情境为体促迁移 素养立意显能力

作者: 王松 徐进红

情境为体促迁移  素养立意显能力0

摘   要:2024年6月浙江省物理选考试题展现出了清晰的素养立意和学科价值导向。试题以真实情境为载体,突出建模能力的考查;以素养考查为根本,强调论证推理,凸显物理学科的思辨性。结合教学实例,顺承考题立意,提出三条复习建议:提炼核心问题,整合归一模型,提升学科素养;理论联系应用,产生精彩观念,深化创新意识;超越常规习题,推进素养纵深,提升思辨能力。

关键词:真实情境;核心素养;思辨能力;论证推理

中图分类号:G633.7 文献标识码:A     文章编号:1003-6148(2025)2-0044-4

浙江省2024年6月物理选考卷严格遵循《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》命制,依托高考评价体系,坚持学科素养立意。题目以真实情境呈现,考查学生解决真实问题的能力。另外,试题着重对论证分析能力的考查,强调思辨,显示出明显的学科特质,起到了很好的甄别效果。深刻分析、领会命题立意可以有效地指导课堂教学,充分挖掘考题的教学价值和引导功能。

1    整卷概况

2023、2024两年的试题,相较于前些年有所变化。其中,比较明显的方面有:首先,在试题结构上,题量有所减少,均由原来的23道缩减到22道,另外多选题减少1道,分值保持不变。其次,在试题形式上大体稳定,局部变化。譬如第一道热学问题,将解答问题调整为选择填空题,提高了问题的针对性与命题的灵活性。最后,在考查内容上,新增了传感器、热学、相对论等相关内容的考查,体现出了学科内容的全面性以及时代性。总体来看,这两年的试题在风格、结构、难度、内容上保持稳定,考题立意清晰,考查方式灵活。

2    试卷的主要特色与导向

本次试题的命制体现了“教材为本,体现公平”的基本原则。部分考题的情境、问题直接来源于教材,比较典型的有:第10题取材于选择性必修三4·4中的教材内容图;第19题取材于选择性必修三2·3中的练习与应用第4题;第17题取材于必修三11·2中的拓展学习等。在兼顾公平的基础上,试题凸显了对学科素养的考查,体现选拔功能,遵循《中国高考报告》中提出的“强化对信息的获取与加工、逻辑推理与论证、科学探究与建模、批判性思维与创新性等为代表的关键能力的考查,增强开放性、探究性与创新性”等要求[1],有利于选拔和甄别高水平创新人才。具体体现在以下三个方面。

2.1    基础为主,突出能力

从试题的内容与难度来看,试卷基于主干内容,以基础为主,凸显能力的考查。例如,第1、2、3、6、14、16题考查了基础概念与基本方法。在第17~20题中,命题人在问题设计上呈现递进性,前半部分问题比较基础,后半部分问题对学生的能力要求逐步提升。另外,第21题和第22题的最后一问可以视为前一问的发展与特殊化,可以有效区分学生的层次,保障试题的有效性。

2.2    情境为体,立意素养

试卷内容紧贴时代发展,大部分问题以真实情境呈现,让学生直面真实问题,建立合适的模型,论证解决真实问题,聚焦核心素养的考查。例如,第2题中小猫腾空的情境考查了运动与受力等基本规律;第4题以“玉兔二号”为载体考查了核反应问题;第5题以音乐喷泉为背景考查了学生的建模与推理能力;第9题以熟悉的情境切入,考查了学生探究、论证、推理和迁移的能力;第11题以波的干涉为载体,考查了学生推理、演绎和归纳的能力,对学生的抽象思维要求较高[2]。

2.3    聚焦能力,凸显思辨

本试卷的一个突出特点是对学生的能力考查较深入,对学生的思辨能力要求较高,体现出选拔尖端创新人才的意图。例如,第21题不仅情境新颖,设问还具有创新性,学生审题时需要思考:第(1)(2)小问中物体匀速下降和匀速上升速度大小相等体现出了什么内在联系?该题要求学生除了能够获取问题中的基本信息外,还需要有边获取边推理、边推理边质疑、边猜想边论证,最终创造性地解决问题的完整思维过程。

3    教学启示与复习建议

近两年高考试题立意的明显转变要求传统的课堂教学转型,新型课堂应注重学生能力的提升与高阶思维的培养。其中,较为困难的是“如何在复习课中有效地落实核心素养的提升和高阶思维的培养”。笔者根据教学实践,以提升科学思维、夯实物理观念、物理模型思辨三个方面为抓手,结合具体实例提出三条复习建议,意在抛砖引玉。

3.1    提炼核心问题,整合归一模型,提升学科素养——以波的干涉为例

高中物理课堂如何提升复习效果?如何在复习过程中实现“素养教学的再落实”?在复习课实践中发现,善于归纳核心问题,透析核心规律,落实核心方法是行之有效的。具体可以从规律、原理或者操作方法方面寻找共性,将问题上升到模型统一的高度,起到一通百通的效果[3]。例如,机械波的干涉与光的干涉问题是比较抽象、困难的教学内容,在复习过程中,可以将两类问题整合提升。首先要明确这两类问题可以归结为一个核心主题——波的特性(干涉),以及两个子问题。子问题一,相干波源的获得:(波源)一分为二法;子问题二,相长相消点的表征:波程差问题。确定了这个大主题,复习路径会变得清晰、明畅。

具体实施如下:从水波问题入手,展现水波的干涉图样和干涉图像(图1),归纳上述主题和两个子问题。在此基础上,进一步引出双缝干涉,再一次强调主题,强化“一分为二”与“波程差”的分析思路。最后,给出薄膜干涉与劳埃镜干涉让学生比较,归纳模型,提炼核心问题与方法。教学实践表明,学生经过这样的复习过程会自主建构一个更为深刻的问题体系——“波的干涉类问题”,进而形成一个更清晰的问题解决思路。这样的复习设计将不同内容联系在一起,追求模型上的归一,体现核心概念、内涵特征、本质规律的统一性,体现出物理学科的迷人特质。

3.2    理论联系应用,产生精彩观念,深化创新意识——以碰撞问题为例

在理论教学中,理论是抽象的、上位的。教学的最终目的在于让学习者将理论应用于解决实际问题,实现自内而外的创造性过程。如何让理论有机地内化?我们在实践中发现,在理论教学过程中产生“精彩观念”是有效的方法。具体过程是:从课堂里来,走到生活中去,让抽象的理论“物化”与迁移,终使精彩观念根植于思想。

碰撞是重要的物理问题,它具有一定的综合性与抽象性,具体的推导与结论获得是教学的难点,但是教学的重点依然是对问题的理解与运用上。例如,当两物体质量相差很大时,会有“反弹”现象,这个结论学生并不陌生,但是当研究“碰撞中能量的有效转移”时,结论却相对模糊。如何加强此处的教学?笔者将教学分为四个阶段,如图2所示。

①理论推导,解析结果。理论抓手:碰后物体速度与两者质量有关。

②应用结论,分析典型问题。“为什么花粉颗粒越大布朗运动越不明显?”(初具观念:当两相碰撞物体质量相差很大时,物体的动能转移的少)

③运用观念指导实践,激活创新意识。骑自行车经过松动的石板路和水泥路时,哪种情况更费力?(回归生活情境,唤醒自身体验,产生精彩观念:当相碰物体质量相差不大时,碰撞中动能有效转移)

④回归科学话题,夯实观念。课本习题“有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞,以便把中子的速度降下来。为此,应该选用质量较大的还是质量较小的原子核?为什么?”(用抽象观念解释科学问题,巩固观念,根植思想)

此教学设计体现了问题的建构性。学生通过教师的引导,从理论到实际情境,再由实际情境回到理论中去。这个过程使学生产生了牢固的科学观念,激活了学生的迁移意识和创新意识。

3.3    超越常规习题,推进素养纵深,提升思辨能力——以油膜实验为例

在习题教学中,我们很容易囿于就题论题的困境。“如何在现有习题的基础上实现超越”是值得研究的。笔者在实践中发现,习题教学中可以将相关问题横向联系,以拓宽习题的广度;在已有问题上提出新问题,以拓展问题的深度。这样的习题教学体现了思维的深度,可以有效促进学生思辨能力的提升。

具体实例如下:用油膜法估测分子直径,如图3所示。常规的问题是数格子,估算分子直径,其中体现了一个重点——薄膜模型的应用(思维层面),一个难点——较准确地数出格子数(操作层面)。这种考法不足以起到有效区分能力的作用,也没有涉及素养层面的考查。

笔者认为,可做如下改进:

问题1:在描绘油膜轮廓时发现油膜上出现彩纹,是否合理?

问题2:在实验操作规范的情况下,一次实验中采用的是大油膜,一次是小油膜。请论证两种情况所测结果的准确性。

问题1解析:学生需要具备如下知识与素养才能顺利解决此问题。①必备知识:油酸分子直径数量级为10-10 m,可见光波长范围:(下转第51页)(上接第46页)380 nm~750 nm;②建模能力:彩纹产生的原理,薄膜干涉——薄膜厚度与光波长可比拟;③质疑能力:油膜满足产生干涉条纹的条件吗?产生彩纹,说明什么问题?

问题2解析:学生需要经历以下分析、论证、建模、创新的思辨过程:

①认识客观问题,论证要点:两次测量均有(绝对)误差,只能比较相对误差。根据题意,主要是数格子引起了绝对误差。

②演绎问题,寻找线索:相对误差怎么表示?没有学过对应的模型、理论(发散论证)。中间的格子越多越准确,边缘的格子越多越不准确。(思辨求证:如果油膜越大,会带来什么影响?这又是怎样影响准确因素和不准确因素的?)

③聚焦关键,创新表征:油膜越大,准确与不准确格数都越多(聚焦矛盾),增加的程度都一样吗?如何来表示呢?可否大胆地将油膜简化为一个“圆”(新建模型),用面积表征准确格数,用边长表征不准确格数,用边长/面积表征相对误差?因此,油膜越大,相对误差越小(科学推论)。

④另辟蹊径,佐证结论:如果学生能够将大油膜等效看成多个小油膜拼接而成(等效中面积不变,边缘的不确定格数相比小油膜独立情况就减少了很多),可以更容易理解大油膜相对误差更小。本问题的解决过程充分体现出了创造性与思辨性。

问题1体现了物理问题之间的横向关联,对学生的综合能力要求较高;问题2在学生熟悉的问题基础上纵向推进。面对提出的创新问题,学生不能用已有的知识、经验、模型直接解决,需要回到问题的出发点,通过深入分析,提出新的模型,论证分析获得结论。当然,这对学生的思辨能力要求极高。所以,教学中的问题不仅要立足于常规习题,更需要创新命题视角,超越现有模型[4],以体现创新选拔。

参考文献:

[1]中国高考报告学术委员会.中国高考报告(2023)[M].北京:新华出版社,2023.

[2]陶汉斌.临入真实情境 对接物理核心素养[J].浙江考试,2022(10):48-51.

[3]王松,王国强,徐进红.2021年全国高考理综甲卷第21题的溯源与拓展[J].物理教学,2022,44(3):69-72.

[4]王松,徐进红.重构模型,显化过程,突破电池电路系列教学疑难问题[J].物理教师,2021,42(6):19-22.

(栏目编辑    陈  洁)

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