高考评价体系之“四翼”考查要求对物理教学的启示

◇ 广东 吴迎春

1 落实基本概念、原理和规律的教学

基础性试题一般以日常教学中基本的问题情境为载体,考查物理学科的基本知识和方法.如2017年全国卷Ⅰ第14题考查反冲中的动量守恒问题,2018年全国卷Ⅰ第16题考查点电荷的电场及叠加问题,2019年全国卷Ⅰ第14题考查氢原子能级结构、能级跃迁问题.试题情境源于教学实际,属于基本概念的考查,学生很容易解答.这就引导教师在日常教学中重视物理学科的基础内容,确保学生理解和掌握基本概念、基本规律,夯实他们的知识基础.

落实基本概念、基本规律的教学,一是在新课环节.对于一个概念,我们要解决这样三个问题:为什么要引入它?它的含义是什么?它与其他概念有什么区别与联系?对于基本规律,教学时也要明确规律形成的依据、方法和过程,规律的物理意义及其表述,规律的适用条件及与相关规律的区别和联系.这样可以帮助学生体会科学的发展规律,形成合理的知识体系,也有助于正确地使用规律解决问题.

二是要求学生及时巩固.每节课之前,我们可以用两三分钟以填空的形式对前面的基本概念和规律做一个知识回顾;或是针对易混淆的概念、易用错的规律,设计一些选择题,主动查找学生的漏洞.虽然物理强调的不是一个个孤立的知识点,但要能灵活运用这些知识点解决问题,理解这些知识点尤为重要.

2 加强对物理知识体系的梳理,构建知识网络,为学生提供更丰富的多元化信息呈现方式,引导学生融会贯通

物理评价改革强调必备知识,不是强化对知识的死记硬背,而是强调融会贯通.比如2018年全国卷Ⅰ第18题考查运动的合成与分解、动能定理,2019年全国卷Ⅰ第17题考查通电导线在磁场中所受安培力、电路串联和并联.这些试题非常注重基础知识的联系及各模块之间的综合应用,做到了在必备知识和关键能力的基础上渗透考查学生的学科素养,体现了高考试题的综合性.

构建知识网络,并不是说在复习的时候给出全章的知识体系,而是构建知识的横向及纵向的链接.对教师来说,在例题教学时可以选取典型例题,通过改变条件或倒置因果等方式设计变式训练,一题多变可以涉及更多的物理知识和物理过程,通过变式把物理知识引出来,对于学生系统地掌握知识、灵活地运用知识有很大的益处.当然,教师也可以选取典例进行一题多解.比如光滑水平面上的木板—木块问题,我们可以从牛顿运动定律角度求解,也可以从动量的角度求解.引导学生用多种思路解题,能把更多的知识和方法都联系起来,加深其对物理概念和公式的记忆和理解,同时也能使学生灵活地运用所学知识和已掌握的解题思路,形成立体的思维网络,从而选取最简捷的解决方法,培养思维的灵活性.

除解题时需要综合运用多种知识,有些综合性试题的问题情境也比较复杂,常用图象来呈现物理信息,如2017年全国卷Ⅰ第20题的φ-r图象,2018年全国卷Ⅰ第21题的等势面,2019年全国卷Ⅰ第20题的B-t图象、第21题的a-x图象和第25题的v-t图象等.解决这类综合性试题,从图象中获取信息的能力是关键.在物理教学中,应当为学生提供文字、公式、数据表格、图象等多种试题情境,使学生从多元化信息中提取有效信息,从而构建正确的物理图景来解决问题.

教学中应适当地运用物理图象来辅助教学.与枯燥的文字表述和抽象的公式相比,图象更为生动和直观,更有利于学生理解和掌握物理知识.比如抽象的电场用电场线表示就更为直观,学生也更容易理解.再比如2017年全国卷Ⅰ第25题,考查牛顿第二定律及匀变速直线运动的规律,虽然考查的知识比较简单,但物体运动的过程比较多,解题时如能配合v-t图象,不仅可以将复杂问题简化,还能有效避免学生对某些细节的忽视,提高解题能力.不仅如此,像弹簧的F-x图象、电场中的E-x图象等,它们的面积或斜率都有其物理意义,合理利用图象来解题,有时可以让学生在困境中找到线索.所以,多用图象来辅助教学和解题,让学生切身感受图象的优越性,他们会更愿意用图象法来解决物理问题.

3 引导学生关注生活中的物理问题,在分析实际问题的过程中主动构建物理模型

物理学科与科学技术进步、生产生活实际紧密联系,在日常教学中,要引导学生关心身边的物理问题,关注科学发展和社会进步,体会物理在生产生活中的重要作用,激发学生学习物理的兴趣.在高考中,以应用性为主的试题,多是选取生产生活中的实际问题设置情境,要求学生抓住情境的核心要素构建物理模型,强调学以致用.如2017年全国卷Ⅰ第15题的乒乓球发球机,2019年全国卷Ⅰ第18题中篮球运动员原地垂直起跳扣篮等.

对于这类试题,就要求教师在教学中多为学生创设真实的情境,为学生科学思维的培养创造条件,让学生在真实情境中提取核心要素,建构物理模型,在推理论证中解决问题.

4 在科学探究的过程中落实学生的实验技能培养

高考评价体系“四翼”的考查要求中明确提出创新性,增强试题的探究性,因此,加强对学生创新能力的考查将是必然趋势.物理考试的创新性可通过创新试题的呈现方式和设问方式来实现.

前者主要表现为问题情境与前沿技术和工程项目紧密结合,如2017年全国卷Ⅰ的第17、18题就分别以“人造太阳”发电和扫描隧道显微镜(ST M)中隔离振动噪声的有效措施为素材,2018年全国卷Ⅰ第20题以人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波为背景,2019年全国卷Ⅰ第16题则以我国正在研制的“长征九号”大推力火箭发动机为背景.由于需要兼顾我国整体的教育均衡情况,这类试题并没有深入挖掘考查学生的创新思维和意识,除去创新的背景,题干还是比较清晰明了的.

创新设问方式多数体现在实验题上.如2018年全国卷Ⅰ的电学实验,研究热敏电阻的温度特性,考查了描点、作图、读表及替代法测电阻.2019年全国卷Ⅰ电学实验,考查电流表改装电路中电阻的连接、电表的校准等问题.这些实验源于教材,却不拘泥于教材.在实验教学中,要以中学物理教材中的基本实验为本,培养学生知识迁移的能力,树立创新意识.

迁移能力的培养离不开基本知识和基本技能的训练,因此,应加强高中物理实验中常用的八种仪器(打点计时器、弹簧测力计、滑动变阻器、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表)工作原理的训练,加强对仪器操作步骤的训练.以打点计时器为例,高中物理必修第一册学习了用打点计时器(结合刻度尺)记录物体的运动信息(时间、位移和平均速度),若运动是匀变速运动还可以测量瞬时速度和加速度.因此,以后凡是涉及位移、时间、加速度和速度的实验,都可以用到打点计时器.熟知打点计时器原理后,对于不方便连接纸带的物体,拍摄频闪照片(手机连拍)也能实现相同的效果.如果跳出基本实验器材的思维局限,利用平抛运动的下落高度和水平位移可以计算瞬时速度,因此也可以将平抛运动运用到力学实验中.对于力学中的一些创新性实验,总结起来大多是在时间、位移、速度、加速度、力和质量等物理量上做文章.针对实验中新颖的设问方式,充分经过双基训练的学生,自然能将知识迁移到新问题中,知道哪些量可以测得以及缺少哪些仪器,做到胸有成竹.

除去实验原理、仪器的选择,实验数据的处理也可以有多种方式,比如教材中的“测量电源电动势和内阻”实验,数据处理有解析法和图象法.图象法处理数据的依据是函数,当两个物理量之间的函数关系是正比例或一次函数时,图象为直线,处理起来比较简单,如果图象是特殊曲线呢,是否可以通过公式变形转化成直线来求解?比如“探究加速度与力、质量的关系”实验中,当合外力一定时,加速度和质量的倒数关系就可以画成一条直线.可以引导学生去思考,物理中还有哪些实验可以这样处理?如果已经提供了创新的图象,学生也可以反向思考,以图象纵坐标为变量、横坐标为自变量写出函数关系式,从而找到图象中隐藏的斜率、截距等信息.

物理实验是培养物理创新能力的极佳载体,课堂教学中应立足双基,脚踏实地,针对训练.但简单机械地过量考查,容易引发学生机械记忆,因此,教学进度上要“快步走常回头”,条件允许的情况下应开放实验室,反复做教材上的基本实验,每次带着挑剔的眼光重新观察做过的实验,用新视角审视传统实验,进一步树立动手操作意识和质疑意识.

随着高考改革工作的推进,截止目前,全国已有14省市进入高考改革试点,物理考试作为高中学业水平选择性考试,以等级分或原始分计入总成绩.虽然高考方案的变化或许会使试卷题型与之前有所不同,但新试题体现高考评价体系的内涵是不变的.教师要理解和领会高考评价体系内容,并在教学实践中有的放矢,为应对新高考方案的实施做好充分的准备.