注重基础应用 凸显关键能力 彰显核心素养

樊兰君

摘   要：文章结合高考评价体系，将2021年全国新课标乙卷物理选择题从试题情境、必备知识、关键能力及学科素养维度进行了分析，并结合命题特征阐述了对教学的启示。

关键词：中国高考评价体系;物理选择题;关键能力;核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）11-0035-4

2019年底国家教育部考试中心颁布《中国高考评价体系说明》[1]，对评价体系中的关键概念 “一核”“四层”“四翼”的情境考查载体及其关系做了说明。随后对物理学科的关键能力提出了新的建构，即理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力和创新能力。这“新五种能力”与《普通高中物理课程标准（2017年版）》中四个方面的核心素养高度匹配。本文拟结合不同维度对2021年全国新课标乙卷物理学科选择题进行分析，以期发现规律，促进物理学科核心素养在课堂中的践行。

1    2021年全国新课标乙卷物理选择题评析

1.1    2021年全國新课标乙卷物理选择题分析

试题分析如表1所示。

从表1可知，2021年全国新课标乙卷物理选择题在考查内容上包含多个核心内容，能力考查突出理解能力、推理论证能力和模型建构能力，强化基础性和问题设置的灵活性、创新性;同时注重运算能力和图像提取信息能力的考查，引导教学要关注过程，回归课标和教材。

1.2    2021年全国新课标乙卷物理选择题示例

例1 （题17）医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其■-t图线如图1所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为（ ）

A.67.3d    B.101.0d    C.115.1d    D.124.9d

试题评析：本题以医学治疗中常用的放射性元素为背景，考查学生对半衰期的理解和应用。本题中的图像是旧人教版选修3-5第71页和新人教版选择性必修第三册第110页图像（图2）的变形，从此图中不能直接读出从开始到剩余一半放射性元素所需的时间，但可以读出从剩余2/3放射性元素到剩余1/3放射性元素所需的时间。这样的简单图像变形非常有意义，能真正考查学生对半衰期概念的理解。本题通过创设真实问题情境，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决实际问题的能力，体现了物理学科的价值。

例2 （题18）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图3所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（ ）

A.4×104M  B.4×106M  C.4×108M  D.4×1010M

解析 由图3可知，S2绕黑洞运动的周期T=16年，地球的公转周期T0=1年，S2绕黑洞运动的椭圆轨道半长轴r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是r=1000R

地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，G■=mR（■）2

S2绕黑洞的向心力由黑洞对S2的引力提供（假定S2绕黑洞做圆周运动）， G■=m'r（■）2，解得太阳和黑洞的质量分别为

M=■，Mx= ■

综上可得Mx=3.90×106M，B选项正确。

试题评析：本题以获得2020年诺贝尔物理学奖的研究工作为情境，呈现出银河系中心附近的恒星S2从1994年到2002年间的运动轨迹，用陌生的问题情境考查学生从图像中获取恒星运动的周期信息;再利用万有引力定律等知识综合解决实际问题，引导学生关注前沿科技信息。与此题设问背景和内容考查命题意图相似的有2021年全国甲卷第18题的“天问一号探测器”。2021年2月教育部发布的《关于做好2021年普通高校招生工作的通知》中指出：理科类考题可针对我国尖端科研课题、甚至是获诺贝尔奖的事例设置相关背景。这样的试题起点很高，但答案不会超越高考评价体系要求，落点很低。该题就落实了教育部要求的通过试题鼓励学生拓展学科视野，关注宇宙、科技的命题要求，实现育人导向。

例3 （题21）水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图4（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图4（b）所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图4（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1，物块与木板间的动摩擦因数为μ2，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（  ）

A. F1=μ1m1g

B. F2=■（μ2-μ1）g

C. μ2>■μ1

D. 在0～t2时间段物块与木板加速度相等

解析 此题为经典的板块模型。运用极限思维，由力F足够小到逐渐增大可分析出物块与木板运动经历三个阶段，一起静止，一起加速，再相对滑动。故由图4（c）可知，t1时刻物块、木板一起刚开始滑动，此时物块与木板相对静止，木板刚要滑动，以整体为对象有F1=μ1（m1+m2）g，故A选项错误;t1～t2时间内两者一起加速，且最大加速度需满足物块达到最大静摩擦力，以木板为对象，有μ2m2g-μ1（m1+m2）g=m1am>0，即μ2>■μ1，又因t2时刻物块与木板刚要发生相对滑动，此时以整体为对象， F2-μ1（m1+m2）g=（m1+m2）am，解得F2=■（μ2-μ1）g，故B、C、D选项正确。

试题评析：本题通过呈现拉力随时间的变化图像以及木板加速度随时间的变化图像，要求学生综合分析两幅图像的特点，明确物块和木板的整个运动过程，从而提取图像中的关键信息进行逻辑推理，对学生信息加工能力、推理能力、分析综合能力要求较高。与此题命题背景相关度极高或模型类似的高考试题有2011年全国Ⅰ卷第21题、2013年江苏卷第14题、2014年江苏卷第8题、2015年全国Ⅱ卷第25题、2015年全国Ⅰ卷第25题、2017年全国Ⅲ卷第25题、2019年江苏卷第22题、2020年全国Ⅱ卷第25题。板块模型类问题遵循的基本分析步骤：首先，審题分析清楚物块和木板每个阶段初态的受力情况及运动情况，准确求得两者在各运动阶段的加速度，判断两过程衔接处加速度是否突变，是否存在速度相等的临界条件，必要时找出速度、位移关系，列方程求解。该题虽属经典板块模型类问题，仍以考查牛顿运动定律基础主干知识为主，但图像呈现方式有所变化，丰富了基础性知识考查的内涵，强调学生对基础主干知识全面深刻的理解和融会贯通的运用能力，借以引导教学要回归课标、回归基本，促使学生夯实学习发展的基础。

2    2021年全国新课标乙卷物理选择题的特点

2.1    试题考查难度适中，注重对基础主干知识方法、逻辑推理能力的考查，运算量适度增大

高考命题要求在针对基础性核心知识的考查中应凸显对学生关键能力的考查。仅从对学生逻辑推理能力的考查看，2020年Ⅱ卷相对2019年Ⅱ卷，推理论证的考查有两个或两个以上推理过程的试题由4道（17、18、19、21题）减少为3道（16、20、21题），但2021年甲、乙卷中有两个或两个以上推理过程的试题均又增至5道（16、18、19、20、21题）。从试题涉及的运算量大小看，2020年Ⅱ卷（21题）比2019年Ⅱ卷（18、19、20题）运算量较大的试题减少了，但2021年甲、乙卷中较大运算量的试题又增至3道（甲卷18、20、21题，乙卷18、19、21题）。比如，2021年甲卷和乙卷的第18题都属于真实的问题情境，这必然会带来真实的数据和复杂的数学运算，就需提高学生数学运算的能力。

2.2    试题呈现方式灵活多样，更强调图表信息类背景，强化考生获取和甄别信息的能力

2021年全国甲、乙卷物理选择题中只有甲卷第20题和乙卷第19题是纯文字呈现，其余试题均有对图形或图像提取信息的考查。旨在通过实物图、物理参量坐标图、原理图等加大试题信息的广度和容量，加大各种信息形式之间的融合，让学生从试题材料中通过筛选、归纳、整合来提取有效信息，分析物理过程，解决物理问题，这就突出了对学生获取信息能力的考查，又体现了高考评价体系中四翼的“综合性”和“创新性”。

3    教学启示

3.1    重视习题课选择性试题的基础性和灵活性，促使教学回归课标和教材

教学的重点和关键应该回归教材，教材凝聚了众多专家的智慧结晶，是高考试题命制的本源。物理概念和规律更是高中物理的基础性内容，是学生形成和深化物理观念的重要途径。教学过程中要重视教材，引领学生在了解和认识概念、规律的基础上引发冲突，查漏补缺去除概念间的差异与模糊，诱导学生深入思考。高考选择题以高考评价体系为依托，以考查基础知识为主，从试题的背景材料和设问角度体现了一定的灵活性，进一步丰富了基础性考查的内涵，拓展了考查的方式方法。试题标新而不立异，年年创新却常考常新，教学中应选取基础的、典型的、通用的试题作为例题，对教材中的典型例题和课后习题进行“一题多解，一题多变，多题归一”的变式训练，这样容易被学生接受并建立稳固的知识能力体系。通过经典问题的深度剖析引导学生对基础内容融会贯通，在此基础上再设置信息稍微复杂的题目加强学生阅读理解和获取信息能力的训练，使学生学会摒弃无效信息和干扰信息，准确提炼核心信息，建立与基础问题对应的物理模型，训练其思维的灵活度。

3.2    重视情境设计教学和情境化试题训练，突出育人价值提升学生思维品质

高考评价体系把情境定义为评价的重要载体，包括生活实践问题情境和学习探索问题情境，物理学科不仅仅是用字母和数字组成的物理概念、公式和规律，在情境类试题中蕴含着丰富的育人价值，对学生形成科学态度、科学世界观和正确的价值观有积极的导向作用。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中指出，课堂教学要“在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设，帮助学生从物理学视角认识自然、理解自然”[2]。情境式教学应当是高中物理课堂培养学生关键能力、发展学科素养、提升必备品质的重要抓手，教学中引导学生关注科技、社会和生活实际，试题命制素材选取要有一定的创新性，通过新颖的素材背景命制训练试题，激发学生发散思维、逆向思维、批判性思维等思维品质，以期训练学生敏锐地发现问题和捕捉规律的能力。

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017 年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

（栏目编辑    陈  洁）