落实素养立意 考查关键能力

摘" "要：以2024年无锡市初中学业水平考试27题为研究对象，挖掘其导向价值。进一步结合学生作答情况对教学进行反思与改进，基于实验教学，提升科学思维；探明已有概念，树立正确观念；结合真实情境，解释物理问题。

关键词：无锡中考；光的反射定律；素养导向；关键能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A " " 文章编号：1003-6148（2025）1-0053-5

物理学科核心素养是学生通过物理课程的学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力［1］。物理学科关键能力是学生在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时，高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力。教育部考试中心认为，物理学科关键能力包括理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力5种关键能力［2］。2024年无锡市初中学业水平考试的27题，以学生必做实验——探究光的反射定律为基础，突出物理学科核心素养，重点考查了学生的推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力。

1" " 原题呈现

探究光的反射规律，器材有激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板（可沿中缝折叠）、白板。

（1）如图1所示，将一束光照射到平面镜上，它的反射光在光屏上形成一个光斑。保持光在平面镜上的入射点不变，减小入射光与平面镜的夹角，则光屏上的光斑向_________（选填“上”或“下”）移动。

（2）利用图2所示的装置进行探究。

①平面镜水平放置，标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上，使一束光紧贴纸板A，射向镜面上的O点，将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折，当纸板B和纸板A在_________时，纸板B上能呈现反射光束。

②改变入射光的方向，读出入射角和反射角的大小，将测得的数据记录在表格中（表1）。由此可知，反射角与入射角大小_________。

③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面，观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出，这表明：_________。

（3）利用如图3所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上，在入射点O放置白板并调整位置，发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光，测得此时白板与镜面成90°角，说明白板与镜面的位置关系是：_________。实验表明：_________ 。

（4）自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置，角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时，司机看到尾灯特别亮，原因是：__________________。

参考答案：（1）下。（2）①同一平面；②相等；③光在反射时，光路是可逆的。（3）相互垂直，反射光、入射光在同一平面内，这个平面与反射面垂直（或反射光线、入射光线和法线在同一平面内）。（4）角反射器能使照射在它上面的光反射回来。

2" " 试题赏析

本题属于学习探索问题情境试题，题目文本简约，物理情境清晰明了，设问有合理梯度，有利于学生发挥正常水平，符合学业水平考试目的的要求。试题严格遵循《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“课程标准”）中的命题原则和命题建议。

2.1" " 基于学习情境，建构物理模型

本题考查内容是课程标准所规定的“学生必做实验”，情境来自于教材，为大多数学生所熟悉。取自于学生实际的科学研究过程，体现了试题的导向性，引导教师积极遵循课程标准，回归课堂教材。

通过物理实验探究并得出物理规律，培养物理观念，就是一个建模的过程。

本题的第（1）小题，基于观察光的反射现象提出问题，借助光线来建构图4所示的物理模型，在此基础上进一步探究并归纳推理得出光的反射定律。体现了物理课程“从生活走向物理”的理念，进一步考查学生的模型建构能力。

在物理学中，过程模型是用来描述和分析物理现象或过程的简化和抽象形式，有助于理解复杂的物理现象。本题的第（2）（3）小题是通过实验来探究光的反射定律，是光学中的一个基本过程模型的建立。本题通过目标导向——探究光的反射定律，将这个目标分解为一系列有序的步骤，按照一定的顺序进行。

本试题的设计注重反映物理学科本质，重视物理内容在真实情境中的应用，设计能展示学生思维过程的问题。

2.2" " 立足基本实验，强调归纳推理

课程标准的课程内容将“实验探究”作为五个一级主题之一，足以见得通过实验进行科学探究在课程标准中的重要地位。实验体现了物理课程实践性的特点，通过实验建构物理概念，深化对物理规律的认识。“探究光的反射定律”属于探究类学生必做实验，作为基本实验的考查，考卷在题目设置上，凸显了科学探究各要素，考查学生的实验探究能力。

试题的第（1）小题主要是基于实验的观察，在观察的基础上提出问题：当入射光的方向改变时，反射光的方向如何改变？反射光、入射光有什么关系？进而进入到后面的探究。整个第（2）小题主要是通过实验获取数据，基于证据归纳推理得出结论，着重考查了归纳推理能力。第（3）小题是本题的创新所在，是基于前面实验之后的反思与改进，更具有普遍性。想要找到入射光线、反射光线，借助白板来找反射光线和入射光线的关系，在白板由倾斜转到竖直的过程中，反射光线只有在白板垂直于镜面的时候呈现，根据这一现象，归纳得到结论：反射光线、入射光线在垂直于镜面的同一平面，且具有唯一性。第（4）小题是所学知识在生活中的实际应用，考查学生解释迁移的能力。

本试题的设置注重选取便于探究和实践的任务，让学生能够应用所学的物理知识解决生活中实际遇到的问题。

2.3" " 紧扣必备知识，凸显学科素养

本题涉及的必备知识及重要规律主要是：光的反射定律。作为一道典型的实验探究题，通过科学探究、科学思维得到并形成了光的反射定律这一物理观念。

科学探究方面，本题基于观察和实验提出物理问题、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释。科学思维方面，第（1）小题是从现象到模型建构的过程，第（2）（3）小题主要考查了根据实验数据通过归纳和推理获得探究结论的能力。科学态度与责任方面，通过实验的改进，让学生体会到科学的严谨，开拓学生的思维视野。

本试题的结构注重评价的导向性，坚持素养立意，全面考查学生的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。

3" " 教学反思与改进

笔者了解到本题总分为7分，平均分为5.05分，得分率为72.2%。学生在作答此题的过程中，容易出现以下几个问题：①实验印象不清，建模能力不足；②前概念有偏差，物理观念不够；③基本知识混淆，应用能力不强。基于学生在作答时出现的问题，笔者通过调查与反思、结合实验、信息技术模拟等方式来改进这部分的教学。

3.1" " 基于实验教学，提升科学思维

第（1）小题失分最多。一方面反映了学生在课堂学习这个实验现象时的印象不是非常深刻，另外也体现了学生建模能力不够，如果可以直接应用光路模型（图4）来分析，结果一下子就出来了。还有一些学生也能利用光学模型来分析，但是由于光的反射规律观念不够清晰，会建立如图5的模型，认为入射光逆时针旋转，反射光也会逆时针旋转。

教学反思与改进：在探究得到了光的反射定律后加一个评价，“为什么光斑是向下移”，不仅可以加深学生对这个实验现象的印象，也更加巩固了光学模型的建构。

第（3）小题的失分也比较多。学生建立过程模型还是有一定障碍的。相比于第一种方法，第二种探究方法更具有普遍性。学生通过实验现象归纳得出“反射光线、入射光线在垂直于镜面的同一平面，且具有唯一性”这一结论，要求是比较高的。更多的学生是靠猜测写的“反射光线、入射光线和法线在同一平面”而得分。还有很大一部分学生写的“反射光线和入射光线在同一平面，它们的法线垂直于平面镜”，说明这部分学生认为法线是反射光线与入射光线的角平分线，反映出学生对“法线”概念的建立是不清晰的。

在物理学中，过入射点垂直于镜面的直线叫做法线，法线的建立是为了确定实际的立体模型，也就是为了确定一个面，即反射光线在由入射光线和法线确定的平面内。

教学反思与改进：基于试题对“光的反射”实验的改进以及以上的思考，可以寻求两块白板，在第（1）小题实验的基础上，寻找入射光线和反射光线，找到之后会发现两条光线在同一平面，且该平面垂直于镜面（图6）。在此基础上，改变入射光的方向，观察反射光如何变化，进一步思考在什么情况下反射光与入射光重合，进而给出法线，再通过实验（2）的①和实验（3）进行验证，最终可以得到，反射光线是位于入射光线和法线所确定的平面内，进而得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的规律。还可以设计评价，在实验（3）的基础上进一步寻找此时反射光线应该在哪里，强化法线的意义。

3.2" " 探明已有概念，突出正确观念

在学生作答中，很多低分获得者错在把“反射”写成了“折射”。笔者分析发现，学生并不是单纯的笔误，这体现了学生前概念中认为光射向物体表面折返过来，这个过程光路发生了改变，好像“折”了一下，所以他们认为这就是折射。为了验证这一猜想，笔者翻阅了小学科学课程标准，发现在小学5、6年级就已经需要知道行进中的光遇到物体时会发生反射现象，光的传播方向会发生变化。对于折射知识，小学科学没有提及。基于小学科学课程标准的要求，笔者设置了6道光学前概念的题目，对280名初一学生进行了问卷调查。结果表明，大部分学生对光的直线传播、光的色散实验是有一定印象的。在268份有效问卷中，有84.3%的学生知道光在空气中是沿直线传播的，85.5%的学生能够说出用三棱镜进行光的色散实验，92.9%的学生知道太阳光包含了不同颜色的光，说明在小学科学阶段确实进行了实验教学，并给学生留下了深刻的印象。但是，如图7所示，约41.8%的学生认为光在遇到物体时发生的是折射，约56.3%的学生能够选出反射，与笔者的猜想一致。这样已有的错误前概念的转变需要设计更多的活动。

教学反思与改进：为了区分清楚反射和折射，可以在讲解“光的折射”时增加一个活动——“光一定是沿直线传播吗”，在浓度不同的食盐水中呈现出光的传播路径并非直线（图8），光路并没有折返回来，这与反射有着很大的区别。在观察光的反射现象前，增加一个把光引入教室的活动。成功后提问：这个镜子的作用是什么，学生能够回答“反光”。再进入到模型的建构，突出“从生活走向物理”的课程理念。还可以在建立光学模型后，说明反射是发生在同种介质，而折射是发生在不同介质中，借助模型进一步帮助学生转化错误前概念，突出正确的物理观念。

3.3" " 结合真实情境，解释物理问题

在第（4）小题的作答中，很多学生想到了凹面镜、会聚、漫反射、凸透镜等，可能在学生脑海中想象的“互相垂直的反光面”是图9这样的结构，结合自己仅有的物理知识，就写出了“凹面镜”“漫反射”这两种答案。

“会聚”和“凸透镜”可能是学生对于题干中“特别亮”的理解，在他们浅显的物理知识中，提取出了“最小最亮的”光斑，于是想到了凸透镜对光的会聚作用。

这一小题主要是所学的物理知识在生活中的应用。其实，书后的“WWW”也有相关的练习（图10），学生为什么印象还是不深刻，说明了题目、图片远没有实物实验的效果好。

教学反思与改进：基于以上思考，在实际教学过程中完全可以准备一个尾灯，设计以下问题来突破：①尾灯真的是灯吗？会有学生能想到，灯需要电源提供，那它会是光源吗？放在光学暗箱中就可以发现尾灯本身是不发光的。②它是怎么提醒后车的呢？通过实验，看一下实际效果，结合物理模型进行分析，通过实验演示光的路径（图11）。再拆下一个尾灯给大家看一下，发现不是单纯的平面结构，进一步结合实验演示和数字模拟实验（图12）展示实验现象，增加普遍性，揭示其中的光学本质。遵循“从物理走向生活”的课程理念，解释的过程注意从模型到实物、从二维到三维的思想。笔者通过调查还发现，角反射器的应用还不止于此，可以通过向学生介绍在生活中的其他应用，树立正确的价值观。

4" " 结" "语

本文以2024年无锡市初中学业水平考试27题为研究对象，挖掘其导向价值，深入研究了该题的命题特色，了解学科核心素养导向下中考试题命制的方向。进一步依据学生在答题中暴露的问题，对“光的反射”这节课的教学进行反思、改进，旨在为相似规律类的实验教学提供一些思路和灵感。中考试题对一线教学有很重要的指导意义，学生作答出现的问题也是一线教师教学设计的重要依据，均值得一线教师深入研究和探讨。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径［J］.中国考试，2019（12）：38-44.

［3］洪进步，任少铎.突出素养导向 考查关键能力——对2021年苏州市中学物理第30题的赏析及拓展［J］.物理教师，2022，43（4）：47-50.

［4］吴志明.指向学科关键能力的物理中考命题与教学启示——以2021年苏州市物理中考试题为例［J］.物理教师，2022，43（5）：39-42.

［5］吴若楠.命题落实新课标" 引领教学新方向——以2023年苏州市中考物理试题为例［J］.中学物理，2023，41（24）：38-41.

（栏目编辑" " 陈" 洁）