從2019年高考試題淺談物理學科高考與一線教學的關系

孟衛東 何龍

(清華大學附屬中學永豐學校 北京 100094)

編者按：孟衛東、何龍老師在此文中對2019年高考物理試題的特征及用意進行了全面、深入的分析。以此為基礎，提岀了“完整的高中物理教育應該是一線教學與高考的結合體”這一富有教育哲理的見解，值得深思；希望對廣大一線教師更好處理高考與日常教學關系方面有所啟發.

2019年的高考可以說背負著繼往開來的使命．一方面，就高中教育本身來說，2019年是全國很多地區最后一年現有形式的高考；另一方面，值此民族復興的重要時期，高考是為國家、社會、民族選拔后備人才的重要方式．高考是基礎教育和高等教育銜接的關鍵一環，在“立德樹人”的核心訴求下，其導向屬性和選拔屬性顯得十分突出．其中，物理學科作為重要的基礎科學學科，我們可以從其試題中找到清晰的命制脈絡．

“少年強則國強”，教育強則少年強，在遵循“立德樹人、服務選材、引導教學”為核心目標的前提下，高考全國卷理科綜合3套試卷中物理學科試題從“基礎性、綜合性、應用性、創新性”4個層面切實完成對考生物理學科核心素養的考查，并在實驗探究類題目中重視經典物理實驗的重現，回歸物理教材和物理本質．同時物理試題整體考查的難度適宜，兩個選考模塊題型穩定、難度相當，很好地體現了公平性．期盼后續的統計數據公布后各套物理試題會有較好的區分度和恰當的難度值，為高校選拔人才做出優質保障．

1 從“四翼”命題原則看國家對人才需求的層次關系

“四翼”考查要求，是對各學科高考命題的原則性約束，要求考生完成考試后能夠通過其成績體現不同層次的知識、能力水平，同時也體現了國家對人才知識能力需求的定義[1]．具體來講“四翼”間的關系可以大致分為兩類：基礎性與綜合性可以歸結為對學科知識能力難易度的區分；應用性和創新性是從學以致用層面對考生進行評估．考生完成相應能力層次的試題，即會得到相應的分數，在大樣本數據采集的基礎之上不同的分數區間就代表考生相應的物理學科能力層次．這就是對不同層次人才甄別需求的國家意志在高考中的集中體現．

(1)試題注重對物理必要基礎知識和技能的考查

近幾年的高考物理十分注重對基本物理概念、基本物理規律、基本實驗技能的考查，也就是突出考試內容的基礎性．在物理學科的高考命題中，基礎性絕不是要給出所謂的“送分題”，“基礎”并不等同于“簡單”，而應把“基礎性”理解為“必要性”．2019年物理試題考查的落腳點大都是在教材中經過千錘百煉的經典模型、經典方法和重要規律上．

【例1】(2019年高考全國Ⅰ卷理科綜合第14題)氫原子能級示意圖如圖1所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光為可見光．要使處于基態(n=1)的氫原子被激發后可輻射出可見光光子，最少應給氫原子提供的能量為( )

A．12.09 eV B．10.20 eV

C．1.89 eV D．1.5l eV

圖1 例1題圖

答案：A.

例1描述的物理情景運用的是氫原子光譜的能級量子化模型，該模型的重要性在物理學史已有評述，對考生建構原子物理知識框架十分重要．解題過程中考生需要真正理解氫原子線狀光譜的產生原因，了解能級躍遷的物理規則，并根據題設對可見光的限定做出最終選擇：只有基態電子吸收選項A中的能量后躍遷至第3能級，然后再向第2能級躍遷，才能產生可見光范圍內的光子輻射．

如果考生對該模型理解到位，應該很快意識到選項C和D的能量根本無法被基態電子吸收，而選項B只能讓電子躍遷到第2能級，向外輻射光子能量也只有10.20 eV一種，排除法就可以很快選擇選項A．可見，題目考查的重點在于基礎模型的認知，而不是解題過程的難易．類似的試題還有全國Ⅰ卷的第17題、第22題，全國Ⅱ卷的第14題、第15題、第22題，全國Ⅲ卷的第15題、第16題、第24題等．這些題目都體現了考查內容的基礎性，其命題角度和考查方式也可圈可點．

(2)試題突出綜合性特征，從經典到融通的升華

2019年物理試題對綜合性的考查，主要體現在要求考生能夠綜合運用物理學科的概念、規律分析問題和解決問題，考查其知識結構和從整體上分析各種現象的本質、規律的能力．一般來說綜合性試題較基礎性試題的難度要高，試題往往是脫胎于某一真實的物理情境，經由命題者依照物理規律的內在聯系對其進行抽象提煉而成．但這類題目的組成元素依舊取材于經典物理模型．其目的在于考查考生的物理學科知識脈絡是否清晰、框架是否完整，能否綜合運用物理知識和規律解決較為真實和復雜的問題．

【例2】(2019年高考全國Ⅲ卷理科綜合第17題)從地面豎直向上拋出一物體，物體在運動過程中除受到重力外，還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力作用．距地面高度h在3 m以內時，物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖2所示．重力加速度取10 m/s2．該物體的質量為( )

A.2 kg B.1.5 kg

C.1 kg D.0.5 kg

圖2 例2題圖

答案：C.

在這道題目中，考生首先要清楚經典的豎直上拋和自由落體過程，然后通過對運動過程的分解確定兩個過程中阻力的方向和整體受力情況，進而根據動能定理和實際的運動過程完成對題目的求解．具體分析如下.

由以上分析不難看出，除了考查對物理模型以及相關物理規律的綜合運用外，本題的一大易錯點就是從題干函數圖像中找到對應物理量數值時容易出錯．這不僅考查了考生對物理過程細節的把握，也體現其運用物理規律的嚴謹性，正是其物理學科素養的體現．類似的試題還有全國Ⅰ卷的第15題、第24題，全國Ⅱ卷的第17題、第25題，全國Ⅲ卷的第15題、第17題、第19題等．

(3)試題強調學以致用，考查在真實情境中建立物理模型的能力

實踐是檢驗真理的唯一標準，2019年的試題十分注重物理情境的創設，注重理論聯系實際，這是在紙筆測試模式下對物理學科實踐精神的一種體現．這類物理試題的核心是考生要通過分析真實問題情境，抽象建構出物理模型，進而達到考查考生獨立思考、合理運用物理知識和方法分析解決問題的能力．

【例3】(2019年高考全國Ⅰ卷理科綜合第16題)最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發動機聯試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發取得突破性進展．若某次實驗中該發動機向后噴射的氣體速度約為3 km/s，產生的推力約為4.8×106N，則它在1 s時間內噴射的氣體質量約為( )

A．1.6×102kg B．1.6×103kg

C．1.6×105kg D．1.6×106kg

答案：B.

這道題目引入當下重大的科技事件，但在處理過程中卻把現實中明顯極度復雜的技術問題完全切除，僅留下了適合高中生水平的基礎物理規律——動量定理．同時考生在解題過程中也能夠體會基礎物理規律對實際方案可行性的決定作用．

此外，本次命題把物理學與社稷民生、科技進步聯系在一起，也會激發考生學習物理的自豪感和學習興趣．類似的試題還有全國Ⅰ卷第25題，全國Ⅱ卷第16題、第19題、第25題,全國Ⅲ卷的第16題、第24題等．

(4)試題體現創新意識和實踐精神，側重考查物理知識方法的遷移運用

無論對于考生這樣的個體還是一個國家這樣龐大的社會群體，創新都代表了其發展的生命力和動力，所以在高考中對于考生創新能力的考查必不可少．2019年高考試題物理學科的創新性，主要體現在良好學科知識能力積淀之上對物理方法規律的遷移應用．

【例4】(2019年高考全國Ⅱ卷理科綜合第24題)如圖3所示，兩金屬板P和Q水平放置，間距為d．兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網G，P,Q,G的尺寸相同．G接地，P和Q的電勢均為φ(φ>0)．質量為m，電荷量為q(q>0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計．

(1)求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大小；

(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應為多少？

圖3 例4題圖

這道題目通過搭建一個新穎的物理情境，讓考生完成了兩次知識方法的遷移：

(1)在已有平拋運動模型的基礎之上，遷移到由電場力代替重力作用的類平拋模型；

(2)通過對稱的電場設計，完成在G上下運動過程的空間反演對稱求解，這是類比自由落體與豎直上拋運動的反演關系．

可以說新模型的構建，是對原有物理模型和規律深刻理解后的升華，從而體現考生的創新意識．類似的試題還有全國Ⅰ卷的第18題、全國Ⅲ卷的第14題等．

(5)回歸教材，關注重點學生實驗

此次試題的一大特征是實驗題目重新回到教材重點學習的學生實驗，其中力學實驗部分3套試卷都選擇了考查打點計時器相關實驗；電學實驗部分全國Ⅰ卷和全國Ⅲ卷全都選擇考查電表改裝，全國Ⅱ卷略有創新地引入了硅二極管，但其內容依舊考查的典型電學實驗方法和分析策略．

2 從高考評價體系看一線物理教學的實施策略

理綜3套試卷中的物理試題很好地體現了考綱的命題要求，考查內容可以概括為“必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值”4個層次[2,3]，命題視野廣闊．命題的立足點是人才選拔，而不是站在考生的對立面難為考生．總的來說此次試題已經跳出過度重視應用解題的窠臼，能夠從多角度多層次完成對考生核心素養的考查，為未來新課程的展開和新高考的施行做好鋪墊．有了這樣的認識后，出于一種最本能的反應，我們一線物理教師就應該思考如何在日常教學中滲透新的高考方向，落實核心素養教學．

所謂“四層”即考綱中要求高考出于最本能的應試策略：高考考什么，我們就學(教)什么．可見其對于高中物理教學的指導意義巨大．以下就將從這4個層面逐一剖析高中物理教學的實施策略．

(1)注重學科基礎，回歸物理本質

物理學科在高中階段有其完整的知識框架和脈絡，主要以經典牛頓力學為基礎，研究宏觀低速下的物體相互作用與運動規律，原子物理等近現代物理多以了解性知識出現．即使面臨全面更新教材，所有這些必備知識、經典物理規律、經典實驗，依然會是物理教學的核心和根基．相信信守“實踐是檢驗真理的唯一標準”的高中物理教材，其核心內容不會發生變化．

任何一種能力或素養的形成，都不可能成為空中樓閣，只能是在相應知識學習的過程中逐步去培養、塑形．鑒于物理學科的科學屬性，其根基來源于人們對自然的認知和探索，有著很強的實踐特征和認知邏輯特征，于是設計實驗、操作實驗、分析實驗的探究過程就是在物理教學中體現核心素養教學的有效手段，也是回歸物理本質的體現．

(2)確立學生學習主體，落實學科核心素養

選擇恰當的物理教學方式方法，是能否培養學生“關鍵能力”與“學科素養”的重要問題．關鍵能力強調獨立思考、合作交流等共性能力，學科素養突出物理學科特有的核心素養．這就要求在常規教學中，要確立學生的學習主體地位，在教學中我們要盡量避免灌輸式、講授式教學，想辦法讓學生自主產生學習的愿望，通過獨立思考和同學間的合作交流，完成知識能力的學習．

具體的教育教學方法有很多，如“基于問題(項目)的學習(PBL)”、深度學習、翻轉課堂等等．在教育理念和教學手段極大豐富的今天，教師們也要抱著終身學習的態度去研究自己的課堂，找到最適合自己學生的教學方法．我們的教育要從終身學習的角度出發，為學生終身學習奠定基礎，即培養學生良好的學習習慣，掌握科學合理的學習方法．

另外，建議廣大物理教師一定要認真研讀最新版的《高中物理課程標準》，其中不僅對物理學科核心素養有詳細的論述，還對每一種核心素養進行了5個層次的水平劃分，其目的就在于讓教師清楚地把握學生目前的學習狀態水平[5]．有了這樣具體細致的評價標準，教師就可以以此為依據，合理設置課程目標、安排教學活動．

高考與教學的核心訴求一致，兩者互為支撐與補充，共同構成完整的高中教育體系．前者以考核的形式確立人才分層標準，服務于國家、服務于高校選拔各類人才，從需求側為供給側的高中教學定好方向．后者積極響應高考的方向指引，在長時間的教育過程中，培養學生掌握必備知識、獲得關鍵能力和核心素養、樹立正確的核心價值．好的高中教育應當忠于“一體”，行于“四層”，成于“四翼”，物理學科亦是如此．教師要用更高的站位重新審視、設計物理課堂，整合物理知識模塊，傳遞科學信仰，合理運用現代化的教育技術，實現優質課堂．作為一線教師，與改革同行，助力教育改革發展，才能為實現中華民族偉大復興的中國夢添磚加瓦！