楊 君 付鸝娟

(1. 北京教育考試院，北京 100087; 2. 北京市一〇一中學(xué)，北京 100091)

1 問題的提出

日前,教育部公布了《普通高中物理課程方案》(2017版)[1](下文簡(jiǎn)稱新課標(biāo))．基于物理學(xué)科的學(xué)科本質(zhì),新課標(biāo)凝練了物理學(xué)科的核心素養(yǎng)．核心素養(yǎng)理念的提出,以及在此基礎(chǔ)上確立的課程理念和課程培養(yǎng)目標(biāo),對(duì)中學(xué)物理教學(xué)和評(píng)價(jià)工作提出了新的要求．新課標(biāo)在等級(jí)性考試的考試內(nèi)容要求中明確提出:試題的任務(wù)情境要與生產(chǎn)生活、科技發(fā)展等緊密聯(lián)系,要關(guān)注物理學(xué)前沿與成果應(yīng)用;要探索設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問題情境,加強(qiáng)對(duì)考生應(yīng)用物理學(xué)知識(shí)綜合解決實(shí)際問題的考查;要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的考查,能較好的區(qū)分考生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平．結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研制以及學(xué)業(yè)水平考試制度的貫徹實(shí)施,可見,新課標(biāo)對(duì)等級(jí)性考試的考試內(nèi)容提出了明確要求同時(shí)對(duì)等級(jí)性考試的能力考查和核心素養(yǎng)的區(qū)分也提出了具體要求．

學(xué)科核心素養(yǎng)是考生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力．可見,核心素養(yǎng)是對(duì)知識(shí)和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀三維目標(biāo)的重新整合和提升．因此,高考命題在堅(jiān)持“能力立意”同時(shí),必然會(huì)涉及到學(xué)科核心素養(yǎng)的考查．為實(shí)現(xiàn)高考命題向等級(jí)考命題的平穩(wěn)過渡,研究梳理物理試題在核心素養(yǎng)考查上的實(shí)踐,在此基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn),凝練方法,可為即將到來的等級(jí)考命題提供理念借鑒和實(shí)踐依據(jù)．

自2013年起,北京高考理綜卷物理試題第20題注重以學(xué)科前沿研究和成果應(yīng)用、生產(chǎn)生活中的真實(shí)情境為素材,考查考生獲取信息,分析問題和解決問題的能力(如表1所示)．本文將對(duì)上述試題從試題設(shè)計(jì)理念、能力及核心素養(yǎng)考查特點(diǎn)等方面加以分析,為等級(jí)性考試提供可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)積累,實(shí)現(xiàn)高考向等級(jí)考的平穩(wěn)過渡．

表1 2013—2017選擇題第20題試題素材及參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2 設(shè)計(jì)理念

2.1 試題素材的選取

北京高考物理命題體現(xiàn)物理學(xué)在探索自然規(guī)律,推動(dòng)科技發(fā)展等方面的基礎(chǔ)性地位．從學(xué)科發(fā)展的前沿及成果應(yīng)用,學(xué)科知識(shí)在生產(chǎn)生活實(shí)際中的應(yīng)用等方面提取素材,注重實(shí)際問題的真實(shí)性和考查的公平性．

如表1所示,2013年以來,北京高考理綜卷第20題涉及的素材包括學(xué)科前沿知識(shí)如多光子光電效應(yīng)、負(fù)折射率材料,生活中的實(shí)際問題如霧霾天氣、公交IC卡,以及物理原理在生產(chǎn)生活中的科技應(yīng)用如飛機(jī)著陸導(dǎo)航,這些豐富多彩的素材都來源于科技前沿和生活生產(chǎn)實(shí)際,旨在引導(dǎo)考生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)自然,理解自然,建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景,思考物理與社會(huì),物理與技術(shù)的關(guān)系,展現(xiàn)了物理的魅力．

在選取素材的過程中,還應(yīng)基于考生的生活和學(xué)習(xí)實(shí)際,體現(xiàn)首都特色,關(guān)注考試公平．如公交IC卡素材的選用,前提是北京的城區(qū)和郊區(qū)均已普及公交一卡通的使用,考生對(duì)公交IC卡都有相應(yīng)的認(rèn)知．這一素材可用于北京卷,卻未必可用于其他省市及全國卷．

2.2 試題情境的打磨

(1) 突出本質(zhì).

聯(lián)系實(shí)際類問題[2]往往十分復(fù)雜,在設(shè)置情境時(shí),應(yīng)結(jié)合中學(xué)教學(xué)實(shí)際．高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程,涉及的是物理學(xué)的最基礎(chǔ)最普遍的原理．聯(lián)系實(shí)際類問題,即便是學(xué)科前沿及其技術(shù)應(yīng)用,其本質(zhì)也往往是物理學(xué)的基礎(chǔ)的原理,因此,在對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行整體把握的前提下,應(yīng)對(duì)情境進(jìn)行合理剪裁,確?？茖W(xué)性的同時(shí),突出對(duì)其基礎(chǔ)原理的考查．

如2013年第20題,金屬在普通光源照射下,多光子光電效應(yīng)發(fā)生的概率很?。趶?qiáng)激光照射下能發(fā)生多光子光電效應(yīng),這不僅超出了考生已有的認(rèn)知范圍,也拓展了考生對(duì)光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)．愛因斯坦光電效應(yīng)方程的本質(zhì)是能量守恒,能量觀也是物理核心素養(yǎng)提出的四個(gè)物理基本觀念之一．試題把考查重點(diǎn)放在運(yùn)用能量守恒解決多光子光電效應(yīng)問題,貼近考生學(xué)習(xí)實(shí)際的同時(shí),突出了對(duì)問題本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)探究深層問題的能力的考查．

2017年理綜卷第20題[3，4]也是如此,飛機(jī)著落導(dǎo)航在技術(shù)上十分復(fù)雜,試題避開了技術(shù)細(xì)節(jié),將考查重點(diǎn)放在著陸導(dǎo)航過程中的基本原理即干涉原理的理解,引導(dǎo)考生類比雙縫干涉進(jìn)行知識(shí)遷移,理解飛機(jī)著陸過程中的導(dǎo)航過程．

(2) 適度建模.

物理模型是由客觀物質(zhì)世界過渡到物理概念、物理規(guī)律的中間環(huán)節(jié),是對(duì)自然現(xiàn)象的高度概括．建模過程就是在對(duì)實(shí)際問題本質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,抽取物理概念從而解決問題的過程．因此,建立合理的物理模型是問題解決的前提．

歷年理綜卷第20題以生產(chǎn)生活中的實(shí)際情境為素材,引導(dǎo)考生把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成物理問題,考查考生從題干獲取信息并理解情境,依據(jù)信息建立模型解決問題的能力．試題充分考慮到中學(xué)的教學(xué)實(shí)際以及考生的認(rèn)知特點(diǎn),依據(jù)試題情境合理、適度建模,這對(duì)于試題的科學(xué)性、區(qū)分的高效性及難度的合理性至關(guān)重要．

如公交IC卡一題,試題交代了起因——公交車上的讀卡機(jī)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波,明確了結(jié)果——“IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流,給電容C充電,達(dá)到一定的電壓后,驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸”,但從原因到結(jié)果的中間過程,需要考生建立模型．公交卡的實(shí)際電路非常復(fù)雜,考生可依據(jù)“IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路”,根據(jù)LC振蕩電路的原理建立公交IC卡工作的物理模型,分析電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．讀卡機(jī)發(fā)出的電磁波引起了線圈中磁通量的變化,從而產(chǎn)生電磁感應(yīng),形成感應(yīng)電流,據(jù)此即可正確作答．生活現(xiàn)象——模型表征——規(guī)律論證,題干信息對(duì)考生思維有清晰的引導(dǎo),試題難度不大．

“霧霾天氣”一題,試題第一句話對(duì)霧霾天氣進(jìn)行了概述,“霧霾天氣是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果”．表明霧霾產(chǎn)生于人類活動(dòng)的區(qū)域,明確霧霾形成的源頭．“霧霾中,各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則,但可視為密度相同、直徑不同的球體”,這是建立霧霾微粒的模型．“PM10的濃度隨高度的增加略有減小,大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小,且兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化．”這是給出不同霧霾顆粒的分布規(guī)律．自然現(xiàn)象——科學(xué)表述——建立模型——總結(jié)規(guī)律——分析原因,試題給出了把原始問題轉(zhuǎn)化成物理問題的清晰路徑,同時(shí)也展現(xiàn)了一個(gè)完整的科學(xué)探究過程．

飛機(jī)著陸導(dǎo)航一題,要求考生依據(jù)結(jié)論“飛機(jī)降落過程中,當(dāng)接收到的信號(hào)都保持最強(qiáng)時(shí),表明飛機(jī)已對(duì)準(zhǔn)跑道”分析原理,這是逆向思維過程．題中雖然提示“兩個(gè)可發(fā)射無線電波的天線類似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫”,引導(dǎo)考生進(jìn)行知識(shí)的遷移,但由于考生在進(jìn)行知識(shí)遷移的同時(shí)還要進(jìn)行情境的類比,且建模路徑比較隱蔽,因此作答難度較大．考生首先要遷移雙縫干涉的知識(shí),呈現(xiàn)如圖1的干涉圖樣,在此基礎(chǔ)上根據(jù)題中所給的信息“兩天線同時(shí)都發(fā)出波長(zhǎng)為λ1和λ2的無線電波．”得出如圖2的強(qiáng)度分布,兩波長(zhǎng)產(chǎn)生的兩組彼此獨(dú)立的干涉只有一個(gè)共同的加強(qiáng)區(qū)域,就是波源連線的中垂線,即跑道的中心．因此,只要飛機(jī)接收的信號(hào)始終保持最強(qiáng),即表明已對(duì)準(zhǔn)跑道．題中無線電波干涉和雙縫干涉都是波的疊加,原理相同．區(qū)別在于題中無線電波是兩組不同波長(zhǎng)的波干涉．從單色光的雙縫干涉到兩組不同波長(zhǎng)的無線電波干涉,經(jīng)歷建立模型——對(duì)模型進(jìn)行修正完善——應(yīng)用模型的過程,這對(duì)建模能力的要求更高了．

圖1 單色光的雙縫干涉

圖2 復(fù)色光的雙縫干涉

(3) 把握細(xì)節(jié).

為了考生更好地理解題意,試題注重對(duì)情境細(xì)節(jié)的把握．如對(duì)于比較復(fù)雜的實(shí)際問題配以相應(yīng)的示意圖加以說明,飛機(jī)導(dǎo)航一題的配圖簡(jiǎn)潔而且重點(diǎn)突出．對(duì)于關(guān)鍵的信息通過不同方式加以強(qiáng)調(diào)．如“兩天線同時(shí)都發(fā)出波長(zhǎng)為λ1和λ2的無線電波”用重點(diǎn)符號(hào)突出重要信息．對(duì)于可能引起歧義的地方加以說明,如負(fù)折射率一題,“折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)”;霧霾天氣一題“(PM是顆粒物的英文縮寫)”;“公交車上的讀卡機(jī)(刷卡時(shí)“嘀”的響一聲的機(jī)器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波”．

(4) 表述精練.

聯(lián)系實(shí)際問題通常需要用較多的文字描述新的情境,為了便于考生獲取信息,避免語言敘述的干擾,試題在文字表述上力求準(zhǔn)確、精練、清晰、完整．

多光子光電效應(yīng)一題,情境表述信息完整,邏輯清晰．題干分兩個(gè)層次．第一層次是對(duì)原理的介紹,簡(jiǎn)要闡述了單光子光電效應(yīng)現(xiàn)象,借助考生熟悉的單光子光電效應(yīng)理解思考多光子光電效應(yīng),使考生快速進(jìn)入情境,找到思考問題的角度．第二層次是對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的介紹．首先結(jié)合圖示說明實(shí)驗(yàn)裝置,示意圖突出光電管工作電路,可避免考生分散注意力．接著對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行描述,用普通光源實(shí)驗(yàn)結(jié)果做鋪墊,介紹強(qiáng)激光的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,引導(dǎo)考生思考多光子光電效應(yīng)產(chǎn)生的原因．試題語言邏輯的清晰不僅表現(xiàn)在對(duì)試題情境的描述上的層層遞進(jìn),更表現(xiàn)在對(duì)考生思維的啟發(fā)上的逐步深入．

飛機(jī)著陸導(dǎo)航一題對(duì)試題情境的表述可分為三個(gè)層次．第一層次是對(duì)原理介紹,明確飛機(jī)降落導(dǎo)航應(yīng)用的知識(shí)是波的干涉．第二層次是對(duì)裝置的介紹．從示意圖可以看出跑道的中心軸線是發(fā)射裝置連線的中垂線,這對(duì)問題解決至關(guān)重要．對(duì)于這一關(guān)鍵信息,題中還給出了文字說明“兩個(gè)可發(fā)射無線電波的天線對(duì)稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè),它們類似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫．”提示考生可以通過類比楊氏雙縫干涉思考并解決問題,這是試題情境對(duì)考生方法的指導(dǎo)．第三層次描述導(dǎo)航過程,“兩天線同時(shí)都發(fā)出”“都保持最強(qiáng)時(shí)”這些關(guān)鍵詞簡(jiǎn)潔但信息量大,是解題的關(guān)鍵．

2.3 設(shè)問的設(shè)計(jì)

(1) 貼近情境,符合實(shí)際,體現(xiàn)能力.

理綜卷第20題設(shè)置的都是真實(shí)的問題情境．“真實(shí)”不僅體現(xiàn)在情境描述的問題來源于真實(shí)的生活,更體現(xiàn)在情境和設(shè)問有機(jī)融合．試題情境不是一個(gè)與設(shè)問無關(guān)的大帽子,問題是基于情境設(shè)計(jì)的,解決問題的線索隱藏于情境中．考生解決問題的手段不是機(jī)械地套用知識(shí),而是基于對(duì)情境的分析,獲取并加工信息,遷移知識(shí),深入思考,在探究過程中達(dá)成任務(wù)．

以2013年理綜卷第20題為例,試題的設(shè)問為“光電流恰好減小到零時(shí),所加反向電壓U”可能的表達(dá)式．試題如何通過問題情境逐層深入設(shè)計(jì)問題呢? 情境給出的第一層信息是“一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能”,這個(gè)信息有助于考生在理解愛因斯坦的光子說(電子吸收光子的能量E=nhν)的基礎(chǔ)上理解多光子光電效應(yīng)．情境給出的第二層信息為“用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率ν的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);”,這條信息從實(shí)驗(yàn)的角度闡述了多光子光電效應(yīng)．普通光源照射,電子只能吸收一個(gè)光子,其能量不足以克服逸出功,沒有光電效應(yīng);而用強(qiáng)激光照射時(shí),電子可以吸收多個(gè)光子,應(yīng)用愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ek=nhν-W,這是正確作答的關(guān)鍵．如果基于 “光電子的最大初動(dòng)能的表達(dá)式” 設(shè)計(jì)問題,則對(duì)考生思維的要求是順向的,能力要求并不高．情境的第三個(gè)層次是對(duì)多光子光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)呈現(xiàn),要求考生在前兩個(gè)層次的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考反向電壓和最大初動(dòng)能的關(guān)系,需要考生從微觀角度對(duì)光電效應(yīng)的整個(gè)過程有完整的認(rèn)識(shí),對(duì)知識(shí)的考查更加深入,思維的長(zhǎng)度以及復(fù)雜程度都在提高,對(duì)能力的考查也從推理能力上升到了探究能力．

可見,試題設(shè)問緊扣情境,考生的解答必須從情境出發(fā),提煉并理解關(guān)鍵信息,逐步深入思考問題情境的物理本質(zhì),才可正確作答．

(2) 層次性和針對(duì)性.

選項(xiàng)的設(shè)計(jì)不僅切合情境,而且要有針對(duì)性地指向能力考查目標(biāo),體現(xiàn)思考問題的多種角度和不同層級(jí)能力的考查．

2017年20題,選項(xiàng)的設(shè)置圍繞飛機(jī)著陸導(dǎo)航的原理分為兩個(gè)層次展開．(A)、(B)選項(xiàng)是第一個(gè)層次,考查考生對(duì)波的干涉知識(shí)的理解能力．(C)、(D)選項(xiàng)是第二個(gè)層次,不僅要求對(duì)波的疊加原理、波的獨(dú)立傳播原理有深刻的認(rèn)識(shí),還要能理解干涉形成的過程,構(gòu)建雙波長(zhǎng)干涉的動(dòng)態(tài)圖景,對(duì)知識(shí)的考查更加深入．霧霾天氣一題,4個(gè)選項(xiàng)分別是從4個(gè)角度設(shè)問．(A)選項(xiàng)考查考生是否能從情境中直接提取有效信息,(B)選項(xiàng)考查考生對(duì)霧霾顆粒受力情況的分析,(C)選項(xiàng)考查霧霾顆粒的運(yùn)動(dòng)情況,(D)選項(xiàng)考查霧霾顆粒的濃度分布情況．

(3) 難度特點(diǎn).

試題的難度受到多種因素的影響,如考查知識(shí)點(diǎn)的深入程度,情境的復(fù)雜程度和新穎程度、設(shè)問角度的綜合程度,設(shè)問方式的常規(guī)程度、是否需要建模及建模的復(fù)雜程度、文字量的多少等．這些因素決定了考生在解決問題時(shí)思維的復(fù)雜程度．通常情境新穎,設(shè)問角度非常規(guī),需要建模的試題對(duì)考生思維的邏輯性、深刻性、靈活性和創(chuàng)新性的要求較高,難度較大．

2016年霧霾天氣一題,要求考生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的概念和形成原因有清晰的認(rèn)識(shí),并能從原始問題中抽取布朗運(yùn)動(dòng)的物理模型．四個(gè)選項(xiàng)涉及了四個(gè)角度,設(shè)問復(fù)雜．要求考生在提取有效信息的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行分析和推理,要求考生邏輯清晰,思維靈活,屬于中檔題．

2017年飛機(jī)著陸導(dǎo)航一題,試題的情境新穎,信息量少,考生要憑借扎實(shí)的物理知識(shí),對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行綜合分析．試題要求考生類比光的雙縫干涉分析雙波長(zhǎng)無線電波的干涉,得到“兩組波長(zhǎng)不同的波,各自穩(wěn)定干涉,強(qiáng)弱分布的位置彼此獨(dú)立”的推斷,在對(duì)干涉的本質(zhì)缺少認(rèn)識(shí)的情況下,這種推斷幾乎是不可能完成的．這道題考查考生對(duì)生活情境的物理本質(zhì)的深刻理解,對(duì)考生思維能力要求很高,屬于難題．

3 考查特點(diǎn)

3.1 三類聯(lián)系實(shí)際問題的考查特點(diǎn)

(1) 以學(xué)科前沿知識(shí)為背景的試題(多光子光電效應(yīng)、負(fù)折射率),要求考生能通過對(duì)新情境的學(xué)習(xí)獲取信息,運(yùn)用中學(xué)階段的基本規(guī)律理解學(xué)科前沿．

這類試題雖然情境新穎,甚至貌似“超綱”,但試題考查的知識(shí)點(diǎn)并沒有超出教材內(nèi)容．試題通過對(duì)背景材料的詳細(xì)介紹和補(bǔ)充說明,要求考生要能結(jié)合物理學(xué)基本原理解決新情境問題,考查的是考生的應(yīng)用能力和探究能力．因此,這類問題對(duì)考生的能力考查和知識(shí)要求并不“超綱”．

科學(xué)始終在不斷發(fā)展,任何規(guī)律均有其相應(yīng)的適用條件．愛因斯坦曾經(jīng)思考過多光子光電效應(yīng)問題,但是他認(rèn)為“光電效應(yīng)中一個(gè)電子吸收兩個(gè)光子的幾率不會(huì)大于下雨天兩個(gè)雨滴同時(shí)打在一個(gè)螞蟻身上的幾率”．強(qiáng)激光的出現(xiàn)從技術(shù)上解決了這一難題,使人們對(duì)光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)在理論和實(shí)驗(yàn)上都更加豐富和完善．科學(xué)促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步,技術(shù)的革新反過來又促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)和技術(shù)共同推動(dòng)了社會(huì)文明的進(jìn)程．這類試題旨在引導(dǎo)考生以發(fā)展的眼光理解物理規(guī)律,在一定意義上,也是對(duì)考生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力的考查．

(2) 以生活實(shí)際為背景的試題(霧霾、IC卡),要求考生在對(duì)實(shí)際問題的物理本質(zhì)深入理解的基礎(chǔ)上對(duì)情境進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象,建立模型,運(yùn)用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象,引導(dǎo)考生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)生活現(xiàn)象,理解生活現(xiàn)象．

新課標(biāo)提出“應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實(shí)際情境．運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,往往取決于考生將情境與知識(shí)相聯(lián)系的水平．”“我們常說某個(gè)問題很“活”,其“活”的本質(zhì)之一在于情境的轉(zhuǎn)化,能不能把問題中的實(shí)際情境轉(zhuǎn)化成解決問題的物理情境,建立相應(yīng)的物理模型,這是應(yīng)用物理觀念思考問題、應(yīng)用物理知識(shí)分析問題的關(guān)鍵．”霧霾天氣一題中,要求考生通過建立霧霾顆粒的球狀模型,將霧霾現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為物理問題,在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用熱力學(xué)知識(shí)從統(tǒng)計(jì)的角度對(duì)大量霧霾顆粒的運(yùn)動(dòng)和分布進(jìn)行分析．可見深入理解物理學(xué)的思想和研究方法,建立合理的物理模型,構(gòu)建實(shí)際生活中的物理學(xué)圖景,是靈活解決實(shí)際問題的關(guān)鍵．

(3) 以科技應(yīng)用為背景的試題(飛機(jī)著陸導(dǎo)航),考查中學(xué)物理知識(shí)的在科技中的實(shí)際應(yīng)用．

飛機(jī)著陸導(dǎo)航技術(shù)巧妙地應(yīng)用了雙波長(zhǎng)干涉來標(biāo)識(shí)空間方位．把這一原理用于飛機(jī)著陸導(dǎo)航中,前提是對(duì)波的相干疊加和非相干疊加基本原理的深刻理解．這類試題注重引導(dǎo)考生運(yùn)用中學(xué)物理學(xué)習(xí)的普遍原理理解科技應(yīng)用．

3.2 科學(xué)思維核心素養(yǎng)的考查

新課標(biāo)指出:“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正,進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格．“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素．

如表2所示,根據(jù)新課標(biāo)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),可以把新課標(biāo)核心素養(yǎng)的幾個(gè)方面分成不同的層級(jí)．2013年以來的北京高考理綜卷第20題突出體現(xiàn)了對(duì)考生高水平核心素養(yǎng)的考查．

如多光子光電效應(yīng)一題對(duì)核心素養(yǎng)的考查達(dá)到了水平4(側(cè)重對(duì)科學(xué)推理的考查)．考生要篩選信息,遷移知識(shí),組織邏輯,得出結(jié)論,并循環(huán)這一個(gè)過程得到更進(jìn)一步的結(jié)論,最終把分析結(jié)果進(jìn)行物理表征,這就是推理過程(有時(shí)這樣的推理過程可能需要多次循環(huán)才能得到最終結(jié)果)．對(duì)綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理,獲得結(jié)論,符合科學(xué)推理中水平4的表述．

霧霾天氣一題對(duì)核心素養(yǎng)的考查達(dá)到了水平5(側(cè)重對(duì)物理建模和科學(xué)論證的考查)．對(duì)模型建構(gòu)素養(yǎng)的考查體現(xiàn)在要求考生建立霧霾顆粒的球狀模型和三類小球做布朗運(yùn)動(dòng)的圖景．能將較復(fù)雜的實(shí)際問題中的對(duì)象轉(zhuǎn)換成物理模型,符合模型建構(gòu)中水平5的表述．科學(xué)論證指的是圍繞同一論題,收集證據(jù)并運(yùn)用一定的論證方法解釋、評(píng)價(jià),達(dá)成結(jié)論．論證過程要通過科學(xué)建模、分析推理、批判反駁錯(cuò)誤觀點(diǎn)等一系列思維活動(dòng)來完成．當(dāng)考生不能確定PM2.5和大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度增加的變化情況時(shí),要利用“PM10的濃度隨高度的增加略有減小”這一證據(jù),進(jìn)行推理和解釋．考慮證據(jù)的可靠性,合理使用證據(jù)進(jìn)行推理,這符合科學(xué)論證中水平5的表述．

表2 科學(xué)思維及其要素的學(xué)業(yè)水平質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

新課標(biāo)指出,高中物理課程在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上,幫助學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)自然,理解自然,建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景……,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境(STSE)的關(guān)系．這不僅是高中物理課程的培養(yǎng)目標(biāo),同時(shí)也是高考乃至等級(jí)性考試的考核目標(biāo)．北京高考物理試題在堅(jiān)持并不斷深化能力立意的命題實(shí)踐中,通過選擇與生產(chǎn)生活、科技發(fā)展及成果應(yīng)用等實(shí)際情境,實(shí)現(xiàn)對(duì)考生分析問題解決問題能力的考查,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)考生科學(xué)思維這一物理核心素養(yǎng)不同水平的考查,這也為等級(jí)考命題的平穩(wěn)過渡打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)．