 小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流.

(D) 从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉.

本题不但让学生知晓西汉末年已有对静电现象的记载的具体知识，而且要求学生对不属于静电现象的选项进行判断，考查学生对静电现象的理解.试题的设计能让学生在实际运用中提高对科学的兴趣，通过展示我国古代在科技方面的成就，培育学生的科学态度，增强民族自豪感和使命感.而且，做到优秀传统文化知识的传承和在现实中运用的结合，体现出优秀传统文化的现实意义.

2.3 社会主义核心价值观情境

《意见》把立德树人作为教育的根本任务，要求“把培育和践行社会主义核心价值观融入国民教育全过程”.人类社会存在一些普遍适用的共享价值观，例如公平、正义等等.同时，随着人类社会的发展与进步，价值观又与当今社会的政治、经济、文化相关联,因而是历史的、具体的，从而又体现出特殊性与相对性.党的十八大报告强调指出：“倡导富强、民主、文明、和谐，倡导自由、平等、公正、法治，倡导爱国、敬业、诚信、友善，积极培育和践行社会主义核心价值观.”社会主义核心价值观是社会主义核心价值体系的高度凝练和集中表达，它的确立体现了人类社会价值观的“普遍使用”与“特殊性与相对性”，“历史延绵与永恒”与时代发展的辩证统一.因而，社会主义核心价值观理应成为当下物理课程的重要目标，物理高考试题情境的创设应关注社会主义核心价值观的基本内容.

图2

例3.(2016年高考天津卷第 1题)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是

(A) 米波的频率比厘米波频率高.

(B) 和机械波一样须靠介质传播.

(C) 同光波一样会发生反射现象.

(D) 不可能产生干涉和衍射现象.

和平和正义是人类社会最基本的价值准则，人的意志自由、存在和发展的自由，是人类社会的美好向往，也是马克思主义追求的社会价值目标.试题以我国成功研发的隐身飞机的克星——反隐身先进米波雷达为情景，不仅展示了我国强大的科技综合实力，增强学生的民族自豪感和爱国情怀，而且，让学生在试题的阅读中获得和平与自由这一国家层面与社会层面价值准则的感知与领悟.值得指出的是，每道试题都不能包罗社会主义核心价值体系的全部内涵，而且，情境对价值观内涵的凸显程度也存在强弱之分.所以，社会主义核心价值观试题情境的创设，既需要根植于广袤的生活素材，又依赖命题者对社会主义核心价值体系的总体把握与深入理解，同时还需要结合所考查的知识内容与能力层次等因素进行综合设计.

例4.(2014年高考山东卷第23题)研究表明，一般人的刹车反应时间(即图3甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s，但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L=39m.减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图3乙所示，此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g=10m/s2.求：

图3

(1) 减速过程汽车加速度的大小及所用时间；

(2) 饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；

(3) 减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.

本题以测量某志愿者饮酒后驾车的反映时间为背景，考查匀速直线运动及牛顿运动定律知识在汽车刹车中的运用.我国经济的高速发展，机动车及机动车驾驶人的数量与日俱增，酒后驾车导致交通事故的现象时有发生，交通事故已成为危害社会发展的公害.贯彻法治国理念,实施依法治国是当今中国的时代主题.试题以“饮酒驾车”和“醉酒驾车”问题引导学生对社会生活中法律问题进行思考，从遵纪守法、自觉文明行车和对生命的尊重敬畏等方面进行社会主义核心价值观教育，有助于增强法治观念，使遵法守法成为大众的自觉行动.

值得指出的是，上述几道试题的情境内蕴着社会主义核心价值观体系中和谐、爱国、法治等内容，并非包罗社会主义核心价值体系的全部内涵.而且，情境对价值观内涵的凸显程度也存在强弱之分.所以，社会主义核心价值观试题情境的创设，既需要根植于广袤的生活素材，又依赖命题者对社会主义核心价值体系的总体把握与深入理解，同时还需要结合所考查的知识内容与能力层次等因素进行综合设计.

3 实验情境

例5.(2016年全国Ⅰ卷第23题)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.

在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω．

(1) 在答题卡上(如图4所示)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.

图4

(2) 在电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).

(3) 按照下列步骤调节此报警系统：

① 电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________.

② 将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________.

(4) 保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.

本题设计的实验情境既不是教材规定的学生实验，也不是考试说明规定的实验，实验中选取新的器材即热敏电阻和报警器，要求考生独立设计创新实验，需要解读原理，设计方案，并要完成实验步骤，进行数据处理，从而培养学生“实验探究能力”.通过应用等效替代法，按照步骤调节报警系统，实现科学思维方法的迁移.选取热敏电阻、报警器，引导学生把现代科技成果用于日常生活，为生活安全服务，有利于培育学生的“科学态度与责任”，并激发学生研究物理的好奇心和求知欲.而且，本题的实验探究，考查了在新情境中的实验创新能力.

实验探究作为物理学科核心素养，是高考物理命题的重要内容，创设实验情境是实验探究试题的必然要求.然而，实验情境的创设并非是创设“纯粹”的实验情境，而是“内蕴”着试题情境创设的“三突出”，从而让实验试题更好地承载学生核心素养培育与考查的价值.

4 情境创设的“三反思”

4.1 关于真实情境

上述几道高考试题情境具有真实性，但这种真实仍然是对实实在在生活情境的加工与改造，并非“原本”的生活情境本身.对“原本”的生活情境改造与加工的目的是为了便于在规定时间内让学生完成特定学科的考试任务.然而，“原本”生活情境的复杂程度决定着学生对真实任务的解决比解题要复杂得多.学生学习的目的是为今后生活和工作做准备，养成终身发展所需的必备品格与关键能力.也正因如此，与国际知名核心素养框架配套创设的测试评价中，PLSA得到各国的共识与推崇.“PLSA旨在评估学生对未来生活所需的准备，致力于描述学生在多大程度上将他们所掌握的知识运用到与生活相关的场景中.”[5]虽说PLSA与我国高考在测试目的、实施方式、测查内容以及结果使用等方面各有不同，但在考查学生在生活情境中分析问题和解决问题的能力方面对我国的高考命题具有借鉴意义.基于此，我国以邢红军为代表的学者对原始问题进行了持续的研究.“所谓原始问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在、能够反映科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实.”[6]“在检测教学方面，原始物理问题更有助于鉴别出学生能力的高下.”[7]与现行高考物理试题相比，“原本”生活情境疆域广阔，而原始物理问题是“未被加工”的“物理问题”，所以，原始物理问题包含在“原本”生活情境之中.高考难以植入原始物理问题，这既与问题本身的复杂程度有关，也与命题技术的高要求有关.随着基于核心素养的课程改革的推进和测量技术的发展，在物理高考中植入适当的原始物理问题不只是一种美好的愿望.

4.2 关于情感目标

基于核心素养考查的物理试题设计突出情感目标，由于情感目标难以量化，这给试题情境的创设增加了难度.为了便于对情感目标进行初略的测评，借鉴霍恩斯坦和布卢姆关于情感目标分类的已有研究，统整接受、反应、价值评价、信奉和举止和接受、反应、形成价值观念、组织价值观念系统和价值体系个性化等5个层次，结合物理学科特点,把情感目标划分为经历(感觉)水平、反应(认同)水平、领悟(内化)水平，从而形成逐层深入，由外显到内化递进的目标层次结构.[8]例如上述相关情感的试题情境创设，都能引起学生的“经历(感觉)”，而对例4酒后驾车的相关计算，对遵守交通规则的具体做法，不仅达到了经历(感觉)水平和反应(认同)水平，对于自觉文明行车的法治观念，学生能达到领悟(内化)水平.突出情感目标的物理试题情境，应依据试题情境类型，结合考查的知识内容以及能力水平层次，选择合适的情感目标层次定位，在对物理学科核心素养各要素的考查上既做到“有所侧重”，又做到“合理兼顾”，从而达到真实、全面检测物理学科核心素养的目的.

4.3 关于实际运用

物理高考中的实际运用首先强调的是对物理学科核心概念的运用，这里的核心概念拓宽了物理学科基本概念的范畴，是指位于学科中心的概念性知识,包括重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，因为它具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值.[9]其次要求避开对熟知情境的简单模仿，强调已有知识在新情境运用过程中的创新.所以，试题情境创设要在以下方面做出努力：应有利于突出对基础知识、主干知识的理解和掌握，考查适合后续学习、未来工作和终身学习所需的基本能力；应有利于从学科整体出发评价学生观察力、想象力、抽象概括能力、分析解决问题的能力等多方面素质要求，考查学生全面、完整的认知结构；应有利于用所学知识联系生产、生活和科技前沿实际，便于考查学生独立思考、灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力；应有利于增强试题的开放性和探究性，为不同层次的学生展现思维水平提供平台，考查学生思维的全面性、灵活性和独创性，培养学生的创新意识.另外，对于试题情境的创设，通过文字、数据、图标等多种方式的融合，增加试题信息的广度，丰富情境情境素材形式，考查学生从不同呈现方式中提取与加工信息，运用有用信息分析与解决问题的能力.

1 褚宏启.核心素养是“行为能力”而非纸上功夫[J]. 中小学管理,2016(11):60-66.

2 李华君.生活化试题及命题机制[J].物理通报，2006(3):23-25，38.

3 余文森.从三维目标走向核心素养[J].华东师范大学学报(教育科学版)，2016(1):11-13.

4 李勇，程力.课程标准高考物理学史考查的理念和方法研究[J].中国考试，2015(3):15-21.

5 张会杰.核心素养本位的测评情境及其设计[J].教育测量与评价，2016(9):9-16.

6 邢红军，陈清梅.从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革[J].课程·教材·教法，2006(1)：56-60.

7 侯建芳，邢红军，陈清梅.中学物理教学中应适当引入原始物理问题[J].物理通报，2006(7):21-23.

8 李华君.核心素养背景下情感目标考查研究[J].中学物理教学参考，2016(8)： 40-44.

9 张颖之，刘恩山. 核心概念在理科教学中的地位和作用——从记忆事实向理解概念的转变[J].教育学报，2010,6(1):57-61.

本文系湖南省教育科学“十二五”规划2013年度一般课题“提高教师课程能力的行动研究”(课题批准号:XJK013CZXX019) 的研究成果之一 .

2016-12-08)