中考物理試題與核心素養評價
——以無錫市中考物理杠桿類試題為例

張 杰

(無錫市錫山區教育局教研室，江蘇 無錫 214100)

中考物理試題是基于課程標準，以基礎知識為抓手，通過創設一定的情景，考查學生的理解能力、建模能力和科學探究能力.例如“杠桿”一節內容課程標準的要求：通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件.中考物理杠桿類試題能凸顯對學科核心素養的考查： (1) 扎實的學科知識——深度理解； (2) 良好的思維習慣——具體問題具體分析； (3) 豐富的物理感知——有一定的物理直覺.因此，以“杠桿”知識為背景的試題在中考中多次出現.下面以無錫市中考物理杠桿類試題為例，探討中考試題在物理核心素養評價中的體現.

1 源于物理基礎知識的試題，考查學生學科素養的深度理解能力

基礎知識是指學生長期學習的知識儲備中的基礎性、通用性知識，是學生具備適應高中學習或社會發展的基本能力和基本素養，包括全面合理的知識結構、扎實靈活的能力要求和健康健全的人格素養.

例1.(2019年)小紅利用杠桿制成一種多功能桿秤．使用前，杠桿左端低、右端高，她將平衡螺母向調節，直至杠桿處于水平平衡．她取來質量均為100 g的實心純金屬塊a和b、合金塊c(由a、b的材料組成)．她將a掛在A處，且浸沒于水中，在B處掛上100 g鉤碼，杠桿恰好處于水平平衡，如圖1所示．測得OA=50 cm，OB=40 cm，則a的密度為g/cm3．接下來，她分別將b、c掛于A處并浸沒于水中，當將鉤碼分別移至C、D處時，杠桿均水平平衡．測得OC=30 cm，OD=34 cm，則合金塊c中所含金屬a和金屬b的質量之比為．(ρ水=1.0×103kg/m3)

圖1

從核心素養角度解讀試題(見表1).

表1

本題主要考查考生的建模能力、規律應用能力和數學計算能力.

知識與技能是素養的基礎，但素養不只是知識與技能.它是在特定情境中，通過利用和調動心理社會資源(包括技能和態度)、以滿足復雜需要的能力，是個體在解決復雜現實問題過程中表現出來的綜合性品質.教學中要利用教材，分析教材，研究教材，讓學生掌握基本知識與技能，形成物理觀念；并將所學知識內化，應用于實踐之中，解決實際問題，提升學生的學科素養.

2 蘊含嚴謹科學思維的試題，考查學生學科素養的具體問題解決能力

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是基于經驗事實建構理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內化；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，進而提出創造性見解的能力和品質.科學思維是理論創新進而有效解決問題的基礎，是物理核心素養的重要組成部分.

例2.(2016年)如圖2所示是一種起重機的示意圖．起重機重2.4×104N(包括懸臂)，重心為P1，為使起重機起吊重物時不致傾倒．在其右側配有重M(重心為P2)．現測得AB為10 m，BO為1 m，BC為4 m，CD為1.5 m．(g取10 N/kg)

圖2

(1) 若該起重機將重物吊升6 m．用時50 s，則重物上升的平均速度是多少？

(2) 現在水平地面上有重為2.44×104N的貨箱，它與地面的接觸面積是3 m2.

① 若起重機不加配重，在起吊貨箱時，最大可使貨箱對地面的壓強減少多少？

② 若要吊起此貨箱，起重機至少需加多少牛的配重？

(3) 有人認為起重機的配重越重越好，這樣就能吊起更重的重物，這起重機能配8 t的配重嗎？請說明理由.

從核心素養角度解讀試題(見表2).

質疑反思： 第(2)小題求解中，為什么不需要考慮斜向上的繩子(繩中張力為G)的力矩作用？

本題涉及杠桿的模型，杠桿的平衡條件，多個力作用下的杠桿平衡問題，上述質疑反思雖然不影響試題解答，但可以提高學生的質疑能力和批判性思維能力.

基于科學思維的質疑反思不僅是一種能力，也是一種素養，在質疑反思中明確研究對象，理清物理過程，正確建立模型，選擇恰當規律解決問題.

表2

因此，物理課堂教學中，要注重培養學生大膽質疑，小心求證的品質.質疑反思的行為大致可以分為兩個層次:

(1) 是對知識了解不夠，沒有弄懂，無法解決具體問題，提出疑問，這是低層次的;

(2) 是發現所觀察到的現象與己有認知不吻合，或者發現己有認知之間不能自恰，從而對現有認知的科學性和合理性提出疑問，以至于萌發出新的猜想，這是高層次的.應倡導高層次的質疑行為，歷史上物理學的重大發現大都是由高層次的質疑行為引發的.

3 基于證據的物理結論，考查學生學科素養的科學探究能力

科學探究能力是指提出科學問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力并具有交流與合作的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果等.

例3.(2018年)小紅和爸爸散步時，看見小區內的一種健身器械——坐拉器，如圖3(甲)所示.為了對它進行研究，小紅簡化了它的結構，畫出了它的模型圖，如圖3(乙)所示.她發現坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉動手柄A時，操作桿AB會繞著轉軸O轉動，連桿BD拉動桿O′C繞轉軸O′轉動，將座椅向上抬起.(g取10 N/kg)

(甲)3

(乙)圖3

(1) 小紅讓爸爸靜止坐在坐拉器的座椅上，小紅豎直向下拉動手柄，將爸爸抬起.經過測量，手柄豎直向下移動30 cm，座椅豎直升高9 cm，用時5 s.

① 小紅利用坐拉器抬起爸爸時，以下說法正確的是________

(A) 可以省功.

(B) 一定費力.

(C) 爸爸越重，坐拉器的機械效率越高.

(D) 爸爸被抬得越高，坐拉器的機械效率越高.

② 若爸爸的質量為60 kg，利用坐拉器抬起爸爸的機械效率為90%，則小紅抬起爸爸所做功的功率為多少？

(2) 小紅想通過圖3(乙)的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力.圖3(乙)中OA∶OB=6∶1，O′C∶O′D=2∶1，此時AB桿處于水平位置，BD桿垂直于桿AB和O′C，BD桿對AB和O′C桿的拉力均沿著BD，且大小相等.若手臂對手柄A的拉力方向和人的重力方向視作同一直線，物體間相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、轉動時的摩擦和座椅的尺度.若小紅的質量為40 kg，則此時小紅讓自己保持圖乙狀態，需要對手柄A施加豎直向下的拉力為多大？

從核心素養角度解讀試題(見表3).

中考物理試題注重評價學生在學習概念、規律過程中的表現，以及運用物理知識和科學方法解決實際問題的能力考查.2018年無錫中考第27題難在建立物理模型，從情景到模型需要抽象加工，建模是較高層次的學科素養.以下是學生答題中出現的典型錯誤匯總，從中反思物理教學在培養學生學科素養方面的不足之處.

表3

(1) 解題缺乏規范性.評卷中發現有近20%的考生出現多選情況，還有部分考生將該題誤認為填空進行作答，這些屬于考試中的低級錯誤；基礎知識掌握不扎實和基本概念判斷不清，是該題失分的主要原因，部分考生錯選(A)，源于對功這個物理概念缺乏深入的理解；部分考生錯選(B)，源于不會應用所學知識對實際生活中的杠桿進行正確的分類判斷；部分考生選(D)，源于對機械效率不能進行理性分析、不能正確計算.

(2) 計算能力薄弱.不善于整體分析問題，解題時往往局限于本小題所給的質量和機械效率，而忽視題干中的兩個距離和時間，從而導致答題困難；計算能力薄弱，具體表現在計算時，兩個距離單位沒有換算成國際單位，還有部分考生將功率單位誤認為是“焦耳”.

(3) 本題是中考壓軸題，閱讀量較大，信息豐富，對考生的審題、建模和受力分析等能力要求較高，難度較大.考生在答題時往往能從題目情境中提煉出杠桿，但不能判斷是兩個杠桿的組合，且不善于對兩個杠桿進行整體分析，缺乏整體意識，僅能對其中一個杠桿列出平衡條件.在對杠桿O′DC進行分析時，誤認為C處所受的壓力大小等于人的重力，而忽視了杠桿AOB對人的手臂拉力的影響.由于本題對學生綜合能力要求較高，難在信息提取與加工，從文字敘述到數學語言表達是物理表達的重要路徑，也是對學科素養的高層次考查.

學生的答題情況真實反映不同水平學生在解決問題過程中的學科素養水平及背后的思維特征和探究方式，從學生實際素養發展水平出發，反思物理日常教學在培養學生學科素養方面的不足，以促進物理教學在育人方面的發展.

物理核心素養的提出體現了物理學科的育人價值，是新課程三維目標的提煉與升華.深刻認識和反思現實教學過分注重知識傳遞與講授、強調碎片化知識或孤立技能的反復操練、關注固定解題過程和標準答案，使之轉化為重點關注學生核心素養的發展水平.利用考查綜合運用知識、技能、思維方法、價值觀念，培養解決現實問題的能力，發展學生的學科素養，實踐考試評價背后所蘊含的教育觀和學習觀.