核心素养视角下2024年高考物理航天情境类试题分析

［摘 要］近年来，随着我国航天技术取得了一系列新成就，高考物理命题对航天技术的关注日益增加。高考物理的命题角度从起初主要围绕“万有引力与航天”知识模块，逐渐拓展到以航天技术为背景，结合力学、电磁学等相关知识来考查学生的物理学科核心素养。文章基于物理学科核心素养的四个维度构建了航天情境类试题的分析框架，并对2024年高考物理11套试卷中的13道航天情境类试题进行了深入分析。结果显示，这些试题在全面考查学生物理学科核心素养的同时，对物理观念和科学思维的考查提出了更高的要求。

［关键词］航天情境类试题；核心素养；2024年；高考物理

［中图分类号］" " G633.7" " " " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）35-0038-04

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（简称《课标》）明确指出：物理课程内容要努力呈现经济、政治、文化、科技、社会、生态等发展的新成就、新成果，充实丰富培养学生社会责任感、创新精神、实践能力相关内容[1]4-5。《中国高考报告（2023年）》建议高考物理命题要以我国社会进步、新时代发展为背景，展现科技成就，厚植爱国情怀[2]。在此背景下，2024年高考物理试题以航天技术的最新成果为情境，不仅反映了我国科技的进步，还体现了对学生物理学科核心素养培养的导向。本文基于物理学科核心素养的四个维度，构建了航天情境类试题的分析框架，并对2024年高考物理11套试卷中的13道航天情境类试题进行了深入分析，提出了相应的物理教学建议，以促进学生物理学科核心素养的提升。

一、核心素养视角下航天情境类试题的分析框架

《课标》指出：物理学业水平考试的内容应注重考查物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面[1]61。航天情境类试题紧密围绕航天情境、物理问题和物理知识，特别是以天体运动、航天技术等实际情境为依托，考查学生从具体情境中提炼物理问题的能力，以及运用物理知识与生活经验解决实际问题的能力，旨在实现不同层次的育人目标，全面发展学生的物理学科核心素养。相较于一般的情境类试题，航天情境类试题的材料内容更为丰富，抽象程度也更高，且试题情境和所需要解决的物理问题之间的联系更为紧密。我们依据课程标准中对核心素养的水平等级描述，并参考情境类试题分析框架的构建方式[3]，从物理学科核心素养的四个维度出发，构建了航天情境类试题的分析框架（见表1）。

1.物理观念维度。航天情境类试题对学生物理观念的考查主要体现在，要求学生从真实情境中提炼出物理问题，并运用物理思维去分析和解决问题。此维度的划分依据主要是涉及的物理概念和规律、学生的认知视角以及试题情境的复杂程度。

2.科学思维维度。航天情境类试题在考查学生的科学思维水平时，主要考查学生能否有效运用思维方法从试题中获取有效信息，并用科学的方法解决问题。此维度的划分依据涵盖有效信息的提取难度、任务的复杂程度以及物理知识的综合程度。

3.科学探究维度。在航天情境类试题中，为了落实学生的科学探究素养，除了考查常见的探究性实验的相关内容，还要求学生能够基于题干和试题背景提出物理问题，获取并处理信息，同时对试题的解法进行评估和反思。此维度的划分应综合考虑情境的复杂性、任务的难度、问题的深度以及解法的复杂度等。

4.科学态度与责任维度。航天情境类试题对于学生科学态度与责任培养方面的水平评估，主要依据新课标对科学态度与责任学业质量水平的描述，同时结合试题的具体情境进行分析，将航天情境类试题中的情境、任务、问题等显性要素充分体现出来。

二、2024年高考物理航天情境类试题的分析

通过对2024年高考物理11套试卷中的13道航天情境类试题的分析梳理，我们发现航天情境类试题在各个省份的命题中占据重要地位，且大多以最新科技成果为背景，尤其关注“嫦娥六号”发射及带回月壤的重大成就，在彰显我国航天事业的蓬勃发展的同时，注重对学生科学态度与责任的培养。从试题类型来看，以选择题为主，也有部分地区在此基础上进行创新，以航天情境为切入点，命制计算题或实验题。在知识考查方面，更多地区开始将航天情境与力学、电磁学等物理知识相融合，不再局限于“万有引力与航天”章节，知识点更加多样化。

下面以2024年高考物理湖南卷的一道多项选择题为例，应用上述分析框架进行具体分析。

[例1]（2024·湖南）2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集，并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径。已知月球表面重力加速度约为地球表面的[16]，月球半径约为地球半径的[14]。关于返回舱在该绕月轨道上的运动，下列说法正确的是（" " " " ）。

A. 其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度

B. 其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度

C. 其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的[23]倍

D. 其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的[32]倍

本题以“嫦娥六号”探测器进入月地轨道的真实情境为背景，旨在考查学生对万有引力提供向心力的物理模型的理解，并引导学生关注我国航天科技的最新进展，从而增强他们的民族自豪感与社会责任感。解答本题需要学生在真实情境中选择合适的物理视角，提炼出万有引力提供向心力的物理模型，这符合表1分析框架中物理观念维度“水平4”的要求。同时，需要学生从复杂信息中提炼有效信息，找到四个选项间的内在逻辑，综合运用“万有引力与航天”章节知识解决问题，这符合表1分析框架中科学思维维度“水平4”的要求。此外，本题涉及的探究背景与教材内容相关，解题思路和方案相对固定，这符合表1分析框架中科学探究维度“水平2”的要求。本题不是仅仅将“嫦娥六号”作为背景，而是将天体运动的物理模型融入材料中，蕴含科学本质、科学态度、社会责任等方面，这符合表1分析框架中科学态度与责任维度“水平2”的要求。

依据表1分析框架对2024年高考物理航天情境类试题中的核心素养水平进行分析，得到表2。

通过对2024年高考物理11套试卷中的13道航天情境类试题的分析，我们发现这些试题的核心素养水平分布呈现出以下特点（如图1）。

（一）对物理观念和科学思维素养的要求较高

2024年高考物理11套试卷中的13道航天情境类试题对物理观念都有考查，其中有10道题考查的物理观念水平在水平3及以上，占比约77%。有12道试题对科学思维进行了考查，其中有9道题考查的科学思维水平在水平3及以上，占比约75%，这凸显了航天情境类试题对物理观念和科学思维素养的高要求。

（二）重视学生科学态度与责任素养的培养

从表2可以看出，13道航天情境类试题中涉及的科学态度与责任素养水平，有2道题符合“水平1”，9道题符合“水平2”，2道题符合“水平3”。这表明大部分航天情境类试题不仅将航天元素作为试题的背景，还在材料中融入了科学本质、科学态度、社会责任等方面，通过具体介绍或创造性活动来促进学生科学态度与责任素养的发展。

（三）注重诊断科学探究素养的发展情况

13道航天情境类试题中，有1道题以“天宫课堂”为命题背景，通过验证动量守恒定律的实验来考查学生的科学探究素养。另有4道题则结合航天背景，引导学生深入理解材料后提出物理问题，并分析探究过程或探索多样化解法。通过航天情境类试题诊断学生科学探究素养的发展情况，是一种新的尝试。

三、教学建议

依据分析得到的航天情境类试题的命题特点，提出以下教学建议，以帮助学生在日常学习中更好地形成和发展物理学科核心素养。

（一）灵活运用知识，形成物理观念

2024年高考物理试题中，航天情境与动量守恒、磁感应强度、圆周运动等知识相结合，具有较强的综合性，要求学生能够灵活运用相应知识解决问题。因此，教师在日常教学中应避免将各个单元的知识完全割裂，就题论题。在讲解不同知识点时，教师应引导学生思考物理量之间的联系，以及相关概念和规律在不同场景下的应用。教学不应仅限于课堂内的知识灌输，而应着眼于发展学生的物理学科核心素养，帮助学生在形成物理观念的同时，学会举一反三，从而能够解决综合性问题。

（二）基于情境深入思考，培养科学思维

航天情境类试题对学生的科学思维要求较高。解题的关键在于围绕核心任务，紧扣主题情境，将物理知识与之相联系，构建物理模型来解决问题。然而，当前学生遇到的大部分问题都是经过抽象化和简化处理的，过于注重直接运用物理规律进行推理，忽略了从现象到问题的转化过程。因此，在教学中，教师应精选一些原始情境或生活现象作为物理知识的背景，引导学生对这些情境或现象进行思考，并运用相关知识解决问题，从而锻炼他们的推理和联想能力，逐步使他们具备分析复杂情境类试题的能力，提升他们的科学思维素养。

（三）关注最新航天成果，提升科学态度与责任素养

2024年，中国航天取得了显著的成就，‌包括多次重要的发射任务和科学探究活动。因此，教师应将载人航天精神融入中学物理课堂，引导学生学习广大航天工作者“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的精神。同时，渗透爱国主义教育，注重提升学生的科学态度与责任素养，以实现立德树人根本任务。

综上，高考物理以航天情境为命题背景，不仅能够有效引导学生关注航天成就，增强学生的民族自豪感与社会责任感，还能够将多元物理知识相联系，深化学生对物理观念的理解。此外，高考物理还引领学生在科学探究的过程中学习科学家勇于探索、不怕困难的精神，体会科学思维和方法的巧妙。在日常教学中，教师应多关注科技前沿，做到理论联系实际。同时，应串联各阶段物理知识，促进知识的迁移与应用。此外，教师还应注重模型建构和科学探究，提升学生的类比推理能力，从而全面促进学生物理学科核心素养的发展。

［" "参" "考" "文" "献" "］

[1]" 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[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 中国高考报告学术委员会.中国高考报告：2023年[M].北京：新华出版社，2023.

[3]" 郑妍.核心素养视角下高考物理情境化试题分析研究[D].长春：东北师范大学，2023.

（责任编辑" " 黄春香）