重視核心素養(yǎng)考核突出科學思維能力

徐巖 李長輝

摘 要：本文分析了2019年北京高考理綜卷第24題及其答案，從核心素養(yǎng)角度對試題和一線教學兩個方面進行了反思，為教學備考提供了一些啟示.

關鍵詞：核心素養(yǎng);建模;思想方法

研究方向：中學物理學科教學.? 第24 題以生活中的“雨滴下落”為切入點，以日常生活情境為模型，以核心素養(yǎng)為導向，要求考生利用物理觀念，通過科學思維，運用恰當的方法，對雨滴下落的過程進行分析求解，其中涉及變加速運動和勻加速運動，有效地考查了學生的科學建模能力.解題中運用了動能定理、牛頓運動定律、動量定理等規(guī)律，強化了對運動和相互作用、能量和動量等物理學基本觀念的認識，題目還涉及了牛頓力學多方面內容，綜合性強，較好地考查了考生的科學思維能力.

1 試題與解析

【評析】

本題緊扣考試大綱和新課標標準，考查學生對基本概念、基本規(guī)律和基本方法的掌握情況，考察學生將生活情境轉化為物理模型的能力、利用物理觀念與科學思維，對研究對象進行綜合分析的能力，以及解決綜合問題的能力，對發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)起到了很好的促進作用.

1.1 物理觀念視角

物理觀念是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎.

本題以雨滴下落這一自然現(xiàn)象為素材背景，考察了學生對于自由落體運動（不計空氣阻力時雨滴無初速的下落）和變加速直線運動（空氣阻力不可忽略時雨滴無初速的下落）的認識，需要學生通過運動與相互作用和能量的觀點進行分析，將雨滴下落這一自然現(xiàn)象進行提煉和升華.

1.2 科學思維視角

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互關系的認識方式;是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判、檢驗和修正，進而提出創(chuàng)造性見解的能力和品格.本題注重回歸物理學科本質，強調學科思想和研究方法的考察，突出學科關鍵能力的考察.

1.2.1 本題充分考察了考生的模型建構能力

在物理核心素養(yǎng)中明確提出培養(yǎng)學生構建理想模型的意識和能力.在高中物理的學習中離不開物理模型的構建，物理模型的構建過程體現(xiàn)了學生的科學邏輯思維過程.本題先后涉及了兩種模型：

一是第（2）問將雨滴簡化為球體模型，求其下落的終極速度.這一部分體現(xiàn)了高考“穩(wěn)中求進”的“穩(wěn)”，把物體簡化成球形在高中物理中力學、電學、熱學等都有體現(xiàn).比如力學中研究衛(wèi)星圍繞中心天體的圓周運動時，把中心天體簡化為球形;在電學中研究密立根油滴實驗時，把油滴簡化為球形;在熱學中用油膜法估測分子的大小時，把分子看成球形.這些都體現(xiàn)了物理學習中構建模型是科學思維的第一步，體現(xiàn)了抓住主要矛盾忽略次要矛盾的思想.

二是第（3）問將雨滴簡化為圓盤模型，證明其下落過程中的阻力與速度平方成正比.這一部分體現(xiàn)了高考“穩(wěn)中求進”的“進”，將雨滴簡化為圓盤模型對學生來說十分新穎，考察了學生是否能將較復雜的實際問題中的對象和過程轉換成物理模型.如果學生程度較好，能夠正確運用科學思維方法進行分析，可以得到空氣分子與圓盤碰撞過程中，在Δt時間內，與圓盤碰撞的空氣分子質量的求法實際上與我們平時課上講的流體模型有異曲同工之妙.所以，圓盤模型既新穎又有跡可循，很好地考查了考生的科學思維能力.

1.2.2 本題巧妙考察了宏觀微觀結合的思想方法

物理學有宏觀和微觀兩個視角，在很多問題當中都可以從兩個視角去研究或思考問題.但它們是彼此密切聯(lián)系，又是相輔相成的.比如熱學就是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的一座橋梁，在研究氣體的壓強這一宏觀量時，我們也從微觀的角度做解釋，即氣體對器壁的壓強是由于氣體分子對器壁的碰撞產生的，理想氣體的壓強是理想氣體分子在單位時間內作用在單位面積上的沖量的統(tǒng)計平均值.再比如學習帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力，也要讓學生理解它是通電導線在磁場中所受安培力的微觀表現(xiàn)，并能夠從安培力的表達式和電流的微觀表達式推導出洛倫茲力的表達式，同時安培力和洛倫茲力的方向都可以用左手定則來判定;也就說明安培力和洛倫茲力本質是一樣的，只是宏觀微觀角度不同.本題將宏觀的空氣阻力與微觀視角的空氣分子與圓盤碰撞相結合，把空氣阻力產生的原因用空氣分子與雨滴圓盤碰撞受力來解釋，很好地體現(xiàn)了宏觀與微觀相結合的思想方法.

1.3 科學探究視角

科學探究是一種科學學習的主要方式，是形成其它物理核心素養(yǎng)的主要途徑.其中分析論證是指學生能夠基于證據得出結論并作出解釋.本題很好地考察了考生的科學分析論證能力.比如第2問，從物理公式和圖象兩個角度考察了考生的科學分析論證能力.學生通過a得出的關系式對圖象做出正確判斷，通過分析不計空氣阻力時無初速下落的v-t圖線，斜率大于①圖線.

1.4 科學態(tài)度與責任視角

在核心素養(yǎng)中明確提出，培養(yǎng)學生正確認識科學的本質，實事求是，不迷信權威.本題考察推導雨滴下落趨近的最大速度vm與半徑r的關系式和推導雨滴下落終極速度與雨滴大小的關系，就是為了引導學生理解“雨滴落到地面的速度通常僅為幾米每秒（若不考慮空氣阻力，雨滴下落的速度將達到幾百米每秒）”和“雨滴越大，下落速度越快”這些事實是有科學根據的，而且可以分析推導得出的，而不是人云亦云，無根無據的.

2 教學啟示

2.1 注重物理思想方法教育

新高考越來越注重物理思想方法的考查，讓學生不僅僅只停留在靜態(tài)知識學習的表面，利用科學方法教育，培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力.例如，在學習楞次定律時，要讓學生親歷實驗探究過程，觀察N極和S極插入或拔出線圈時感應電流的方向，歸納總結出楞次定律.有的教師為了讓學生做題方便，給學生總結了二級結論“增反減同，來拒去留”，學生在做題當中對這個二級結論反復加強記憶，而對于楞次定律的本質和規(guī)律的得出反而印象不那么深刻，這樣就有些本末倒置了.我們一線教師要讓學生經歷問題解決的過程，引導學生像科學家那樣思考問題，感悟解決問題所采用的科學方法的巧妙，讓學生養(yǎng)成良好的思維習慣，形成實事求是的科學態(tài)度.

2.2 注重模型構建能力的培養(yǎng)

構建物理模型是發(fā)展學生科學思維的重要途徑，面對復雜問題往往無法解決，只有忽略次要因素，才能找到問題解決的突破口，從原始問題到物理模型的建構，這中間的橋梁便是學生的知識和能力及學科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)，經歷模型建構的過程，才能體會理論和實踐之間的差異，理解建立物理模型的意義.

2.3 構建知識體系形成物理觀念

備考復習中，應注重對知識的梳理和提煉，對知識點進行整合，形成知識鏈條與知識網絡，這樣才能形成物理觀念，養(yǎng)成用大概念解決問題的意識，真正促進學生思維的發(fā)展.運動與相互作用觀、能量觀、宏觀微觀角度都是需要讓學生掌握的，在平時的教學和考前復習中，要求教師摒棄偏題、難題、怪題，以基礎知識和基本技能為根本，形成主干知識大概念，逐步提升學生的學習能力和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)其終生學習的能力.

參考文獻：

[1]田成良，李寶才.密切聯(lián)系生活 聚焦核心素養(yǎng)——2018年高考理綜新課標卷Ⅰ物理第24題評析[J].中學物理參考，2018，47（15）：21-23.