核心素养理念下新课标中考试题评析

作者: 陆嘉韵 董裕力

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[摘 要]《义务教育物理课程标准(2022年版)》的发布,为中考试题研发和质量分析评估提供了重要的理论支撑,也给教师的日常教学活动提供了指导。文章以2023年苏州市中考物理试题为例,从落实课程标准、培养核心素养和指导课堂教学等角度对苏州市中考物理试题进行全面和深入的评析。

[关键词]新课标;核心素养;中考物理试题

[中图分类号] G633.7 [文献标识码]  A [文章编号] 1674-6058(2023)32-0043-04

2022年,新修订的《义务教育物理课程标准(2022年版)》正式出台。新课标确定了以核心素养为导向的课程目标,强化了课程育人导向,优化了课程内容结构,研制了学业质量标准,增强了指导性,加强了学段衔接[1]。新课标的颁布对今后的教学产生了重要影响,其中跨学科实践和学业质量作为两个新增内容值得深入研究,这里笔者重点关注学业质量标准这部分内容。学业质量是学生在完成课程阶段性学习后的学业成就表现,反映了核心素养要求。新课标以教、学、评一体化为原则,强调发挥评价的教育教学功能,以评促教、以评促学[2]。

初中物理学业水平考试(以下简称“中考”)是义务教育阶段对学生学习成果的终结性评价,旨在反映学生实际学习情况,给予学生在初中阶段公正、客观的评价。学业水平考试命题需要以课程标准中“学业质量”作为重要依据。新课标颁布后中考试题(以下简称“新中考”)在一定程度上反映了新课标在学业水平考试中的落实情况。本文以2023年苏州市中考物理试题为例,基于对新课标的解读,评析核心素养导向下“新中考”的命题特点,并据此提出教学建议,期望能够促进初中物理教学质量提高。

一、试卷整体分析

2023年苏州市物理中考总分100分,考试时间为100分钟。试卷内容全面,新课标课程内容的五个一级主题都有覆盖。笔者按照各二级主题对试题进行分类,计算各部分内容分值占比,具体见表1。 所有一级主题中,“运动和相互作用”“能量”两个主题的内容分值占比最大,分别为31%、32%,其中“机械运动和力”“电磁能”两个二级主题在题量和分值上相较于其他二级主题都偏多。值得注意的是,“实验探究”的占比也达到22%,说明对学生实验探究能力的考查仍然是中考物理试题的重点之一。

二、试卷命题分析

(一) 着重基础,渗透文化

新课标在每一个一级主题的“内容要求”后对学生要达到的学业水平进行了阐述,其中“了解”层面的要求增多,“理解”层面要求减少,说明整体对学生知识理解程度要求降低,学生学习难度相对降低了。中考物理不是追求偏、难、怪,而是重点考查学生对基础知识的掌握程度,围绕物理学科核心内容来命题。

新课标传承了2011年版课标的课程理念,强调物理教学应该加强与自然、生活、科技进步和社会发展的联系。这一理念意味着在物理教学中教师应该引导学生从自然、生活和科技进步中寻找与物理相关的现象和问题,帮助学生认识物理学科对社会和人类发展的重要性,真正体现“从生活到物理,从物理到社会”的课程理念。在中考物理命题中,一部分试题会以我国科技成就、文化成就为背景,考查学生阅读题目、提取有效信息、建立物理模型的能力,考查的知识基础,但范围广泛,对学生的知识面有一定的要求。同时,这类题目潜移默化地拓宽了学生的文化视野,增强了学生的文化自信,树立了学生科技强国的远大理想[3]。

[例1]《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”(如图1)。使用时下方转轮安装在河道中,流水驱动轮子转动,系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断地输送到上方农田中。下列说法正确的是( )。

A. 这是一台“永动机”

B. 水在输送过程中重力势能不变

C. 转轮转速越快,输水做功的功率越大

D. 上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮

评析:这道题选自中国古代关于农业和手工业的综合性科学著作《天工开物》,“高转筒车”是古代农业灌溉工具。本题一是从装置的运作原理考查学生对常见机械——滑轮知识的掌握情况,二是考查灌溉过程中的能量转换、水的重力势能减小、动能增加、能量守恒。这道题通过探索“高转筒车”背后蕴含的物理知识,考查学生简单机械和能量的基础知识,使学生意识到物理学发展对生产效率提高、人类社会进步有至关重要的作用。同时,“高转筒车”体现了中国古代劳动人民的智慧,不只是达到了考查的目的,还将古代科学技术成果呈现给学生,增强了学生的文化自信。

(二) 强调建模,跨学科融合

学业质量标准是以核心素养为主要维度,是结合课程内容对学生学业成就具体表现特征的整体描述,因此学业质量描述也是以核心素养四个维度划分的。新课标中“学业质量描述”在物理观念层面做出如下描述:“能认识物质的形态、属性及结构,认识运动和力、声和光、电和磁,认识机械能、内能、电磁能及能量的转化与守恒;能将所学物理知识与实际情境联系起来,能从物理学视角观察周围事物,解释有关现象,解决简单的实际问题。初步形成物质观念、运动和相互作用观念、能量观念[4]。”

分析:从上面描述可以发现,新课标首先要求学生形成物质观念、运动和相互作用观念、能量观念等观念,基本掌握相关知识;其次,则是要求学生运用所学知识观察现象、解决问题。也就是说教学评价要从学生观念形成和观念应用两个角度进行考查。从命题形式来看,题目中并不会直接给出考查的物理知识,而是给出任务情境,学生需要分析题目,抓住主要因素,建立物理模型,综合应用知识解决问题。

从命题素材角度,应当注意的是,新课标新增了涉及跨学科实践的主题,侧重于低碳生活、健康生活、动手实践以及社会热点等方面,提出了跨学科实践的内容要求,进一步增强了物理学与能源、材料、工程、信息技术等领域的联系。选取上述部分内容作为中考物理命题的素材,能够有效考查学生的跨学科知识应用能力,同时引导学生关注科学、技术、社会与环境之间的相互联系。

[例2]阅读材料,回答问题。

“海油观澜号”深远海浮式风电平台

2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风电关键技术取得了重大进展。

“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200米,总质量达1.1×107  kg。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图2甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3个大叶片,这3个大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达2.2×107  kW·h。

(1)风能属于         (选填“可”或“不可”)再生能源;

(2)根据图2甲估测“海油观澜号”单个叶片长度约为        m(保留整数);

(3)风平浪静叶片不动时,平台基础排开海水的体积达         m3(海水密度用1.0×103  kg/m3计算,不考虑锚链对平台的作用);

(4)每年的发电量相当于         kg天然气完全燃烧放出的热量(天然气的热值q取4.4×107  J/kg);

(5)海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式(如图2乙)。两种方式相比较,你认为“半潜式”的一个明显优点是         。

评析:例2难度并不大,但以海浮式风电平台为情境,综合考查了能源、浮力、电能和燃烧热量的计算等物理概念和规律,要求学生通过阅读材料,提取信息、抓住主要因素,并结合所学知识建构物理模型,分析和解决问题。第(5)小问是本题的一个难点,需要学生抓住单柱式和半潜式结构的区别,在相同重力下,单柱式为获得足够的浮力对水深有较高的要求,而半潜式拥有较大的水线面,吃水线较浅,因此应用的海域相较于单柱式更加广泛。该题不局限于物理学的范畴,还涉及跨学科知识,对学生提取信息、处理信息的能力以及逻辑思维能力都有很高的要求。试题材料的背景选自我国深远海风电技术,紧跟我国现代科学技术发展,打通社会、环境、科学和技术等领域之间的壁垒,契合新课标中跨学科实践的要求。此外,这种风电技术也体现了节约能源和可持续发展的理念,有助于培养学生节约能源的意识,促进学生科学态度和责任感的形成。

(三) 实践应用,知识迁移

新课标新增了“实验探究”和“跨学科实践”这两个一级主题内容,不仅强调了物理学与日常生活、工程实践等方面的联系,更将“知行合一,学以致用”的思想融入物理教学中,将目光汇聚在学生问题解决能力的培养上。新课标明确指出:“要创设真实的问题情境,以便考查学生运用物理知识解释现象与解决问题的能力”,“要设计便于探究和实践的任务,让学生运用所学的物理知识解决遇到的问题”。中考物理试题在编制中也要加入具有综合性、开放性、探究性的试题,重点考查学生知识迁移能力、思维能力,注重动脑思考,追求探索创新[5]。

[例3]如图3所示,将质量均匀的木棒切割并组装成两个形状相同、质量均为m的木模,用三根竖直细线a、b、c连接,在水平面上按照“互”字形静置,上方木模呈现悬浮效果,这是利用了建筑学中的“张拉整体”结构原理。则( )。

A. a的拉力等于mg

B. b的拉力大于a的拉力

C. 沿左右方向平移三根细线在上方木模的接线点,线仍竖直,线上拉力会改变

D. 沿左右方向平移三根细线在上方木模的接线点,线仍竖直,地面受到的压力会改变

评析:例3是2023年苏州市中考物理选择题最后一题,以建筑学的“张拉整体”结构为题目背景。本题A、B选项重点考查学生的受力分析,难点在于需要学生根据文字描述和图形抽象出物理模型,判断出上下两个物体的受力大小和方向。C选项要求学生理解力的作用点发生变化,力的作用效果也会发生变化,D选项则是需要学生使用整体法,分析地面受到的压力大小始终等于木模总重力的大小。本题在“科学思维”层面考查学生的逻辑思维、空间思维以及模型建构能力;在“科学探究”层面要求学生掌握整体法和隔离法等科学研究方法。试题没有复杂的计算,以学生的学科素养为核心,对物理教学有着积极的导向作用[6]。

[例4]人眼对观察到的景物有暂时的“记忆”,在外界景物消失后,视神经对它的印象还会延续0.1 s左右,这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面分别画上鸟笼和鸟,让卡片纸快速旋转,当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在0.1 s之内时,人眼就能看到鸟在笼中的现象(如图4)。

一些城市地铁行驶在某些区间时,乘客能看到窗外出现清晰的动态广告,往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁内隧道广告的制作方法如下:在隧道侧壁与车窗相同高度处,沿运行方向每经过距离d,安装一块大小相同的广告灯箱,如图5所示。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替,且工作时各灯箱亮、暗同步变化(人的视觉暂留时间以0.1 s计算)。

(1)要实现时长15 s的广告效果,至少需要安装                  块广告灯箱。

(2)灯箱安装好后,调节灯箱发光频率f,控制地铁速度v,当它们满足下述哪种情况时,乘客能看到流畅稳定的广告画面?答:                  。

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