重庆中考物理试题对科学思维的考查分析及教学启示①

杨峻一 经本合 熊小梅

(1. 西南大学附属中学校，重庆 400700；2. 重庆市巴南区教师进修学院，重庆 401320)

1 引言

2022年4月，教育部颁布了新修订的义务教育课程方案和14个学科的课程标准，正式提出了义务教育阶段学科核心素养的概念，物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。这就要求中考命题由能力立意逐渐向素养立意过渡，以核心素养考查为中心，彰显“价值引领，素养导向”的命题理念，中考物理试题的命制和复习备考都应关注核心素养的培养。2022年重庆中考物理试题既考查学科主干知识，又通过知识载体考查学生核心素养的发展水平。

2 科学思维的内涵

科学思维是物理学科核心素养的重要方面，是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用；是基于事实证据和科学推理对不同信息、观点和结论进行质疑和批判，予以检验和修正，进而提出创造性见解的品格与能力。科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。[1]

在常规教学和中考复习中，教师要重视培养学生的科学思维，助力学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新能力的发展。

3 2022年重庆中考物理试题对科学思维的考查

3.1 模型建构

模型建构是根据研究的问题和情境，在对客观事物进行抽象和概括的基础上，构建易于研究的、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型、理想过程、理想实验的过程。2022年重庆中考物理试题对学生模型建构能力的考查主要有以下两种方式。

3.1.1 在常见情境中解读物理模型

例1：在图1所示的现象中，由于光的折射形成的是( )。

分析：本题以生活中的光现象为背景，考查光的直线传播、反射、折射现象的模型辨析和解读能力。

教学启示：一线教师需对常见物理模型进行分析，让学生理解物理学的基本概念、规律，并揭示不同物理模型间的本质区别。

3.1.2 选择恰当的模型分析和解决问题

例2：商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座计费(图2甲)，某摊位使用空气炸锅烹制食物(图2乙)，图2丙是该空气炸锅加热部分的简化电路，其额定电压为220 V，电阻R1和R2为发热体，其中R1=40 Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节(S1、S2不会同时闭合)，只闭合S3时的中温挡，额定功率为440 W，求：

(1)R2的电阻；

(2) 高温挡正常工作100 s，电流通过R1产生的电热；

(3) 当空气炸锅单独工作时，表盘示数使用前后如图2甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率(已知商用电费单价为0.75元/kW·h)。

甲

分析：本题为多挡位电器模型试题，考查学生的电路分析、欧姆定律应用、电功和电功率计算、热量和热效率计算等,以家用电器为载体,给出电器的参数，展示简化电路结构,结合开关的通断、滑动变阻器阻值的变化改变电路总电阻和总功率，认清电路总功率与挡位模型的对应关系是解题关键。此类题可考查学生的科学思维，要求他们选择恰当的模型分析和解决问题，对挡位间进行“独立”和“交叉”分析，最终求出相关物理量。

教学启示：模型建构是一种重要的科学思维能力，创设基于模型建构的学习环境，有利于学生建模思维的发展。[2]在教学中要有意识地收集生活素材,培养学生知识的应用和迁移能力，在讲解中设计变式练习,提升学生模型建构和选择能力。把模型建构的思维过程展现给学生，从自然现象中提取物体和事件的关键特征。[3]注重培养学生在实际情境中建构物理模型和选择合适的模型分析、解决问题的能力。

3.2 科学推理

科学推理是能对物理现象、新情境下的物理问题进行分析推理，并得出正确结论和做出解释。在物理学习中，要求学生运用所学物理概念和规律预测相关物理现象的可能性。2022年重庆中考物理试题对科学推理进行了显性考查，考查学生从特定前提出发、通过推理得出结论的能力。

3.2.1 正向推理

正向推理要求学生根据题目设定的条件，结合物理学基础知识，推理得出结论。

例3：如图3所示为一种新型“温控水龙头”，自带水流发电电源。当水温低于40 ℃，感应开关S1闭合，只有绿灯照亮水流；当水温达40 ℃及以上，感应开关S2闭合，仅有红灯照亮水流，以警示用水人。图4中的电路设计能实现该功能的是( )。

图3

分析：本题创新结合“温控水龙头”，是一道在新情境下的物理分析、推理题，结合电路的设计考查学生运用电学基本规律进行科学推理的能力。

教学启示：在教学中要注意收集生产生活中的电路设计素材，让学生根据生产生活中的实际需求进行电路设计、推理论证，设计出合理的电路，结合变式练习提升学生的知识应用、迁移能力。

3.2.2 逆向推理

逆向推理要求学生根据题目设定情境，推理、判断在何种条件下才会有题设的现象及结论。

例4：如图5甲所示，A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上，B的边长是A的2倍，将A沿竖直方向切去宽为L的部分，把切去部分叠放在B上。B对地面的压强pB与L的变化关系如图5乙所示。切割后，A剩余部分对地的压强为pA，则以下分析中正确的是( )。

A

图5

A.B的重力是50 N

A. 筷子折断

B.L=2.5 cm时，pA∶pB=16∶21

C.B的底面积为100 cm2

D.A切去一半后，pA=2000 Pa

分析：本题是有关固体压强的重叠切割问题，本考点是初中物理的难点，作为A卷选择题的压轴题，综合考查了学生压强的计算、图像分析、运用数学知识解决物理问题的能力。对于解决切割中不同状态间的综合题，解题的关键是寻找不同状态中的不变量，再利用图像中的数据进行逆向推理，从而作出解答，本题对学生的逆向推理能力进行了显性考查。

教学启示：在教学中，教师要抓住契机让学生体验科学推理过程，适时指点学生，以培养学生的科学推理能力。另外需要尊重学生的认知特点，科学推理能力的培养应循序渐进，注重习得与养成，学生能做到的推理由学生自主进行，教师不能包办代替。[4]

3.3 科学论证

科学论证指能辨别观点和证据两个概念，能使用简单和直接的证据证明物理结论，同时能考虑证据的可靠性，合理使用证据。科学论证的内涵是“利用证据建立科学理由以推理得出科学主张”，[5]2022年重庆中考物理试题对科学论证能力进行了显性考查，主要载体是实验探究。

例5：小晨同学买了一个小吊坠作为母亲节的礼物送给妈妈，他利用天平和量筒测量小吊坠的密度进行鉴定。

小晨将测得的密度和表格中数据进行对比，发现小吊坠可能是制作而成的，他仔细分析了自己的测量过程发现，小吊坠密度的测量值比真实值(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

分析：例5的命题情境极具人文气息，以母亲节作为背景考查课标要求为理解层次的知识点——密度，通过密度测量的误差分析，考查了学生搜集题设情境中所给证据、经过推理证明结论的科学论证能力，解题关键是理清密度测量的误差分析思路。

教学启示：在教学中应该关注情景化物理试题，以提升学生的科学论证能力，教师要结合科学探究活动,引导学生循序渐进开展论证活动,逐步提高学生的科学论证能力。[6]

3.4 质疑创新

在物理教学中要培养学生的质疑创新意识和能力，能从多角度思考问题，能对已有结论进行有依据的质疑，采用不同方式解决问题，为创新解决问题奠定基础。创新是在客观需要的推动下，用新获得的信息和已有的知识基础，运用不同思维方法，克服思维定势，对信息、知识进行再匹配和组合，找出解决问题最佳的方案，创造出新办法、新形象、新观点，使认识取得突破进展的思维活动。[7]2022年重庆中考物理试题对质疑创新能力也进行了显性考查。

例6：小亮和同学们分组探究“电流与电压、电阻的关系”，提供的实验器材有：稳压电源(电压恒为4.5 V)、开关、电流表2只、电压表2只、规格为“20 Ω 2 A”的滑动变阻器、电阻箱(阻值可调节)、导线若干。

另一组的同学按图6甲连好完整的电路后，闭合开关，发现电流表、电压表均无示数。请你写出一种用所给器材检测故障位置的方法_________。

甲

分析：本题为开放性试题，要求学生创新设计实验方案、解决问题，从实验探究方案设计的角度考查了学生的创新能力。

教学启示：在教学中让学生根据物理原理和题设等进行质疑和创新，学生可根据已学知识对方案进行修正，或设计创新性实验方案解决问题。

4 结语

随着《义务教育物理课程标准(2022年版)》的颁布，核心素养导向的教学和评价改革全面推进，科学思维作为物理学科核心素养的重要方面，是物理课程育人目标的重要体现，是考查的重点。我们应该注重科学思维的培养，根据不同课型的特点和学生的科学思维水平进行有针对性的教学，助力学生科学思维的发展，培养学生的核心素养。