引入科技發展新成就元素的試題研析和命制策略探討

摘" 要：《義務教育物理課程標準（2022年版）》明確指出，在試題命制中要反映我國科技發展的新成就。本文以2023年全國部分省市中考物理相關試題為樣本，分析試題結構和特征，尋找命題規律，同時對這一類試題的命制提出策略與建議，以供廣大教師參考借鑒。

關鍵詞：科技發展新成就；中考試題研析；命制策略

基金項目：本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2022年度立項課題“基于 SOLO 理論指向學科核心素養的初中校本作業開發與實踐研究”（課題編號：E/2022/01）和南京市教育科學“十四五”規劃2022年度課題“‘雙減’背景下‘低成本、長思維’實驗類實踐型長作業的開發與應用”（課題編號：SJZX/2022/013）的階段性研究成果。

1" 問題的提出

物理學作為一門自然

科學，引領著社會前沿科技的發展。而在義務教育階段，科技發展的新成就已成為重要的物理教學內容。教師通過介紹我國的科技成就，不僅能幫助學生掌握基本物理知識，還能培養他們的民族自豪感和文化自信心。同樣，在教學評價中，尤其是像中考這樣的學業水平考試評價，更應該適當引入這一元素。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）中明確指出在試題命制中要反映我國科技發展的新成就。［1］因此，選取相關素材，用好相關素材，將相關素材和考查內容有機統一，命制成題，以最大化發揮試題的評價和育人功能，是值得教師深入研究的重要內容。

2" 中考試題中科技發展新成就的分類

根據《中國科學院科學技術研究成果管理辦法》（以下簡稱《辦法》），科學技術研究成果可按其研究性質分為基礎研究成果、應用成果和發展工作成果；在統計分析中，也可分為科學理論成果和應用技術成果。［2］通過相關統計和研究，筆者發現，幾乎所有的試題都傾向于引入應用技術成果這一類型的素材。應用技術成果又分為新技術、新產品、新工藝、新材料和新設備五種類型。為了能夠從宏觀層面了解2023年全國中考物理試題中引入科技發展新成就的大致情況，筆者從全國不同地區選取了具有代表性的13個省市的中考試題，并從題型、題量、分值、類型和考查內容等方面進行了統計分析，數據如表1所示。

通過統計分析，發現試題大致呈現出以下幾個特點：第一，整張試卷中涉及科技發展新成就的題量通常為2～3題，少數試卷達到4道題目，平均分值為9.6分，分值占比相對較高；第二，涉及的題型多樣化，每種題型都有涉及，其中選擇題、填空題、綜合應用題較多，計算題較少；第三，從類型上看，依據《辦法》中的分類，主要是新產品、新設備以及新技術三類，而試題沒有涉及新工藝和新材料；第四，考查的內容比較豐富，涉及的知識點比較多，部分試題綜合性較強，要求學生具有推理論證、分析遷移的科學思維。表1中列出的試題的難易程度各不相同，素材與試題的融合程度也不盡相同。因此，通過研析典型試題，對試題結構、素材選取、問題呈現等方面進行分析，我們可以找到這類試題命制的一般規律和操作流程，進而提升命題能力。

3" 科技發展新成就與試題的融合度研析

通過對大量

涉及科技發展新成就的中考真題的研究，發現不同的素材在試題中的融合程度存在差異。最明顯的差異是，融合程度大的試題所需要的情境信息較多，問題也更加復雜；而融合程度小的試題所需要的情境信息較少，問題相對簡單。因此，為了細化研究，筆者提出了“融合度”這一概念，用來描述素材與試題的融合程度，并將其分為三個等級，等級越高，融合程度越深，具體表現如表2所示。

3.1" 融合度1：簡單情境引入，現象原理解釋

這一級別的試題主要有以下特點：試題難度較小，相關科技成就往往是學生熟知的內容，例如中國載人航天、大國重器等。試題一般要求學生結合素材進行簡單的現象解釋或原理解釋，涉及的知識以了解、知道為主。該類試題的融合度較低，即使換個素材或情境，也可以對相同知識點進行考查，從而削弱了素材本身的考查價值。以下面一道題為例進行具體說明。

例題" （2023·株洲中考）如圖所示為094型核潛艇，它是我國國防力量的重要組成部分。它在水下航行時是通過聲吶系統發出的超聲波感知附近海域的情況。下列說法正確的是（" ）。

A. 超聲波不是由物體的振動產生

B. 超聲波的傳播不需要介質

C. 感知附近海域情況是利用超聲波傳遞信息

D. 潛艇上的艦員能夠聽見超聲波

試題分析：本題引入094型核潛艇這一軍事科技成就，以潛艇工作時的物理原理進行試題命制。

任何聲音都是由物體振動產生的，而超聲波是聲音的一種，所以也是由物體振動產生的，所以A選項錯誤；聲音的傳播需要介質，所以超聲波的傳播也需要介質，所以B選項錯誤；超聲波既可以傳遞信息，也可以傳播能量，感知附近海域情況屬于傳遞信息，所以C選項正確；人耳能夠聽到聲音的頻率范圍在20～20000Hz之間，超聲波的頻率大于20000Hz，所以人耳聽不到超聲波，所以D選項錯誤。

該試題整體較為容易，學生只需知道超聲波的相關知識，就能選出正確答案。

點評：試題中引入軍事科技成就，有利于激發學生的愛國情懷和大國自豪感。本題以094型核潛艇為背景，主要考查了超聲波的相關知識，分別從聲音的產生、傳播、特點等方面進行選項的命制，難度系數較低，涉及的知識點主要是了解和知道層面。從融合度的角度分析，問題與素材情境聯系不夠緊密。雖然潛艇的工作需要用到聲吶，但它不是094型核潛艇的特有裝備，換個情境仍然可以設計出類似的四個選項，同質化程度較大。

3.2" 融合度2：聚焦素材情境的過程，進行相關解釋和計算

這一級別的試題主要有以下特點：試題難度適中，要求學生能夠運用學過的知識進行相關原理的解釋，并可以進行相關的定量計算，涉及的知識點主要是解釋和說明。該類試題的融合度較好，往往

針

對整個情境中的過程設置問題進行考查，題目中涉及的數據和實際情況相吻合。以下面兩道題為例進行具體說明。

例題" （2023·山西中考）2023年5月30日9時31分，搭載“神舟十六號”載人飛船的“長征二號F遙十六”運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射，如圖所示。由景海鵬、朱楊柱、桂海潮三名航天員組成的全新飛行乘組，將與“神舟十五號”乘組在空間站勝利會師。火箭發射過程中，下列說法正確的是（" ）。

A. 以火箭為參照物，“神舟十六號”飛船是運動的

B. 火箭在加速上升過程中，運動狀態發生了變化

C. 火箭飛行方向改變時，受到平衡力的作用

D. 加速上升過程中，“神舟十六號”飛船動能保持不變

試題分析：本題以“神舟十六號”發射為情境，圍繞火箭發射過程進行試題設置。“神舟十六號”在火箭發射時是固定在火箭頂端的，所以相對火箭靜止

，所以A選項錯誤；火箭的速度大小或方向發生變化，火箭的運動狀態發生變化，加速時速度變大，所以B選項正確；當火箭飛行方向發生改變時，火箭的運動狀態發生變化，所以

火箭

一定受到非平衡力的作用，所以C選項錯誤；動能的影響因素包括速度和質量，在加速過程中

飛船的速度變大，質量不變，所以

飛船的動能變大，所以D項選錯誤。試題整體難度適中，要求學生掌握力與運動的相關知識，并了解動能的影響因素。

點評：隨著中國載人航天事業的蓬勃發展，相關知識幾乎是每年中考的必考內容，這也有利于激勵越來越多的年輕人投身到我國的航天事業中。本題以“神舟十六號”發射為情境，考查了運動的相對性、力與運動的關系以及動能影響因素等相關知識，選項設置較為合理，覆蓋面較廣，試題融合度較高。選項是根據火箭發射的整個流程和工作特點來設置的。例如，A選項的設置結合了飛船與火箭的位置關系，在發射過程中它們沒有相對移動；D選項的設置考慮了火箭發射過程中速度不斷變大，但火箭的質量隨著燃料的燃燒不斷減少，而飛船質量不變，所以應分析飛船的動能變化情況，而不是火箭的。這些選項的設置都要緊密結合火箭發射這一特定情境，以避免出現科學性錯誤。

例題" （2023·河南中考）我省農業已進入智能化時代，農用機械可以通過北斗導航系統實現精準作業。如圖所示為一架無人機在農田中噴灑農藥時的情景，無人機載滿農藥時的總質量為45kg。g取10N/kg，試問：

（1）北斗導航系統是利用""" 波傳遞信息的。水平勻速飛行的無人機在噴灑農藥的過程中，該噴藥無人機的機械能""" （填“增大”“減小”或“不變”），無人機相對于""" 是運動的。

（2）載滿農藥的無人機不工作時，靜止在水平地面上，底部支架與地面的總接觸面積為90 cm2，它對地面的壓強是多大？

（3）無人機在農田上方持續噴灑農藥時，以5m/s的速度沿水平方向做勻速直線運動。無人機載滿農藥時所載農藥的質量為20kg，每分鐘噴灑的農藥量為2kg，則無人機從開始噴灑農藥到噴灑完畢，飛行的路程是多少？

試題分析：本題以北斗導航系統和無人機為素材，以農業耕作場景為情境進行試題命制。在第（1）問中，北斗導航系統通過電磁波傳遞信息；動能的影響因素包括速度和質量，以無人機和所載農藥為研究對象，由于速度不變，質量在減小，所以動能減小，由于飛行高度不變，所以重力勢能減小，所以機械能減小；無人機相對于地面是運動的。在第（2）問中，無人機對地面的壓強等于它對地面的壓力與受力面積的比值，代入數值求解即可。在第（3）問中，通過噴灑農藥總量和每分鐘噴灑的農藥量可以算出作業時間，再根據速度的公式算出路程。

點評：

讓科技發展成果服務農業生產，可以讓學生感受到科技的強大生產力。本題主要考查了電磁波、物體的運動、運動的相對性、能量、壓力壓強等相關知識，涉及內容廣泛，難度適中，需要學生運用題目中提供的數據進行相關計算，試題融合度較高。試題中的無人機質量、與地面的接觸面積、所載農藥質量、噴灑量等數據都是依據實際參數而設置的，這使得學生能夠在真實的情境中進行定量計算。

通過情境中提供的真實數據來進行相關物理量的求解，可以讓學生親身體驗到科技的魅力，進而感受到科技的強大力量。

3.3" 融合度3：深度融合素材情境，培養模型建構能力

這一級別的試題主要有以下特點：所給情境的復雜程度非常高，要求學生能夠運用學過的知識進行相關原理的解釋，并能夠根據試題中的信息進行模型建構，對科學思維能力的要求較高。該類試題深度融合素材情境，往往以科技成就的核心工作原理或工作流程為主線進行問題設置，以考查學生的應用遷移能力。以下面一道題為例進行具體說明。

例題" （2023·武漢中考）智能機器正在進入我們的生活，為人們提供高效、精準的服務。某臺全自動掃拖一體機器人主要由鋰電池組、掃地模組、吸塵模組、拖地模組、升降模組和車輪模組等組件構成，它既可以掃地，也可以拖地。小強同學在面積為S1＝27m2的空房間（矩形ABCD）內，用這臺機器人打掃家庭衛生。

（a）" 機器人底部構造

（b）" 簡化模型

（1）機器人掃地過程中，若在1×103s內總共做了2.4×104J的功，則機器人做功的功率是多少瓦？

（2）機器人底部構造如圖（a）所示，兩塊面積均為S2＝1.8×10－2m2的抹布固定在轉盤O1、O2上，在升降模組控制下，下降并壓迫地面，利用兩塊抹布旋轉擦洗和加壓拖地。機器人在瓷磚地面上拖地時，兩塊抹布對瓷磚地面的壓力為12N，兩塊抹布對瓷磚地面的壓強是多少帕？

（3）機器人拖地過程可用如圖（b）所示的簡化模型進行研究，關門后，機器人（用⊙O表示）從圖示位置開始，貼近墻壁AB沿著弓形路線拖洗地面，在地面上拖出水帶（水的痕跡）的寬度均為d＝0.3m，其中平行于墻邊AB的任意相鄰的兩條水帶都不重疊，當機器人拖出第15條水帶到達墻角C處時，剛好將整個房間的地面拖洗了1次。機器人受到的牽引力為F＝20N，牽引力的功率為3W。忽略墻邊和墻角處機器人沿著弓形路線無法拖洗的地面面積，設機器人沿著弓形路線運動時速度大小不變。求機器人需要多長時間，才能沿著弓形路線將整個房間的地面拖洗1次？

試題分析：本題以智能機器人為素材，以機器人掃地拖地為情境進行試題命制。在第（1）問中，學生需要根據功率的計算公式，代入相關數值進行計算求解。在第（2）問中，學生結合壓強的公式，代入相關數值也可進行計算求解。在第（3）問中，完整呈現了整個清掃流程，學生需要根據流程來分析機器人的運動軌跡，然后進行模型建構，代入數據進行計算求解，這一問題難度相對較大。

點評：讓科技發展成就服務我們的生活，可以讓學生對科技產生敬畏之心，進一步激發他們學習科學技術的熱情。本題主要考查了功和功率、壓力與壓強、物體的運動等相關知識，涉及理解、探究類知識點，難度較大。尤其是最后一問，要求學生能夠

明確

機器人的運動軌跡，并進行模型建構，以代入數值求解，對學生的要求非常高，難度也非常大，試題融合度最高。在試題的最后一問中，機器人的工作流程

符合

生活實際，學生要能夠從中分析出機器人的運動軌跡，即兼具左右運動和上下運動，并將其分別進行計算，然后再把時間相加得到答案。此外，學生還要具備模型建構的能力，將整個

房間的地面

切割成寬度為0.3 m的長方形，構建機器人的運動模型，這考查了學生的科學思維能力。該題通過對素材情境的抽象化處理來建構物理模型，完美體現了科技成就素材與試題的深度融合。

4" 引入科技發展新成就的試題命制策略探討

4.1" 嚴格依據《課程標準》，充分把握命題方向

現今，所有學科的“教—學—評”一體化，都要遵循《課程標準》的要求，無論是中考還是平時的測驗，都要嚴格“依標命題”，精準把握命題方向，不能出現超出《課程標準》要求范圍的試題。一方面，在引入科技發展新成就時，要判斷素材是否在《課程標準》要求范圍內，其工作原理的復雜程度是否適宜，簡化之后能否被初中學生理解，不是所有

的素材都適合拿來命題。例如，上述例題中的核潛艇動力裝置涉及小型核反應堆，核反應的具體原理涉及高中核物理的知識，不適宜在中考中考查。

再如，以中國載人航天為背景的素材，在使用時要關注其適用范圍，關于環繞速度計算的內容涉及高中“宇宙航行”的知識，應果斷舍棄。對于初高中都涉及的知識點，也需要注意是否超出了《課程標準》的要求。例如，教師會命制一些關于飛船繞地飛行的能量轉換問題，這些問題涉及

機械能守恒和對重力勢能的重新定義，不適合初中學生作答，應進行適當調整。另一方面，在選取合適的素材之后，要根據不同知識點的考查要求，命制出不同難度的試題。一般而言，融合度越高、情境越復雜的問題難度越大，相應知識的考查要求

也越高。因此，對于選取的素材，不能按照同一標準和要求進行

加工，要體現試題的層次性。有些素材只需簡單加工即可，涉及基礎性知識，命制出的試題的難度要低一些；而有些素材需要深度加工，能夠區分學生的科學思維能力，命制出的試題的難度要高一些。

4.2" 提高素材的融合度，凸顯科學思維考查

經過研究發現，2023年全國各地中考試卷中都有引入科技發展新成就的試題，但這些試題與素材的融合程度各不相同。融合度高的試題能夠充分利用素材，深度挖掘其考查價值。而有些試題融合度較低，甚至出現了“戴帽子”的現象，即素材和問題是割裂開的，問題的設置封閉性強，收斂太快，沒有真正將問題融入到素材中，屬于無效情境。在提高素材融合度的同時，教師應盡量根據素材，凸顯對科學思維的考查，尤其是對模型建構的考查。而科技成就本身就包含很多物理模型，教師可以在素材中選取合適的模型來設計問題。學生在作答時，需要利用所學知識進行模型建構，將實際問題模型化和理論化，從而進行求解。通過設計這樣的試題，能夠對學生科學思維程度進行有效的評價。例如，2023年北京市中考第26題，以“云中探秘問蒼穹”為背景，探究如何進行精準預報降水，通過題干呈現讓學生知道利用氣象衛星可以實現這一目標。其第（3）問如下。

例題" 假設探測到某云層的平均厚度為1000m，內部的降水粒子（可視為小水滴）分布均勻，數密度為6.25×109 個/m3，每個降水粒子的體積均為4×10－15 m3。若在12h內，該云層中有80%的降水粒子以雨滴形式豎直降落到地面上，則該云層對應區域的平均降水量為""" mm。

學生要能夠根據題干中所給的信息建構降水模型，即假設云層的厚度和該區域對應的面積所圍成的空間充滿了降水粒子，空間的體積和所有降水粒子的總體積相等，從而可以列出等式進行求解。這樣的試題不僅充分利用了素材信息，同時也有效地考查了學生模型建構的能力。

4.3" 關注前沿科技發展，提升學科專業能力

教師首先要關注我國前沿科技的發展，以便為命制這類試題積累素材。目前，我國前沿科技涉及的諸多內容，例如軍事科技、航空航天、大國重器、基礎設施、民生工程等都可以引入到試題中，這就需要教師持續關注并深入了解。一般來說，科技成就涉及的物理原理比較深奧，需要教師具備扎實的學科背景和豐富的知識儲備。此外，科技成就的素材不能拿來就用，而是需要進行適當的加工，使其變為符合

要求的試題情境。在這個過程中，教師要對素材本身有充分的認識和理解，掌握其

中包含的核心原理和重要流程，并在其中尋找考查內容，再用試題語言進行陳述，針對其中的原理和過程進行設問，最后編制成題。例如，2023年蘇州市中考第21題，以“海油觀瀾號”深遠海浮式風電平臺為背景，考查學生的估測

能力和

浮力、熱值等知識。教師首先要了解該平臺的工程結構、工作原理和工作流程，并圍繞這三個方面進行命題。

該題的第（5）問如下。

例題" 海浮式風電平臺基礎設計方式除半潛式外還有單柱式（見圖）。兩種方式相比較，你認為“半潛式”的一個明顯優點是""" 。

要命制出這道試題，教師首先就要對這種設施的設計方式有深入了解，知道其結構的類型及其能穩定在海平面的物理原理，然后結合兩種結構的特點進行設問。這樣精心設計出來的試題才能充分利用素材，進而通過試題讓學生了解相關的科技成果，提升民族自豪感。

5" 結語

試題中引入我國科技發展的新成就將成為未來命題的一大趨勢，這不僅能考查學生物理學習的情況，同時也有利于增強學生的民族自豪感和文化自信心。對于教師而言，了解試題中科技發展新成就的內容，既有利于提高課堂教學的質量，又能提升試題命制的能力，從而為我國培養高科技人才貢獻自己的一份力量。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：49.

［2］中國科學院科學技術研究成果管理辦法［J］.中國科學院院刊，1986（3）：283-285.