理解核心規律 領悟科學方法 提升關鍵能力
——2021年北京高考（等級考）物理試卷第19題評析

時子豪 張曉琳 孟 巖

（北京市第一七一中學，北京 100013）

中國高考評價體系由一核、四層、四翼三部分內容組成，其核心功能為“立德樹人、服務選才、引導教學”.2021年北京高考物理試題以中國高考評價體系為依托，注重問題情景的創設，注重核心規律和科學方法的考查，促使學生在問題解決的過程中，提升其學科關鍵能力與核心素養，發揮其育人功能.試卷第19題是一道創新性計算題，該題靈活的“融合”了實驗探究與科學論證，引導學生運用物理科學方法（類比法），針對熟悉的力學和電磁學情景，進行問題探討與解決.本文以此題為案例展開研究，通過對此題的討論評析，談談北京高考試題與核心素養和關鍵能力的深層關聯，以及今后的物理教學與備考策略.

1 試題展示

［2021年北京高考（等級考）物理試卷第19題］類比是研究問題的常用方法.

（2）情境2：如圖1所示，電源的電動勢為E，線圈的自感系數為L，電路中的總電阻為R.閉合開關S，發現電路中電流I隨時間t的變化規律與情境1中的物體速率v隨時間t的變化規律類似.寫出電流I隨時間t變化的方程；并在圖2中定性畫出I-t圖線.

圖1

圖2

（3）類比情境1和情境2中的能量轉化情況，完成表1內容.

表1

2 試題評析

2.1 立意與考點

本題分別選取了高中物理中力學和電磁學中的典型情景，以物體在有阻力作用下從靜止下落和電感器充電為素材，考查通過類比方法對兩種情景的現象認識和規律探索，并討論兩種情景能量轉化的相似點.涉及到的知識點有：牛頓運動定律、自感電動勢的概念、功能關系和能量轉化與守恒定律等.特別值得一提的是，本題與往年同位置的試題相比較，風格大為不同，極具有創新性，體現在本題問題情景簡單熟悉，數學運算要求不高，但對物理觀念和科學方法的考查非常深入，需要學生能夠準確的分析和理解兩種情景所涉及到的物理量、物理過程、功能關系等.學生在求解本問題的過程中，將進一步加深對核心規律的理解，加強對科學方法的領悟.

2.2 關鍵能力考查

本題主要考查理解能力和推理論證能力.理解能力表現在對兩種素材情景的認識、對能量轉化與守恒定律的理解以及對類比思想方法的領悟.推理論證能力體現在引導學生通過類比“發現”和“尋找”新舊知識或兩種物理情景間的聯系與區別，通過將“未知”與“已知”進行類比，挖掘共性，建立橫向聯系，進而遷移，解決新的問題.

2.3 核心素養要素

本題涉及物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任4個方面的核心素養.物理觀念方面考查運動與相互作用觀和能量觀，通過分析物體下落過程的受力特點，判斷物體的運動情況，從而求得下落過程的最大速度，通過分析兩個物理情景中的能量“來龍去脈”，進一步理解功是能量轉化的量度和守恒思想的意義，建立完整的能量觀念.科學思維與科學探究方面，通過正確使用類比思想方法，推理圖1電路中電流I與時間t的表達式，以及定性分析電流的變化情況，準確畫出變化圖線.針對表格中已給的信息，進行類比分析，構建“證據”關聯，對兩種情景的能量轉化情況進行推理論證與準確表述.科學態度與責任方面，要求學生對物理情景與問題進行大膽的質疑創新，對物理過程中的“能量觀”發表自己的見解.

2.4 題目考查路徑

本題沒有復雜的運動情景，也不需要進行復雜的數學運算，甚至并沒有傳統計算題的演算過程，但通過上述分析可看出，2021年北京高考第19題無論是從學科核心素養還是學科關鍵能力要求的層級都比較高，試題創設典型的物理情境，設置新穎的呈現方式和設問方式，要求考生在解決問題的過程中能主動思考，進行問題探究，類比遷移已有的知識和思維方式，完成開放性和探究性任務，這是在為學生搭建更大的思維能力展示平臺.

圖3

第（2）問是以實驗為背景的計算題，試題素材取自2019年人教版選擇性必修二教材“自感”一節的“做一做”實驗，使用電流傳感器顯示通電時電感線圈對電流影響（如圖4）.

圖4

圖5

圖6

表2

3 教學啟示

2021年北京市學業水平等級性考試物理試題始終堅持以基礎模型為依托，創設真實問題情景，增強知識體系的貫通，注重信息獲取、模型建構、物理思想方法的考查，注重學生能力的提升，要求考生既要通過邏輯推理分析問題得到結論，同時更要進行準確嚴謹的表述.

近年來，北京高考物理試題極具“北京特色”，素材選取上有“人味兒”，試題呈現上有創新，問題設計上有層次.試題情景多選自教材，充分利用教材中的“問題”“實驗”“做一做”“拓展閱讀”以及課后練習等，題目背景對于學生并不陌生，以熟悉的情景探討深層次問題，因此無論在新課教學還是高考備考中都應重視教材，挖掘教材.北京物理試題在呈現方式上也非常具有創新性，計算題以實驗為背景，融入論述和證明，不涉及復雜的物理過程和繁難的計算過程，著重考查考生對情境的深入思考、對知識規律的深入理解，對思想方法的深入領悟，而這并不是能依靠“題海戰術”能取得成效的，因此在教學過程中應注重對物理本質的理解和對核心思想方法的內化.試題每小問的設計既“向下兼容”，對于絕大多數的學生在解決問題時能輕松入門，同時又具備“高端發展”，真正考查學生的綜合素養與關鍵能力，對新課程教學改革起到了積極的導向和推動作用，實現中國高考評價的核心功能.