基于核心素養內涵緊抓提高解題能力的新靶標

黃志芳

摘 要： 中考試題是教學和研究的良好素材.了解并研究中考試題，反思自我教學，有助于理清今后教學研究方向，完善復習策略，提高分析問題、解決問題的能力，培養核心素養.

關鍵詞： 中考試題;復習策略;核心素養

核心素養作為國家對教育的頂層設計，被譽為基礎教育的DNA[1].李藝先生認為，核心素養的內涵有三個層次：底層為“雙基”層，以基礎知識和基本技能為核心;中間層為“問題解決指向”，以解決問題過程中獲得基本方法為核心;最上層的“學科思維指向”，指在系統的學科學習中通過體驗、認識及內化等過程逐步形成的相對穩定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀[2].基礎教育培養學生的核心素養，需徹底把握核心素養的內涵;考試作為檢測手段、學習方法，也是一種激勵方式，在學習過程中起到了舉足輕重的作用.借助題目考察的內容、難度、題目背景，從核心素養內涵的三個層次出發，在考察的過程中鞏固知識、練習使用解決問題的方法、訓練思維，形成素養.

中考試題是各個專家精心思考、認真審核的結晶，也是全市考生和教師的一次學習成果和教學結果的碰撞，無疑是一線教師教學的優秀素材，也是今后教學工作和研究的風向標.認真研究和分析中考真題，對青年教師的發展和教學有很大的推動和促進作用.筆者就以南京市2018年中考物理第19題為例，談談自己的啟發和反思.

例1 ?（南京 2018） 圖甲為熱敏電阻的R-t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和電磁繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路（U為恒壓電源），繼電器線圈的電阻為150Ω，圖中“電源”是恒溫箱加熱器的電源.當線圈中的電流大于或等于20mA時，銜鐵被吸和，加熱器停止工作，實現溫控.

（1）恒溫箱內的加熱器應接在 （選填“A、B”或“C、D”）端.

（2）要實現對50℃～100℃之間任一溫度的控制，該裝置恒壓電源U至少為 V;若恒溫壓電源U為6V，則滑動變阻器R′的最大阻值至少為 Ω.

參考答案：（1）A、B;（2）4.8 100

1 剖析例題，引發思考

本題電路圖中有滑動變阻器R′、熱敏電阻R，并且是其與線圈（可看作一定值電阻）串聯而成，是典型的中考動態電路題，對學生分析問題、解決問題的能力要求較高[1]，是整套試卷中區分度較大的一道題目.

首先，文字量大，對學生的閱讀能力要求較高，而閱讀能力正是大部分學生在理科的學習中不太注重培養的，是對學生的理解能力、解題能力以及考試心態等多方面的考驗.然后，按照正常的訓練，學生在中考復習過程中，已經遇到過題中的情境，但是所需要解決的問題卻不一樣，尤其是考場中遇到的問題難度更大，心理落差是考場心態調整的一大考驗;加上思維定式限制了解題思路，不利于思維發散.另一方面，就是學生在將生活情境轉化成物理情境方面有一定困難.大部分需要借助圖題結合或圖圖結合，如例1中的題目和甲乙兩圖的結合方可更好地理解恒溫箱溫控原理.

2 思忖教法，啟發教學

2.1 培養閱讀素養，提高審題能力

古人云：“書讀百遍，其義自現.”閱讀是學習的基礎，閱讀能力在學習過程中占據了重要的地位.理科中的閱讀題目較文科中的閱讀文章更復雜，它需要認知、回憶、理解、分析、綜合等過程交錯進行;尤其是閱讀文字較多的題目，是對學生閱讀能力、理解能力、耐心、毅力的多重檢測.而近年來，數據顯示，從2015年到2017年來，南京市中考物理試卷中，學生的閱讀量（試卷中所有的文字）呈逐年增加的趨勢，在全省的平均水平之上，對學生的要求也在逐年遞增.

題目分析

例1中，文字加上圖片幾乎占據了本頁試卷的1/3的篇幅，并且需要學生將文字和圖像結合起來，才能讀懂題目的基本含義.題干的第一句話是基本的說明文字，第二句話理解需要注意，線圈中的電流為什么會變化？是哪個電阻變化導致的？怎樣變化？需要分析電路中具體元件電阻的變化情況、確定各個電路元件的作用、結合實際應用，方可正確理解題意，也是回答問題（1）的前提，為解答第二問做準備.

反思

閱讀素養的培養，功在平時.新課上，不放過“生活·物理·社會”和“讀一讀”的學習機會，而這兩部分的文字較一般題目多，通過帶著問題閱讀學習材料，培養讀材料的耐心;習題課，給學生讀題、審題的機會，養成寫已知、求、解的習慣;讓老師追問形成一種課堂習慣，內化成一種解決問題的能力.“當線圈中的電流大于或等于20mA時”一句中，了解到電路中電流會沒有達到20mA時，銜鐵不能吸和.追問：為什么此時電流較小呢？原因：電路中總電阻較大.繼續追問：是哪個元件導致電路的總電阻較大呢？熱敏電阻或者滑動變阻器.學生進一步討論確定是由于溫度較低時，熱敏電阻的阻值較大，導致電路中的電流較小;追問：當溫度繼續升高，情況如何呢？此時，熱敏電阻的阻值降低，電路中電流升高，高于20mA時，銜鐵吸和，停止加熱，故與加熱電源相連的加熱器是與AB相連.而滑動變阻器在此電路中的作用是：（1）保護電路;（2）調節溫控的范圍.

2.2 理解物理情境，提升解題能力

2.2.1 化復雜為簡單，簡化物理情境

本題復雜體現在兩個方面：一是，甲乙兩圖造成圖像多而雜;二是，問題（2）梯度太大，讓學生無從下手.

通過讀題，我們發現甲圖在平時訓練時接觸過，而乙圖是課本原圖的改編.欲求電源電壓，既然實現了對溫度的控制，那么此時銜鐵一直是吸和狀態，計算的過程中電路圖就可簡化成如圖2所示.即線圈等效為定值電阻R0、熱敏電阻R和滑動變阻器R′串聯，其中R0=150Ω，I=20mA，電源電壓不變.此常見電路圖大大降低題目難度，簡化電路圖促使學生對本題整體有一個更清晰的理解和把握.

2.2.2 化“一”為“多”，分解物理過程

設置問題串，將不易入手的問題抽絲剝繭，化解成一串小問題，降低問題梯度.問題（2）中，有溫度變量，轉化到電路中為熱敏電阻R阻值為變量，滑動變阻器R′阻值也為變量，均對電源電壓有影響，給求解帶來困難.

設置問題①：要實現對100℃的控制，該裝置恒壓電源U至少為多少伏？給溫度即給熱敏電阻R=50Ω.圖2為兩定值電阻，總阻值為R總=200Ω，和滑動變阻器串聯，I=20mA.則依據串聯分壓原理，當滑動變阻器分壓為零時，U最小=IR總=0.02A×200Ω=4V.該問題設置目的：一定范圍的溫度控制對學生來說有難度，可以先選擇某一個溫度，掌握初步計算過程和原理，為計算一定范圍溫控時電壓做鋪墊.

設置問題②：由此說明，滑動變阻器作用是什么？據上問題的計算，其作用是在一定電源電壓下調節溫控箱所控制的溫度.設置目的：在問題①的基礎上，幫助理解溫控箱的物理原理，同時為問題③做理論鋪墊.

設置問題③：若恒壓源U=6V，滑動變阻器連入電路的阻值為50Ω，求此時溫控箱能控制的溫度是多少？分析：在圖2中，總電阻R= U I = 6V 0.02A =300Ω，熱敏電阻阻值R=100Ω，對照甲圖找到對應的溫度，即為此時所控制的溫度.設置目的：在計算過程中進一步理解溫控箱的原理，而且為第二空的計算做準備.

設置問題④：要實現對50℃的控制，該裝置恒壓電源U至少為多少伏？同理，此時R=90Ω，U最小=IR總=0.02A×（90+150）Ω=4.8V.對比問題①③不難發現，所要控制的溫度越低，熱敏電阻阻值越大，恒壓源電源越高.要想實現對50℃～100℃之間任一溫度的控制，電壓至少為4.8V.設置目的：理解物理原理的基礎上，再選取一個溫度點來計算，并與之前的計算對比，得知電壓隨所控制的溫度的變化，進而得出溫度的最低要求值.

據上電路圖的簡化、物理過程的分解，問題（2）的第二小問幾乎是第一問的逆過程計算，解題方法和技巧顯而易見了.借助圖2，U =6V，I=0.02mA，即串聯電路總電阻為300Ω，R0=150Ω.溫度控制范圍為50℃～100℃，即熱敏電阻阻值范圍為50Ω～90Ω，取溫度范圍兩端點溫度來計算.R=50Ω時，此時R′=100Ω;R=90Ω時，此時R′=60Ω.對比兩次計算結果得知，滑動變阻器的最大阻值至少應該為100Ω.

2.3 另辟蹊徑，拓展思維

俗話說“數理不分家”，往往用數學方法解決物理問題會收到事半功倍的效果.例如問題（2）第一空，利用數學方法求解如下：

由50℃<t<100℃，得50Ω<R<90Ω，

則，U=I（R0+R+R′）=0.02A（150+R+R′）Ω，即

0.02A（150+50+R′）Ω<U<0.02A（150+90+R′）Ω，

0.02A（200+R′）Ω<U<0.02A（240+R′）Ω，（R′為滑動變阻器連入電路的阻值）

當R′=0時，4V<U最小<4.8V，故要能夠調節所求溫度范圍內任一溫度，恒壓源電壓至少為4.8V.

第二空中，50Ω<R<90Ω，而R′=150-R則，60Ω<R ′<100Ω.

故，要能夠調節所求溫度范圍內任一溫度，滑動變阻器的最大阻值至少為100Ω.

在練習中，嘗到學科滲透的甜頭，逐步形成學科滲透的意識，進而培養學科滲透的能力.這也是核心素養所提到的對所學知識的一種內化，并將其運用到新知識的學習中;內化的過程同時也是鍛煉學生分析問題、解決問題能力的過程，潛移默化中調整學生的學習方式，拓展學生思維.

2.4 對比分析，總結歸納

2.4.1 精修電路圖

在圖2的基礎上，結合條件當電流大于或等于20mA時，加熱部分停止工作，實現溫度控制.如果再給一個電壓表，要求將其并聯在圖2中，能夠通過電壓表示數來實現溫控，問：電壓表應該并聯在哪個元件兩端？ 由于只有R0為定值電阻，故電壓表應該并聯在R0兩端，如圖3所示，當電壓表示數為U0=3V時，銜鐵吸和，加熱停止，實現溫控.

2.4.2 對比總結，方法升華

例2 ?（南京 2017） 如圖4所示，是一個照明系統模擬控制電路.已知電源電壓 U ?=4.5V，定值電阻 R 1=5Ω滑動變阻器 R 2上標有“25Ω 1A”字樣， R 3為光敏電阻，其阻值隨光照度的變化遵循某一規律，部分數據如下表所示（相同條件下，光越強，光照度越大，光照度單位為勒克斯，符號為lx，白天光照度大于3lx）.當 R 1兩端電壓低至0.5V時，控制開關自動啟動照明系統（不考慮控制開關對虛線框內電路的影響）.利用該裝置可以實現當光照度低至某一設定值E0時，照明系統內照明燈自動工作.

對比兩題，異同點見表2：

表2

對比方面 同?? 異

例1（2018，南京，T19） 例2（2017，南京，T28）

題型歸類 新情境下的動態電路問題 溫控電路 光控電路

已知條件 條件中的圖對應相同 圖像呈現 表格呈現

考察內容（“雙基”層） 運用歐姆定律解決、串聯電路特點分析解決相關問題? 多：綜合運用電功的公式解決問題

解題方法（“問題解決指向”層） 1.理清物理量間關系，簡化電路圖.2.逆推，順瓜摸藤，找到解題關鍵.3.函數思想，豁然開朗 1.如圖32.數學方法解題見上文 1.如圖5[3]

2.利用數學方法求解E的最小值，方法：串聯電路總電阻R總=U/I=4.5V/0.1A=45Ω，則，R3=R總-R1-R2=40Ω-R2.

E= 30 R3 = 30 40-R2 ，其中0≦R2≦25Ω.則，當R2=0時，E最小=0.75lx.

思維方法（“學科思維指向”層） 了解化歸思想，做兩題會一類，新題換舊顏，解決方法不變;量變到質變的哲學思維看待問題，將復雜的問題簡單化，養成良好的思維品質，提高學科核心素養.

對比發現，兩題均是具有時代背景的動態電路題;所給條件基本類似，考察的知識點大體相同，例2多了電功的考察;解題方法和思維方法也都類似，相似度非常大.解決此類動態電路問題，簡化電路圖是根，物理情境是魂.想要理清物理情境，理解題意，需化復雜情境為簡單的電路圖，寓情境到電路圖中.以簡化電路圖為基礎，順瓜摸藤，找到解題關鍵，并借助理論分析或數學方法，分步解決最終問題.

3 教學踐行，培養素養

在核心素養的引導下，教學的意義在于培養學生個人發展和社會發展所需要的必備品格和關鍵能力，逐步形成終身學習的能力.近年的中考試題有一定的時代背景，關注到學生的生活世界和科學世界，也貫徹了從生活走向物理的新課程理念.例如，2018年南京中考，以南京長江隧道、“鵲橋”號中繼星在我國西昌衛星發射中心成功發射升空、電磁繼電器應用于溫控、無人駕駛迷你巴士等為背景的題目.在教學過程中，首先培養學生對新材料的好奇和興趣.需要教師營造學習的氣氛、激發學生的求知欲，同時也要培養學生良好的閱讀素養.對于情境稍復雜的題目，在平時訓練中，逐步形成化繁為簡的習慣和能力，再借助適當的物理理論和數學方法，攻破難點.訓練時，題目不在多，而在于對題目的對比和總結，尋找題目“套路”，總結“解套”的一種或多種方法.無論是閱讀素養，還是化繁為簡的能力，進而尋找套路，是個人熟練解決問題的一般步驟，直接影響一個人的分析問題、解決問題的能力，影響他的工作業績和個人發展.

參考文獻：

[1]石堯.核心素養視域下，初中“功”概念的過程教學[J].中學物理教學參考，2018，47（3），9-12.

[2]李藝，鐘柏昌.談“核心素養”[J].教育研究，2015（9）：17-24.

[3]張興安.提升解題能力，促進思維發展[J].物理教師，2018，39（2），40-42.