例说高考试题对落实物理核心素养的教学导向

作者简介：周智良，中共党员，重庆市教科院普通中等教育研究所副所长，中学物理研究员，全国教育学会物理教学专业委员会理事，中国物理学会第十一届物理教学委员会中学分委会委员，重庆市物理学会副理事长兼中学物理教学和科普工作委员会主任。重庆市第二批中小学学科带头人。1990年在重庆一中任教中学物理，2003年7 月至今，在重庆市教科院普通中等教育研究所担任物理教研员工作。近10年来，发表论文、研究报告、调研报告33篇，参编人民教育出版社、山东科学技术出版社等15种教材，合计编写国家教材25余万字，编写地方教材25余万字，参与科研课题8项，个人获奖32项，其中重庆市人民政府普通中小学幼儿园教学成果奖一等奖、二等奖、三等奖各一项。2018年12月《西部地区基于学习进阶的生活化物理实验教学研究》获得教育部基础教育国家级教学成果奖二等奖。

摘  要：物理核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。高考试题依据高校人才选拔的要求和国家课程标准的设计，体现了国家选才要求和高中教育目标的统一，具有很强的代表性，对学科教学具有很强的导向性。笔者力图通过对几道高考试题多角度的分析，使教师们能领会试题研究的价值，一定程度地领悟、体会考试评价的教学导向，发现教学中所存在的问题，得到改进教学的启发和措施。最后提出落实学生物理核心素养的教学建议，达成物理课程目标。

关键词：高考试题;物理核心素养;教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）3-0001-6

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是该学科在落实立德树人根本任务中所作出的独特贡献，是个体在信息化、全球化、学习型社会，面对复杂而不确定的情境时，综合运用本学科所学的知识、观念、方法解决实际问题所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力。《普通高中物理课程标准》指出，物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格，是学生科学素养的重要构成。物理核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面，这四个方面是相互联系、共同发展的。教学评价是教学的重要组成部分，对课程的实施具有很强的诊断、激励、改进和质量监控等功能，评价的内容、方式、结果等方面都会直接影响着课程培养目标的实现。教学评价还具有很强的导向功能，评价指标体系充分体现了教育的性质、目标和程度要求，是教学行动的指南，为教学指明方向，即指明教师教和学生学的目标和应达到程度的方向。普通高等学校招生全国统一考试（高考）是合格的高中毕业生和具有同等学力的考生参加的选拔性考试，高考试题依据高校人才选拔的要求和国家课程标准的设计，体现了国家选才要求和高中教育目标的统一，具有很强的代表性，对学科教学具有很强的导向性。鉴于不少教师虽然比较熟悉自己的教学工作，却不能很好地把握高考与教学的关系，不能很好地把握高考与课程标准的关系，笔者力图通过对几道高考试题多角度的分析，使教师们能领会试题研究的价值，一定程度地领悟、体会考试评价的教学导向，发现教学中所存在的问题，得到改进教学的启发和措施，尽可能做到目标、教学、评价的一致性，最终在教学中落实学科核心素养，达成物理课程目标。

1    2018年高考全国Ⅱ卷理综物理15题

高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50  g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为

（      ）

A.10 N      B.102 N      C.103 N      D.104 N

【阅卷统计】 对重庆市全体考生统计，本题平均分3.59，难度0.60，属中等偏易试题。正确答案是C，5.5%的学生错选A，24.2%的学生错选B，9.9%的学生错选D。

【命题立意】本题考查的知识有自由落体运动和动量定理，考查的能力有理解能力（动量定理）、分析综合能力（运动过程、状态分析，受力分析）、推理能力（楼层高度估计）和应用数学处理物理问题的能力。从物理核心素养角度，考查了“物理观念”中的物质观念、运动与相互作用观念，也隐含有能量观念（鸡蛋下落，重力势能转化为动能）。考查了“科学思维”中的模型建构（自由落体运动、碰撞）、科学推理、科学论证等要素。考查了“科学态度与责任”中的理解科学·技术·社会·环境的关系，探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是的科学态度，以及遵守道德规范、保护环境的责任感。

【试题解析】 本题贴近生活实际，要求学生估算鸡蛋坠落对地面产生的冲击力，目的是让学生对高空坠物对人的伤害有直觀且理性的认识。学生需要根据日常生活的知识估算出25层楼的高度，知道重力加速度的大小，利用自由落体运动估算出鸡蛋落地时的速度大小，再利用动量定理估算出鸡蛋对地面产生的冲击力大小。这种估算能力对于分析、解决物理问题是非常必要和重要的，是学生物理能力的综合体现。

【教学启示】 题目中的“高空坠物极易对行人造成伤害”这句话，很多学生和教师认为是穿靴戴帽，是多余的。其实，这正体现了考试评价对教学的导向，试题作为考试内容的载体和呈现形式，蕴含并集中体现高考的育人导向，是全面贯彻党的教育方针，坚持立德树人，加强社会主义核心价值体系教育，增强学生社会责任感、创新精神、实践能力的重要体现。

学生通过所学的物理知识分析一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N（100 kg），充分认识到高空坠物的危害，从而规范自己、家人、朋友的道德规范，引领学生认识科学的本质以及科学·技术·社会·环境（STSE）的关系，形成科学态度、科学世界观和价值观，为做有责任感的社会公民奠定基础。其产生的社会价值恐怕只有数学家建立统计分析模型才能估算出来，这也是物理教育的价值所在。

在“动量定理”教学中，要基于物理核心素养确定教学的目标和内容，通过联系生产生活实际、多媒体技术、物理实验等方式，创设情境进行教学，对培养学生的物理核心素养具有关键作用。在“动量定理”物理规律的探究过程需要创设问题情境，学生从情境中发现和提炼问题，对问题的可能答案作出假设，并根据问题情境运用已有知识制订探究计划，选择符合情境要求的实验装置进行实验，获取客观、真实的数据，通过对数据的分析形成关于物理规律的结论。

如图1所示，一位教师在刚开始教学时，就运用视频演示一个鸡蛋从30 m高的消防云梯上面坠下，与蓝色彩钢雨棚碰撞，鸡蛋蛋壳粉碎，蛋清、蛋黄四溢。突然，观看视频的学生发出“哇”的一声惊呼，流动的蛋清、蛋黄从雨棚上面消失，原来是因为鸡蛋的撞击作用力相当大，已经把蓝色彩钢雨棚给击穿了，蛋清、蛋黄从击穿的小洞下溢了（图2）。这个情境的创设，极具视觉冲击力，带给学生震撼，学生油然而生下面的问题：“这个作用力这么大？”“这个作用力究竟多大？”“我能分析解决这个问题吗？”情境的创设，联系生活实际，激发学生的学习兴趣、求知欲和探究热情，形成“我要学”的学习心向。当通过师生共同探究学习，初步理解动量定理后，再结合视频，给出数据进行计算，学以致用，真正解决刚才的问题后，学生的成就感、获得感会让他们乐于学习。“我和我的家人不能高空抛物”“我要告诫他人不能高空抛物”的观点也会很自然地出现在学生脑海里，“科学态度与责任”也就得到很好的落实，实现了课程育德。

运用物理知识解决实际问题能力的高低，往往取决于学生将情境与知识相联系的水平，能不能把问题中的实际情境转换成解决问题的物理情境，建立相应的物理模型，这是应用物理观念思考问题、应用物理知识分析解决问题的关键。物理教学中，从生活走进物理，从物理走进社会，应让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量经验，形成把情境与知识相关联的意识。通过让学生分析解决日常生活中的物理问题，促进学生基于真实情境下的问题解决能力和物理核心素养的发展。

2    2017年高考全国Ⅱ卷理综物理21题

某同学自制的简易电动机示意图如图3所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将（    ）

A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉

B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉

C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉

D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉

【阅卷统计】 重庆市全体考生回答统计如表1所示，正确答案是AD，满分率9.8%，零分率59.5%，平均分1.5，难度0.25，属难题。

【命题立意】 本题考查电动机原理、安培力、力矩、电路的通路断路、绝缘体与导体、惯性等知识，考查的能力有理解能力（安培力、力矩、电路的通路断路、绝缘体与导体）、分析综合能力（试题情境的图文对应理解、受力分析）、推理能力（选项逐个判断）。从物理核心素养角度，考查了“物理观念”中的物质观念（磁场中的安培力）、运动与相互作用观念，也隐含有能量观念（电能转化为机械能）。考查了“科学思维”中的模型建构（电动机模型）、科学推理、科学论证等要素。考查了“科学探究”中的问题、证据、解释、交流等要素。考查了“科学态度与责任”中的理解科学·技术·社会·环境的关系（电动机对人类生产力的发展的巨大推动作用），形成探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境的责任感。

【试题解析】 题目中“为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来”这句话，说明线圈应该受到安培力使之转动起来，且在以后的转动过程中不能受反方向的力使之停下来。四个选项都涉及左、右转轴上下侧的绝缘漆刮掉问题，就是通过电路的通路和断路来控制线圈的受力。将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，当线圈在图示位置时，电路导通，线圈的上下边受方向相反的安培力而转动，转过半周后电路断路，无安培力，线圈由于惯性继续转动，一周后电路再次导通受到同样方向的安培力而使其继续转动，选项A正确;若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，电路始终导通，则当线圈在图示位置时，线圈受安培力而转动，转过半周后受到与转动方向相反的安培力而使其停止转动，选项B错误;左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路始终处于断路状态，故不能转起来，选项C错误;若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，情况与A选项相同，选项D正确。故选AD。

进一步分析发现，在已经明确是多选题（多项符合题目要求）的前提下，学生根据全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，为了尽可能得分，居然有73.77%的考生选择单选，并且单选的比例比较平均，真是反映了这是一道难题。该题得分率非常低，然而试题的选项说明考查的落脚点其实与初中物理的电路的通路断路、绝缘体与导体、惯性等知识有关，不禁让老师们大跌眼镜，这是为什么呢？原因有二：其一，考生读题、审题能力和运用物理规律解决实际问题的能力还有待提高，图文对应理解，充分明白问题的指向，建立模型，仔细分析;其二，学生根本没有亲自做过这样的实验，也没有看老师做过这样的实验，情境非常陌生，无法理解题意，这才是真正的症结所在，造成73.77%的考生选择单选，零分率59.5%。

【教学启示】 我们在教学时，应充分注意初中、高中物理知识的衔接，初中的物理教学应该为高中打下坚实的基础。如图4所示，沪科版初中物理教材中，就图文并茂地分析电动机为什么能够连续转动，清楚地讲解了滑环和电刷的作用，是改变了线圈中的电流方向，让线圈始终受到同一方向的力矩作用。同时，如图5所示，教材的“迷你实验室”栏目提出制作简单的电动机。有可能多数初中物理教师并没有重视这一内容，没有布置学生完成。到了高中，教材上面没有电动机的有关内容，老师又没有增加这个内容，学生就永远不清楚电动机的滑环和电刷的换向作用了。此题的考查，也是对教学的一个良好导向，大家要在教学中有意识地加强学生课外实践性作业的布置和落实，引导学生多做一做相应的小实验、小制作，倡导“做中学”，“我听了，我忘了;我看了，我记住了;我做了，我明白了”，不仅让学生学到具体的知识，更重要的是培养学生会使用学到的知识。教师、学生要通过“做”，促使学生善于观察、勤于思考，勇于实践，从而真正学得知识。在教学中要增强学生对物理规律在实际生活中的运用能力，能够运用学过的物理知识和方法，解釋、说明生活中的现象和应用。

在2015年12月重庆教育学会物理专业委员会的学术年会上，重庆巴蜀中学的许敦辉老师制作表演了丰富多彩的自制电动机。图6（a）是他用喇叭的环形磁铁、鳄鱼夹、线圈制作的电动机。图6（b）是他在进行投影讲解的时候，提到制作电动机的注意事项，需要把左边转轴的绝缘漆都刮掉，右边转轴上侧或者下侧的绝缘漆刮掉，居然就是高考试题的答案之一。图6（c）是他做的另一个电动机，还用手把线圈固定，让中间的电池和磁铁转动，如图6（d）所示，说明力的相互作用。他还现场展示了一个“心形”和一个“风扇”简易电动机，如图6（e）、图6（f）所示。像许敦辉老师那样，遵循发现和探究的原则，勤于思考、动手制作、改进实验、勇于创新，千方百计激起学生学习知识、发现和探究知识的兴趣，学生学习物理肯定会兴趣高昂，学得轻松，考得愉快。所以，教师要把一些有选择性的课外活动和有创造性的社会实践活动有力地结合起来，形成开放、多维、有序的课外共同活动体系，为学生提供发现、尝试、锻炼和表现自己天赋和才能的自由时间和空间，提供丰富多样的活学活用书本知识的机会。

3    2018年高考全国III卷理综物理22题

甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：

（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。

（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为_____（用L、L1和g表示）。

（3）已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm，乙的反应时间为_____s。（结果保留2位有效数字）

（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：

___________。

【命题立意】 本题考查自由落体运动的有关知识，考查的能力有理解能力、推理能力、应用数学处理物理问题的能力和实验能力。从物理核心素养角度，考查了“物理观念”中的运动与相互作用观念。考查了“科学思维”中的模型建构、科学推理、科学论证等要素。考查了“科学探究”中的问题、证据、解释、合作、交流等要素。考查了“科学态度与责任”中的严谨认真、实事求是的科学态度。

【试题解析】 本题素材来自教材，是一道改编的实验题，引导教学回归教材基本内容，夯实学生学习的基础。以一个常见的课堂小实验为背景，考查学生对于实验设计的理解能力和简单的实验数据处理能力，审题需要注意“乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺）”“若夹住尺子的位置刻度为L1”，确定了尺子自由落体运动的初末状态，若是能够画出情境图，那就会准确写出：L-L1=■gt2，从而轻松求解。要求学生给出一条能够提高测量结果准确程度的建议，“多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子;初始时乙的手指对准刻度L;准确读出夹住尺子的位置刻度为L1”等多个回答均可以得分，让学生在反思结果的基础上提出改进的措施，鼓励学生进行发散思维和批判性思维，通过增强试题的开放性和探究性，从而加强对学生创新意识的考查。

【教学启示】 试题体现了高考作为教育的重要手段和必要环节，要有利于创新人才的培养和选拔，要把考查独立思考、创新精神和实践能力作为重要的考试内容，发挥高考在创新人才培养和选拔中的积极作用。启示我们在教学中，要研究教材，充分认识“测量反应时间”小实验在培养学生物理核心素养中的重要价值。可以是课内演示实验，让学生设计实验，进行实验，记录数据，进行分析论证、合作交流。也可以是通过布置研究性学习任务，让学生合作进行课外实验。布置学生写物理科技论文，动手制作“测量反应时间尺”，为学生提供课外学习的问题、机会、平台和要求，将物理的学习、探究延伸到课外，动手动脑学习物理，鼓励学生运用所学进行发明创造，让学生经历探究过程，积累科学知识和方法，获得理智和情感体验，培养学生的创新精神和实践能力。若是教师对学生的课外实践作业进行检查落实、评价鼓励，效果将会更好。

4    落实学生物理核心素养的教学建议

通过对前面三道高考试题的分析，我们发现，高考物理试题严格遵循考试大纲的要求，聚焦主干内容，考查关键能力，凸显素养导向。试题以高考评价体系为框架，结合物理学科特点，进一步深化高考考试内容改革，考主干、考能力、考素养，重思维、重应用、重创新，重视真实问题情境的设置，创新设问方式，考查学生运用所学物理知识解决问题的能力，引导学生能力培养和综合素质的提升，助推素质教育的发展。

考试评价对教学具有很好的导向作用，考试评价与课标、教材、课堂教学密切相关，老师们只要认真研究试题、课标、教材、教学，就一定能发现它们之间的密切关系，从而改进教学，提高教育教学质量，落实学生物理核心素养和课程目标。要从培养物理核心素养的视角审视习题教学的目的，应通過习题教学，使学生在科学思维、探究能力、实践意识、科学态度等方面得到有效提升，习题教学的作用不是仅仅为了得到答案，而是要全面提高学生的问题解决能力。

教材是实施课堂教学的重要资源，但再好的教材也有需要改进、调整、重组的地方。教师要以新课程的理念和自己多年积累的教学经验，结合社会、学校、教师和学生的实际情况创造性地使用教材，优化教学设计。以学科核心素养为大纲设计课程内容，理解课程标准，研究教材，理解教材编者的意图，对教学内容的地位和作用要有充分的认识，突出学科体系和结构，强调学科知识的联系性、整体性——防止碎片化。突出学科本质，强调学科特有的学科思想、方法及学科知识——防止浅层化。突出主干知识，强调学科核心概念，追求少而精。

创新实验，突出物理实验在教育教学中的重要作用。自然是沉默不语的，它不会自动地告诉人们掩藏在现象背后的本质、规律和内在联系，所以可以把实验看作是人类与自然界的一种“对话”，正是靠着这种对话，迫使自然界作出回答，才能有所发现和收获。通过物理实验，可以紧扣教学主题，创设有效学习环境，引发认知冲突，激发学生的学习兴趣，拓展思维空间，促进学生物理观念的形成，训练学生的科学思维，培养学生的科学探究能力、科学态度与责任。物理概念的形成过程、物理规律的发现过程、物理问题（习题）的解决过程都可以通过物理实验得到很好的达成。在课堂教学中还要不断改进和创新实验，应该多利用生活用品自制实验教具。实验可以用于课堂教学的引入，用于课堂教学中突破难点、突出重点，用于课堂教学巩固环节分析问题、解决问题，课堂教学结束时，布置课外小实验、小制作等，把物理学习延伸到课外。对物理实验教学的研究，还可以提高教师的研究能力、教学水平，体会教学的乐趣。

在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设，突出课程的整合性，强调与现实生活、学生经验建立关联从而推动知识的应用性。“将15 g盐放在你的面前，你无论如何也难以下咽;但将15 g盐放入一碗美味可口的汤中，你早就在享用佳肴时，将它们全部吸收了。”情境之于知识，犹如汤之于鹽;知识需要溶入情境之中，才能显示出活力和美感。联系生产、生活和学生学习的实际，让学生真正体会物理的有趣和有用。在人的心理深处，都有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者，而在儿童的精神世界中，这种需要特别强烈。创设问题情境也正好满足了学生的这一需求，学生有了问题，才会探索，只有主动探索，才会有创新学习。生动活泼的情境创设，无论是实验，还是多媒体，可以给学生提供大量的直观、感性材料，激发兴趣，激活思维。情境创设也有利于教师的专业成长，教师在对情境创设的观察、思考、运用、反思、积累、交流中将不断提高教育教学水平。

注重学生实践，促进学生课外探究。做中学动手又动脑，心灵又手巧，不至于养成迷信书本知识和权威的习惯。物理教学要与学生的研究性学习、综合实践活动、科技小论文写作和科技小制作等有机结合，为学生提供机会和平台，把物理学习和探究延伸到课外。学生学会观察社会、生产、生活，学会发现和提出问题，学会设计解决问题的方案，锻炼学生的表达能力、思维能力，学以致用，提升学生物理核心素养，以适应社会和科学发展对人才培养的需要。同时也转变了物理教师的教育教学观念，提高物理教育教学质量。

通过认真研究试题、课标、教材、教学、学生，优化物理教育教学，一定能激发学生对自然、对生活、对生命的热爱，学会思考和生活，学会感恩和珍惜，学会探索和创新，引导学生逐步树立起崇高的理想以及正确的人生观和价值观，培养学生“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”的物理核心素养。众人拾柴火焰高，大家一起善于研究、勤于思考、勇于实践，物理课堂教学一定会越来越有利于学生的全面发展，有利于培养新时代需要的具有健全人格、创新意识和实践能力的建设者和接班人。

参考文献：

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[4]中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社， 2018：4-5.

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（栏目编辑    廖伯琴）