淺談物理學科核心素養在高考試題中的體現2021年高考試題為例
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山西

(作者單位：山西省太原師范學院附屬中學 山西省太原市第十二中學)

2021年高考全國乙卷是合并原有的全國卷Ⅰ、Ⅱ，適用于安徽、河南、陜西、山西、江西、甘肅、黑龍江、吉林、寧夏、青海、新疆和內蒙古等12省，是所有試卷中適用范圍最廣，參考人數最多，地域分布最廣，命題的難度較大的一份試題，但命題專家獨具匠心的命題手法，使試題受到了廣大師生的一致好評。

從宏觀上統攬，試題堅定正確的政治方向，堅持立德樹人，科學設計考試內容，優化高考選拔功能，強化能力立意與素養導向，完全符合教育部“關于做好2021年普通高校招生工作通知”中的要求：高考命題要堅持立德樹人，加強對學生德智體美勞全面發展的考查和引導。

2021年高考全國乙卷理綜的物理試卷設計結構合理、試題考查突出了基礎性，依托高考評價體系、聚焦物理核心素養，問題情境設計優化、關鍵能力考查靈活，發揮了高考試題的育人功能和積極導向，真正貫徹落實了《深化新時代教育評價改革總體方案》要求，真正體現“立德樹人一堂課、服務選才一把尺、導向教學一面旗”。

在堅持立德樹人的根本任務下，繼續深化試題內容和形式的改革，以考改促課改，引領物理課堂教學走向落實物理學科核心素養的更深處。仔細分析研究，2021年全國乙卷理綜的物理試題基于核心素養的高考命題的基本原則，巧設情境呈現和創新設問方式，簡言之，“出活題、考素養”。具體特點如下：

一、依托“運動物質”，考查物理觀念素養

物理學按照物質世界的特點從“大與小”“快與慢”“虛與實”“冷與熱”“有序”與“無序”“簡單”與“復雜”等角度，描述物質世界的物理現象及其規律。

第14、15、16、17、18、20、24題以物質為載體，考查了物理觀念中物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。

第14題以小車、彈簧和滑塊組成的系統為研究對象，考查學生對多質點系統的動量和機械能是否守恒的理解和掌握，第15題設置一負電荷固定在接地金屬平板上方，考查學生對電場強度、等勢面、電勢能等概念的理解，落實從物理學視角形成有關于物質的基本認識，并從概念和規律中提煉觀點、升華認識，落實相互作用的“守恒觀”(質量守恒、電荷守恒、動量守恒、能量守恒)；

第17題以醫學治療中常用放射性核素為研究對象，考查學生對半衰期的理解和應用，落實宏觀世界和微觀世界的“因果觀”；

第16題是帶電粒子在圓形有界磁場中的勻速圓周運動；第18題呈現出銀河系中心附近的恒星多年的橢圓運動軌跡；第20題設計不同荷質比的帶電粒子在電場中的類平拋運動；第24題以運動員拍籃球為研究過程，分別考查對圓周運動、橢圓軌道的運動、類平拋運動和直線運動等的認識，并從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題，落實運動的“時空觀”。

在物理學的大背景下，構建出高中物理知識體系的主干知識是力、電、磁，高考命題依托物體的多種運動，讓物理觀念和素養在課堂落地生根。

二、立足核心規律，考查科學思維素養

2021年全國乙卷高考物理試題通過豐富的呈現形式、新穎的設置問題等方式，增強試題的靈活性，引導學生培養關鍵能力和科學思維素養。

第15、16、17、18、19、20、21、24、25、33(1)、34(1)題以思維為依托，考查科學思維中模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。

1.運用科學思維，建構物理模型

第16題以帶電粒子在圓形有界磁場中的勻速圓周運動為背景，引導學生從物理規律和定量關系兩個角度入手，認識物體的內在規律及相互關系，考查應用牛頓第二定律解決物理問題，并建構軌跡圓和磁場圓的定量關系；

第18題以2020年諾貝爾物理學獎為情境，呈現出銀河系中心附近的恒星多年的運動軌跡，考查學生基于經驗事實，建構物理模型，從圖像中獲取運動的周期，以及利用開普勒第三定律、萬有引力定律等知識綜合解決實際問題的能力，引導學生關注前沿科技領域；

第19題創設物體在水平面上的先從靜止加速后減速至零的情境，分別從時間和空間兩個維度描述物體的運動，考查學生對牛頓運動定律、運動學公式、動能定理、動量定理等規律的綜合應用；

第25題對常規的金屬棒在導體框上運動的情境進行了創新，呈現導體框和金屬棒在斜面上下滑經過磁場區域的情境，考查學生對復雜情境的想象與推理，對多個研究對象和研究過程，運動性質和受力情況等復雜問題分析、綜合，是落實核心素養的有效手段。

2.呈現圖像任務，進行科學推理

第17題以醫學治療中常用放射性核素為背景，考查學生對放射性核素本質屬性的認識，分析剩余質量與原有質量的比隨時間的變化關系，理解和應用半衰期；

第21題通過呈現拉力隨時間的變化圖像以及木板加速度隨時間的變化圖像，要求學生綜合分析兩幅圖像的特點，建立物塊和木板的整個運動過程，從而提取圖像中的關鍵信息，利用牛頓運動定律進行邏輯推理，考查學生信息加工能力、情境想象與推理能力、分析綜合能力；

第33(1)題理想氣體p-V圖像中，描述理想氣體經歷了一個熱力學循環過程。分析圖像提供的信息量，獲知研究系統的狀態參量，以及經歷的不同熱力學變化過程，運用實驗定律和理想氣體狀態方程等規律，結合熱力學第一定律，解決實際問題；

第34(1)題為一簡諧橫波的波形曲線y-x，從中可以獲得該橫波的波長和傳播特點，利用題設提供的信息，科學推理和綜合分析，得出兩種不同傳播方向的周期。

注重利用圖像呈現豐富的物理信息，增加試題信息的廣度，要求學生能夠從圖像中獲取信息，建立文字、公式、圖像等不同信息呈現方式之間的聯系，從而構建正確的物理圖景，抽象出熟悉的物理模型，考查學生的信息加工、邏輯推理等關鍵能力。

3.利用創新思維，進行科學論證

認真研讀試題不難發現，直接套用公式幾乎不可能得到結果。解答的過程中，不僅需要縝密的思考和嚴謹的推理，還注重創新思維的考查。比如對稱思想，因為對稱是凌駕于物理規律之上的自然界的一條基本規律。把創新思維和學習能力考查滲透到命題全過程，增強試題的開放性，引導學生更加注重思維的靈活性。

第15題提供的電場背景，實際是在考查等量異種電荷的電場特點；第18題恒星的運動軌跡——橢圓軌道呈現的對稱；第20題研究帶電粒子在電場中的類平拋運動，不同荷質比的粒子運動軌跡異和同的本質；第24題對比籃球自由運動和運動員拍籃球兩種情境；第25題兩物體在磁場中的勻速運動；第33(2)題緩慢注入水銀時，對于A、B兩管的水銀柱高度；第34(2)題從平行玻璃磚到不平行玻璃磚對光的折射問題，經過一系列嚴謹、科學的推理之后，有的是空間對稱但原理不對稱，有的是原理對稱但空間不對稱。這就需要考生基于事實證據和科學推理，對不同觀點和結論提出質疑和批評，進行檢驗和修正，進而提出創造性的見解。

從基本概念、基本規律出發，突出對物理的核心規律的理解和應用，考查學生理解能力、情境想象與推理能力、分析綜合能力、運用數學工具解決物理問題的能力等，淡化特殊技巧、注重通性通法，增大試題的思維量。

三、基于真實情境，考查科學探究素養

物理不僅是一門邏輯體系嚴謹的理論學科，更是以實驗為基礎的實驗學科。物理試題突出對基礎實驗的考查，需要考生真正體驗、經歷科學的探究過程，走進實驗室，認真進行實驗探究，真正落實科學探究素養的養成。

第22、23、34(2)題以探究為主線，考查科學探究中問題、證據、解釋、交流等要素。

第22題以小球平拋運動的影像作為背景，考查基于觀察和實驗，獲取和處理信息，利用科學思維，得出和解釋結論，涉及處理平拋運動的基本方法和實驗數據的處理技巧等知識；

第23題測量電池的電動勢和內阻，考查基于科學探究過程，對結果進行評估和反思，涉及電路保護、原理推理、圖像應用及誤差分析等知識；

第34(2)題用插針法測量玻璃磚的折射率，只有經過對平行玻璃磚的實驗探究過程和結果交流，才能對不平行玻璃磚問題作出理性分析和正確解釋。

這些實驗均是教材中的基礎實驗，加強基礎實驗的考查，促進回歸教材，有利于考教銜接，引導教師認真開展基礎性實驗教學。在實驗探究過程中體現人文關懷，在整個研究過程中提煉物理學科的思想方法，在經歷科學探究過程之后，進行嚴密的數學表達，才能真正充分發揮物理學科的應用價值。

四、堅持五育并舉，考查科學態度與責任素養

2021年高考全國乙卷理綜的物理試題加強理論聯系實際，結合物理學科特點，嘗試在落實“五育”并舉方針的高度進行整體設計，貫徹德智體美勞全面發展的要求，提升科學態度與責任素養。

第17、18、22、24題以育人為宗旨，堅持五育并舉方針，滲透科學態度與責任中的科學本質、科學態度、社會責任等要素。

第17題以醫學治療中常用放射性核素為背景，關注社會和生命，遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感，反映“從生活走向物理、從物理走向社會”理念；第18題以2020年諾貝爾物理學獎為情境，關注最新的前沿科學成果，形成實事求是和持之以恒的科學態度和探索自然的內在動力；第22題使用頻閃儀和照相機對平拋運動的小球拍攝影像，形成嚴謹認真的科學態度，探索物理學科的本質；第24題以運動員拍籃球創設情境，引導學生增強體育健康意并積極參加體育鍛煉，滲透健康第一的理念。

讓物理走向生活，與生產實踐、體育運動、科技前沿等方面的緊密聯系，由“解答試題”向“解決問題”轉變，學以致用，增強學生的社會責任感，引導學生關注科技、關注社會、關注生命。

2021年高考全國乙卷理綜的物理仍然以“高考評價體系”為依托，以“核心素養立意”為導向，以“重思維、重應用、重創新”的理念，充分體現基礎性、綜合性、應用性和創新性的考查要求，進一步豐富基礎性的考查內涵，拓展考查的方式方法。貼近中學物理教學和中學生生活實際，創設典型的問題情境，遵循教育教學規律，提升學生物理核心素養的形成和深化。