摘 要:为进一步把握高考评价体系下综合性试题的考查特点与要求,以2023年高考物理试题中的“双棒模型”为研究对象,深入剖析“双棒模型”问题在综合性试题中的考查情况,并针对2023年高考物理辽宁卷压轴选择题的例析结果,提出相应的教学策略:注重体验过程,夯实知识基础;加强变式训练,发展关键能力;展示解题思路,培育高阶思维,以期对以后的物理教学与复习备考发挥参考与指导作用。
关键词:高考评价体系;综合性;教学策略
1 问题的提出
2020年1月,教育部考试中心研制并发布了《中国高考评价体系》,该体系由“一核、四层、四翼”构成,“四翼”中的基础性、综合性、应用性和创新性回答了高考“怎么考”的问题,其中,综合性体现的是对即将进入高等学校的学习者知识、能力、素养之间的纵向整合能力以及综合运用水平的测量与评价[ 1 ]。综合性试题的命制要从研究对象或事物的整体性、完整性出发[ 2 ],考查要求不仅体现在学科内容上,还需要以多项相互关联的活动组成的复杂情境作为载体,实现对学生素质综合全面的考查。随着高考改革的进一步深入,综合性试题的考查范围更全面,命题呈现方式更新颖,解题方法也更灵活,因此,综合性试题成为学生在学习中必须攻克的难题。
纵观2023年高考物理试题,多套试卷以电磁感应现象中的“双棒模型”来实现综合性试题考查的目的。鉴于此,本文基于高考评价体系,从2023年高考物理试题中“双棒模型”问题出发,通过对2023年高考物理辽宁卷压轴选择题的深入分析,进一步掌握综合性试题的考查特点及要求,挖掘综合性试题如何实现知识、能力、素养的融会贯通,探讨应对综合性试题的教学策略。
2 2023年高考试题中的“双棒模型”
2.1 考查情况统计
电磁感应是电磁学中的重点内容,“双棒模型”问题是其最具有代表性的一类题型[ 3 ]。2017年,考试大纲将“动量”部分的内容调整为必考后,电磁感应中的“双棒模型”试题再次出现在高考舞台[ 4 ],由于其综合性强、难度大,对学生的能力要求高,通常以压轴题的形式出现。“双棒模型”包括有等长同一磁场、等长不同磁场、不等长同一磁场、不等长不同磁场等模型[ 5 ],此类题型涉及动力学观点、能量观点以及动量观点中核心必备知识,以综合性试题进行呈现,对学生的能力和核心素养水平具有良好的考查和评价作用,因此备受命题青睐。2023年高考物理试题中“双棒模型”考查情况如表1所示。统计发现,2023年已公布的高考物理试题共14套试卷,其中5套试卷考查了“双棒模型”,情境丰富,形式多样,足以看出“双棒模型”的热度依旧不减,仍然是复习备考的重点。
研究发现,“双棒模型”综合性试题通过文字、图形、图像等多种形式呈现试题信息,通常将5个以上必备知识交叉融合,如:牛顿运动定律、动量守恒定律、动量定理、机械能守恒定律、电磁感应定律、闭合回路欧姆定律等,将基础知识和模块内容进行相互关联、交织成网,考查考生综合运用物理学的概念、规律分析问题和解决问题的能力,并通过创新设问方式和模型结构,提升考生的阅读理解能力、推理论证能力、模型建构能力以及质疑创新能力,引导学生能够触类旁通、融会贯通,进而促进学生学科素养的全面发展。
2.2 “双棒模型”例析
例题:(2023·辽宁卷·10)如图1所示,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,左、右两侧导轨间距分别为d和2 d,处于竖直向上的磁场中,磁感应强度大小分别为2 B和B。已知导体棒MN的电阻为R、长度为d,导体棒PQ的电阻为2 R、长度为2 d,PQ的质量是MN的2倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧,两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是( )
A.弹簧伸展过程中、回路中产生顺时针方向的电流
【试题立意】 本题是2023年高考辽宁卷的第10题,是选择题的压轴题,达到学业质量水平等级4,即要求学生能将实际问题中的对象和过程转换成所学的物理模型,综合应用所学的物理知识解决实际问题。试题以电磁感应的“双棒模型”为背景,是熟悉的学习探索情境;四个选项精心设问,层次分明,由浅入深,逻辑严密,主要考查“右手定则”“安培力”“动量守恒定律”“等效电路”“闭合回路欧姆定律”等主干知识,掌握好基本概念和基本规律,并综合、灵活运用是正确求解问题的关键。
【试题分析】 该题在“不等长不同磁场双棒模型”的基础上通过弹簧将双杆连接起来构成一个整体,创新设问条件,一改“陈题”模样,旨在反套路、反刷题,考生需要掌握真本事才能解决此题,主要考查理解能力、模型建构能力、推理论证能力。初步分析如图2所示。
A选项属于基础性问题。弹簧由压缩到伸展过程中,考生根据右手定则或者楞次定律可知,回路中产生顺时针方向的电流,选项A正确;该选项梯度层次分明,难度较低,主要考查考生对基础知识与方法的掌握,意在让能力水平较差的考生“拿到分”,有助于学生克服对高中物理课程的畏难情绪,提升学生获得感,对推动高中物理教学更全面、扎实地关注基础知识产生积极影响。
3 应对综合性试题的教学策略探讨
3.1 注重体验过程,夯实知识基础
“双棒模型”问题作为电磁学中的典型问题,对学生的能力要求较高,但究根问底考查的还是学生对电磁学和力学主干知识的理解与应用,同样,即使综合性试题情境千变万化,但万变不离其宗,解决问题始终需要从基础知识、基础规律出发。由此,在物理课堂中,教师应注重引导学生亲身体验知识生成的过程,从现象的发现,到问题的提出,再到猜想推理,并进行实验论证,最终得到基本概念或规律,历经这一由浅入深的过程,让学生不仅能知其然,更能知其所以然,对知识的理解也更加准确、深刻。比如解决双棒问题的第一步通常是判断感应电流的方向,这部分的内容位于人教版选择性必修第二册电磁感应章节,学生已经知道了电磁感应现象以及感应电流产生的条件,因此,本章的教学重心是采用演示实验结合分组实验的方法探究影响感应电流方向的因素,让学生成功体验知识与规律生成的来龙去脉、明确知识的使用范围与条件,有效提升教学质量,以此为后续学习打下坚实的知识基础。
3.2 加强变式训练,发展关键能力
近几年,高考物理试题越来越注重对模型的创新与拓展,而且为防止学生解题套路化、程式化等弊病出现,试题通常会以某一种模型为基础,结合其他常见模型呈现出新式的模型结构。如在双棒模型中连接绝缘弹簧、绝缘细绳、绝缘杠棒,悬挂重物等,这就需要学生在解题的过程中“穿针引线”,综合运用相关知识,依据双棒在不同阶段的受力情况与运动特点进行分阶段探讨。除此之外,自由落体运动、平抛运动等一系列典型运动也常被融合于“双棒模型”试题中,不同层面知识之间的关系联系更加紧密。因此,在日常的教学中,要避免将学生的思维局限在某一特定的模型结构或解题技巧中,解题不是最终目的,应该鼓励学生多考虑试题中涉及不同情境的运动情况,实现“一题多用”“一题多解”与“一题多变”,如此,在面对复杂情境下的综合性问题时,学生依旧能“如鱼得水”。类似于在上述辽宁卷例题中,可以“将PQ的质量是MN”的2倍这个条件改为“导体棒材质相同”,使得双杆间质量关系的条件更加隐蔽,在加强对学生信息感知、提取能力考查的同时,进一步发展学生的推理论证能力与模型构建能力。
3.3 展示解题思路,培育高阶思维
在面对考查综合性要求的试题时,学生出现错误的主要原因一般可以归类为以下两种:一是由于高中物理知识点较为抽象,知识结构较为庞杂,在没有完全熟悉整个物理知识体系的情况下,学生极易跟着主观想法走,跳入试题“陷阱”;二是试题情境的复杂性引发的思维混乱,学生在解题时,习惯于直接从试题文字、图形、图像等信息出发,缺少对整个物理过程进行拆解与构建的能力。因此,在复习备考时,教师应该加强对历年高考真题与例题的研究,系统、清晰地向学生展示典型题的解题思路或者逻辑关系图,以此提升学生科学思维能力。针对“双棒”问题,首先可以将实际问题拆分成等效电流的分析、力与运动的分析、动量与冲量的分析、功能转化的分析四个部分,在总结、提炼、整合完试题中这四个部分的信息之后,继续利用关键词隐含的条件将零散的四个模块知识点串联起来,最后在学生脑海中形成清晰明了的解题思路,当学生在某一关系线中遇到障碍时,可以重新回顾思路,审视问题,找到突破口。此外,教师也要留给学生充足的思考空间,要求学生主动分享自己的解题想法与思路,在相互交流中养成高阶思维的习惯。
4 总结
综合性既是“四翼”查考要求之一,又是德智体美劳全面培养教育体系的基本要求。本研究以“双棒模型”问题为例,对高考评价体系下的综合性试题进行深入剖析,并提出相关教学策略,意在加强教师对高考综合性试题的重视与研究。一线教师在日常教学中,一方面应当注重学生对基本概念、基本规律的理解与掌握,夯实学科基础,另一方面也要善于利用教材习题与高考真题,通过审题训练与变式训练针对性地提升学生的综合分析能力,使学生克服对综合性试题的畏惧,从而更好地适应新高考。
参考文献:
[1] 教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京:人民教育出版社,2020:14.
[2] 教育部考试中心.中国高考评价体系说明[Z].北京:人民教育出版社,2019:26.
[3] 吴国先.聚焦关键能力 发展学科素养:2020年全国Ⅰ卷理综的第21题赏析[J].物理教师,2020,41(9):73-75.
[4] 肖云剑.电磁感应之“双棒模型”[J].湖南中学物理,2019,34(12):88-90.
[5] 施生晶.2022年高考福建物理卷压轴题赏析与拓展[J].物理教学,2023,45(9):65-68,59.