核心素养导向下的中考物理试题改革研究*

党 越

(遵义市教育科学研究院 贵州 遵义 563000)

2019年以来,中共中央、国务院、教育部先后印发《关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》《深化新时代教育评价改革总体方案》等若干文件,要求全国各地区要深化基础教育评价改革,提高育人水平.为贯彻落实文件精神,遵义市教育科学研究院从2021年开始对中考物理试题进行改革.两年来,遵义中考物理试题命制以“立德树人”为核心思想,以考查物理核心素养为导向,以情境为载体,紧紧依照课程标准的目标、内容及要求,对学生的物理学业水平进行考查.试题力图充分发挥教学“指挥棒”作用,引导地区物理教学改革,为评价本地区学校的物理教学质量,提供科学的依据.

1 试题改革的特点

1.1 联系体育运动 促进学生关注运动中的物理观念

【例1】(2022年中考物理试题)出色的足球运动员常会利用“香蕉球”破门得分.“香蕉球”可以在空中划出一道优美的弧线,如图1所示.下列相关说法正确的是( )

图1 例1题图

A.足球在飞行过程中,没有受到力的作用

B.足球在飞行过程中受惯性作用不断向内侧偏转

C.足球向内侧偏转是因为内侧空气流速小,外侧流速大

D.足球向内侧偏转是因为内侧空气流速大,外侧流速小

评析:在试题中用体育运动作为情境,能够较好地考查学生的物理观念.有利于激发学生对体育运动的热爱,引导学生积极参加体育运动,增强身体综合素质.

1.2 重视实验探究 加强学生科学探究能力的考查

科学探究是物理核心素养的重要组成部分,也是培养物理核心素养的主要途径.近两年,遵义中考试卷的科学探究类试题分数占比高达22%左右,是所有题型占比最大的一类试题.该类探究性实验试题的情境素材有的是利用实验数据创设真实有效、贴近日常生活和认知的探究情境,旨在考查学生的实验设计能力、数据处理能力、信息转化能力以及归纳总结能力.

【例2】(2021年中考物理试题)汽车工程师探究单个轮胎滚动阻力与行驶速度、轮胎气压、轮胎品牌的关系.根据收集到的数据,绘制了如图2所示的图像:

图2 例2题图

(1)工程师在探究单个轮胎滚动阻力与轮胎气压的关系时,应控制的变量有______.

(2)工程师在探究单个轮胎滚动阻力与行驶速度的关系时,轮胎克服最小阻力做功的功率大小为______W.

(3)实践证明,当汽车轮胎气压增大到一定值后,汽车的安全性会随之降低.请综合考虑汽车安全性,结合以上试验数据,提出能有效减小汽车能耗的建议:______.

评析:本题依托实验室的真实数据,借助图表,创设一个来源于生活实践的探究情境,是一道以填空题的形式,考查学生科学探究能力和科学思维能力的题目.该题涉及控制变量、数据分析、模型建构、概括表达能力等.试题期望引导教学增强对学生探究能力的培养.

【例3】(2022年中考物理试题)遵义是我国重要的茶产地,水温对茶叶的冲泡效果有很大影响.某物理兴趣小组对紫砂壶、瓷质盖碗、玻璃杯3种常用茶具的保温性能进行实验研究.

(1)在进行实验时,同学们用到紫砂壶、瓷质盖碗、玻璃杯、电热水壶、铁架台、量筒、硬纸板、细线、秒表,为完成实验,他们还需要哪种测量仪器______;

(2) 表1是同学们通过实验采集到的数据,通过分析表1中的数据得到表2,请帮他们将表2中空缺的数据补充完整;

表1 不同材质茶具内水的温度

表2 不同材质茶具内水温变化快慢

(3)请分析表格中的数据,帮同学们总结实验结论(至少写出两条).

评析:本题结合地方特色,以探究3种常用茶具保温性能为素材,创设真实的科学研究情境.考查对实验原理的理解、仪器的选择,对实验数据的处理分析,得出实验结论的能力.该题实验数据真实有效,让学生经历真实的科学探究情境,以获取新知识、领悟科学研究方法,考查学生真实的科学探究能力.该题有利于引导教学关注学生真实的科学探究能力的培养,也有利于学生形成热爱家乡的情感,培养学生服务家乡的意识,厚植家国情怀.

1.3 时代感强 关注国家科技发展前沿

试题围绕立德树人核心思想,在STSE教育理念下,构建试题情境,关注科学、技术、社会和环境之间的关系,强调科技在社会发展、国防科技中的应用价值.例如在2021年科学阅读题中以甘肃敦煌建成的我国首批国家光热示范项目——熔盐式光热电站为背景考查光的反射、物态变化,在2022年的科学阅读题中介绍我国制造的全球最大的LNG(液化天然气)双燃料动力船“达飞雅克萨德号”为背景考查热值、牛顿第三定律等.该类试题展现了我国在科技领域的巨大成就,有利于增强学生的民族自豪感,激发他们锐意进取、振兴祖国的使命感和责任感.试题旨在提高学生的环保意识和社会责任感,促进知识在生产、生活中融会贯通,培养学生成为全面发展的新型公民.

1.4 渗透德育要素 强化现育人导向

【例4】(2022年中考物理试题)《天工开物》是我国古代的科学著作,书中记载着大量的古代农业机械.其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一 一顷于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧.”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图3所示.若接水槽离取水处高4 m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4 kg,筒车旋转一周所用时间为60 s.(g取10 N/kg)

(a)

(1)请从能量转化的角度,简要分析筒车的工作原理;

(2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功;

(3)若水流冲击筒车的功率为40 W,求筒车旋转一周取水的机械效率.

评析：在我国五千年的历史长河中,有着丰富多彩的历史文化遗迹,《天工开物》便是我国明代宋应星所著的科技著作.该题能很好地引导学生关注我国古代科技文化的发展,深化学生对物理知识在人类科学技术进步中的作用的认识.有利于学生了解中华民族传统文化,认识我国古人的聪明才智,增强学生的民族自豪感,培养学生的文化自信.

该题通过筒车旋转取水情境的设置,针对学生的物理观念---能量观进行考查.该试题有利于引导师生在日常教学中关注我国优秀的传统文化,注重对其中所蕴含的物理原理知识进行分析.该题具有浓厚的人文价值,有利于学生形成正确的价值观.

1.5 关注真实课堂 考查学生科学态度

真实的物理课堂往往会出现一些与教师的教学设计不同的地方,当课堂师生活动出现课前教学环节设计之外的情境时,大多数教师会选择视而不见,仅有少部分教师选择直面学生的问题,从分析问题的产生,培养学生正确的科学态度,提升学生的核心素养.

【例5】(2022年中考物理试题)在探究声音的传播条件时,老师利用如图4所示的装置进行实验.抽气泵将玻璃罩内空气逐渐抽出,同学们听到闹铃的声音逐渐减小,但始终可以听见声音.请你分析始终可以听见声音的原因.

图4 例5题图

评析:该实验是在许多公开课中,教师经常使用的探究实验.由于声音可以在固体介质中传声,在气泵抽气完毕后,学生还可以隐约听见闹铃的声音.大多数教师会直接告诉学生声音无法听见,从而得出真空无法传声的实验结论.但是,学生此时却能听见声音,这就使学生产生认知冲突.若教师不关注该问题,学生仅仅就是记住真空无法传声的实验结论,实际上并没有真正掌握该实验的本质.长此以往,不利于学生形成实事求是的科学态度、敢于质疑真理的科学精神.此题,有利于引导教学关注课堂中的真实问题,以问题为出发点,培养学生正确的科学态度,提升学生的物理核心素养.

1.6 理论联系实践 与生产和生活联系紧密

【例6】(2022年中考物理试题)遵义某现代农业园内,一批名贵果树苗急需持续浇灌,正在园区研学的某中学创客小组为园区设计了一个自动给水系统,电路如图5(a)所示.控制电路的电源电压U1恒为24 V,线圈电阻不计,定值电阻R0为50 Ω,R为压敏电阻,其阻值随所受压力的变化图像如图5(b)所示;工作电路电源电压U2恒为220 V,包括注水装置和给水装置两部分(图中未明确);图5(c)为系统结构简图,压敏电阻位于圆柱形水箱底部的受力板正下方,受力板面积S1和水箱底面积S2大小分别为0.02 m2和0.45 m2.给水装置始终不停歇给水,当通过线圈的电流I=0.16 A时,衔铁刚好被吸下,注水装置停止注水,此时电流表示数I1=0.2 A;当水箱水位下降至0.5 m时,衔铁刚好被拉回,注水装置又开始向水箱注水,此时电流表示数I2=2.2 A(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg).

(1)图5(a)中,甲、乙分别为________装置;

A.给水、注水 B.注水、给水

(2)求当注水装置停止注水时,水箱内水位的高度;

(3)若注水装置每分钟向水箱注水0.3 m3,给水装置每分钟给水量为0.12 m3,求注水装置从最低水位加注至最高水位的过程中所消耗的电能.

评析：该题选择与生产、生活联系紧密的情景为试题载体,通过不同复杂程度的情境,设置基础性、综合性、应用性的问题,让学生用所学物理知识解决实际问题,旨在考查学生运用物理知识解释现象和解决问题的能力,有利于考查学生理解能力、分析综合能力、信息处理能力.

2 教学中的启示

2.1 重视情境在教学中的应用

在平时教学中,教师应主动转变以讲授法为主的传统课堂教学模式.综合采用项目式学习、问题探索式学习等教学模式,融合国外STEAM、HPS等教学理念,以日常生活、社会生产、科技发展、科学探究等原始物理问题为背景素材,构建真实问题的教学情境.引导学生运用物理学科知识,合理构建物理模型、分析课堂问题情境.教学要培养学生的理解能力、模型建构能力、推理论证能力、分析综合能力等物理学科关键能力.使学生在情境中形成物理观念,在体验中培养科学思维.

2.2 落实课标理念 推进试题命制改革

各级教研机构应采用集中研讨、自主研学等方式,积极组织开展与新课标相关的教研活动.一线教师应熟知新课标对知识的相关要求及其内在关系.围绕新课标,以生活实践类情境、科学探索类情境为载体,积极开展试题命制改革[1-2].教师应在日常生活中,有意识地积累与物理知识相关的科技、体育、生产等素材,作为试题命制的原始资料.试题命制过程中,采用情境图、数据表格、物理方程、函数图像等多样的方式呈现试题情境,将物理必备知识与情境有机统一,从不同角度考查学生物理学科关键能力与核心素养.在过程性教学评价中,大力培养学生在情境中应用物理知识理解问题、建构物理模型、应用科学思维推理论证问题的能力.

2.3 重视实验对学生核心素养培养的作用

重视初中物理课程标准中规定学生必做实验,在学生核心素养培养方面的作用[3].采用问题导向式教学方法,让学生经历猜想与假设、设计实验、进行实验、实验数据处理、反思与总结等完整的实验探究过程.使学生在科学探究中,养成问题意识,提升学生利用各种方式获取数据、分析数据的科学论证、解决问题的能力.根据实验目的,创新实验方法,布置创新性实验任务,让学生利用传感器、多媒体等现代教育技术参与实验设计,拓宽实验问题解决的途径.在创新过程中促使学生摆脱思维定势,鼓励学生独立思考,大胆创造,培养学生发散性思维、逆向思维等创新性解决问题的思维能力.

2.4 深挖教材 活用教材

重视教材中基本概念、规律的教学.根据物理学科的具体概念、规律,联系社会、科技、工程,深挖与教学概念相关的跨学科概念、物理思想方法.通过物理实践活动,使学生在实践情境中,深度理解物理概念、规律的本质.在教学中重视教材中“迷你实验室”“信息窗”“拓展一步”“请猜想”栏目(以沪科版为例)的灵活应用,突出教材在基础知识学习中的重要性,引导学生夯实学科基础,构建学科知识体系,形成学科核心素养.