孫德峰 田成良 劉 芳

(1. 北京市第十二中學(xué), 北京 100071; 2. 北京市海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校, 北京 100089;3. 北京教育學(xué)院豐臺分院, 北京 100076)

2019年高考已經(jīng)落下帷幕,對于全國很多省市而言,2019年高考不僅承載著新、舊課程改革之間的過渡,更是意味著舊高考制度的結(jié)束和新高考制度的開始．新課標(biāo)中明確指出[1]:高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)城的一門基礎(chǔ)課程,旨在落實立德樹人根本任務(wù),進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ),促進(jìn)人類科學(xué)事業(yè)的傳承與社會的發(fā)展．引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,體會科學(xué)研究方法,養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣,增強(qiáng)創(chuàng)新意識和實踐能力．顯而易見,高考除了選拔功能之外,更是在教學(xué)中發(fā)揮著“指揮棒”的作用．它不僅應(yīng)當(dāng)是甄選不同層次學(xué)生的一次選拔性考試,更無可替代地充當(dāng)著一線教學(xué)實踐的風(fēng)向標(biāo)．

縱觀2019年全國各地高考物理試題,不難發(fā)現(xiàn)高考考查要求教師跳出培養(yǎng)熟練的解題能手的既往教學(xué)模式,而要以培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和思維品質(zhì)的現(xiàn)代公民作為首要的課程目標(biāo)．以2019年北京卷的實驗考查題為例,試題雖小,但命題者在問題設(shè)計時的大格局,在方寸之間,為一線的課堂教學(xué)實踐指出了明確的建議和方向．

1 北京卷實驗試題評析

北京卷21題.用如圖1所示裝置研究平拋運動．將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出,落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時,鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點．移動擋板,重新釋放鋼球,如此重復(fù),白紙上將留下一系列痕跡點．

圖1

(1) 下列實驗條件必須滿足的有________．

(A) 斜槽軌道光滑.

(B) 斜槽軌道末段水平.

(C) 擋板高度等間距變化.

(D) 每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球.

(2)為定量研究,建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系．

a. 取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點,將鋼球靜置于Q點,鋼球的________(選填“最上端”、“最下端”或者“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點;在確定y軸時________(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重錘線平行．

圖2

本題前2問,是關(guān)于課標(biāo)中學(xué)生必做實驗“探究平拋物體運動的特點”的常規(guī)考查,問題的設(shè)計注重基本儀器的使用,原理的理解和實驗方法的掌握．第(2)問中關(guān)于實驗數(shù)據(jù)的分析和處理、對實驗結(jié)果的描述和解釋雖然同屬于常規(guī)考查的內(nèi)容,但與課標(biāo)中“在處理信息時,應(yīng)讓學(xué)生依照物理事實運用邏輯推理確立物理量之間的關(guān)系,發(fā)展依據(jù)證據(jù)、運用邏輯和現(xiàn)有知識進(jìn)行科學(xué)論證和解釋的能力”這一要求高度一致,著重考查了學(xué)生的推理能力和分析綜合能力．前2問的問題設(shè)計不僅能夠真實還原出一線教學(xué)對于學(xué)生實驗的重視程度,更能夠檢驗出學(xué)生在對平拋運動的學(xué)習(xí)中是經(jīng)歷了“講實驗”還是“做實驗”的學(xué)習(xí)過程．

(3) 為了得到平拋物體的運動軌跡,同學(xué)們還提出了以下三種方案,其中可行的是________．

(A) 從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱,拍攝照片,即可得到平拋運動軌跡.

(B) 用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置,平滑連接各位置,即可得到平拋運動軌跡.

(C) 將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置,筆尖緊靠白紙板,鉛筆以一定初速度水平拋出,將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡.

圖3

第(3)問雖然是選擇題,但選項的設(shè)計增強(qiáng)了題目的開放性．答案中的3個選項來自于人教版教材中平拋運動實驗的課后參考樣例[2]．這不僅與課標(biāo)中“通過不同的實驗方案,完成同樣的探究任務(wù)”這一要求相符,更對一線教學(xué)實踐中教材的合理開發(fā)和使用點明了方向．

(4) 伽利略曾研究過平拋運動,他推斷:從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈,如果不受空氣阻力,不論它們能射多遠(yuǎn),在空中飛行的時間都一樣．這實際上揭示了平拋物體________．

(A) 在水平方向上做勻速直線運動.

(B) 在豎直方向上做自由落體運動.

(C) 在下落過程中機(jī)械能守恒.

(5) 牛頓設(shè)想,把物體從高山上水平拋出,速度一次比一次大,落地點就一次比一次遠(yuǎn),如果速度足夠大,物體就不再落回地面,它將繞地球運動,成為人造地球衛(wèi)星．同樣是受地球引力,隨著拋出速度增大,物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動,請分析原因．

本題的第(4)、(5)兩問更是體現(xiàn)出命題人的別具匠心．從表述上看,兩問對問題的描述似乎是矛盾的:前者,無論射多遠(yuǎn)(無論拋射速度多大),落地時間都一樣;后者,落地點越遠(yuǎn),好像運行時間就越長(盡管題目沒有明確指出),如果速度足夠大,落地時間就會無限長(不再落回地面)．但又很顯然,二者并不是“非黑即白”的關(guān)系．通過高中物理的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到兩種現(xiàn)象在描述上都有其合理性．但看似相互矛盾的兩種說法為什么都是正確的,這就需要學(xué)生對兩種現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行更深入的理解．顯然這兩問的問題設(shè)置從科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新等維度考查了科學(xué)思維這一方面的核心素養(yǎng)．

進(jìn)一步深入分析,不難發(fā)現(xiàn)第(5)問問題的設(shè)置具有更強(qiáng)的開放性和選拔性,可以預(yù)見,學(xué)生在該問上的回答必定是五花八門．通過考后對筆者所在學(xué)校部分學(xué)生(24位不同層次的考生)的高考復(fù)盤訪談,得到以下4種典型回答.

① 速度增大,射程遠(yuǎn),但地球是圓的,所以有可能不落到地面上(1位);

② 炮彈速度較小,終究要落到地面上;衛(wèi)星速度大,萬有引力等于向心力,衛(wèi)星就會做圓周運動而不掉到地面(少部分);

③ 速度小,所受到的地球引力大于物體所需要的向心力;速度增大,物體所需要的向心力逐漸增大;待到速度增大到萬有引力等于向心力,衛(wèi)星就會做圓周運動而不掉到地面(大部分)

④ 當(dāng)速度足夠大之后,射程很遠(yuǎn),重力的方向就會改變,平拋運動的結(jié)論就不成立了．當(dāng)物體速度滿足萬有引力提供向心力的時候,就會成為衛(wèi)星(1位)．

從以上4種答案可以看出不同考生對該問題的認(rèn)識是有差異的．①類答案對應(yīng)的考生沒有很好地理解力和運動的關(guān)系,僅僅從表觀上給予解答; ②類答案對應(yīng)的考生缺乏對核心問題的認(rèn)識,僅僅是用了自己較為熟悉的狀態(tài)模型給予解釋,等同于沒有正面回答該問題; ③類答案對應(yīng)的考生敏銳地抓住了題設(shè)條件中的關(guān)鍵詞:“速度增大”和“逐漸變?yōu)椤?所以給出了過程性的分析,這是值得肯定的．但該部分考生(其中不乏平時學(xué)習(xí)成績很好的同學(xué))顯然忽略了一個重要前提,那就是隨著高速物體的運動,在不同的位置,地球引力的方向發(fā)生改變,而正是引力方向發(fā)生了改變,才使得圓周運動成為可能;④類答案對應(yīng)的考生無疑對高中物理中力和運動的關(guān)系、引力場都形成了非常準(zhǔn)確的理解和把握,甚至已經(jīng)達(dá)到了課標(biāo)中學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中水平5的要求:能在新的情境中對綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理,獲得正確結(jié)論并作出解釋;能考慮證據(jù)的可靠性,合理使用證據(jù);能從多個視角審視檢驗結(jié)論,解決物理問題具有一定的新穎性．

值得說明的是,首先,④類答案對應(yīng)的考生是2018年化學(xué)奧林匹克競賽全國決賽銀牌獲得者,這說明競賽生相對于一般考生,對問題的思考和理解是更深刻的,在這一點上,不同學(xué)科之間是相通的;其次,從知識的角度來看,③類答案對應(yīng)的考生是過關(guān)的,但他們?nèi)狈κ挛镏g橫向聯(lián)系的思考,沒有敏銳地察覺到隨著研究問題尺度的增大,其中的關(guān)鍵因素發(fā)生了質(zhì)的變化．第③類考生的占比較大,顯然對我們的物理課堂教學(xué)提出了更高的要求,高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在知識學(xué)習(xí)的過程中知其然,并知其所以然,在知識的聯(lián)系、方法的遷移、思維的創(chuàng)新中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性的學(xué)習(xí)．

2 高考評價對實驗教學(xué)的啟示

課標(biāo)在教學(xué)實施建議中指出:在高中物理課程中,應(yīng)注重科學(xué)探究,尤其應(yīng)注重物理實驗,這在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)態(tài)度等方面具有重要地位．北京卷的實驗考查在方寸之間給一線的實驗教學(xué)帶來以下啟示:

(1) 實驗教學(xué)要重基礎(chǔ)知識和基本技能．

實驗教學(xué)中要重視基本儀器的使用,通過實驗加深對物理學(xué)中重要概念和規(guī)律理解,在掌握基礎(chǔ)的實驗數(shù)據(jù)分析方法的過程中提升學(xué)生的實踐能力．

(2) 實驗教學(xué)要重視教材,回歸教材．

教材是教和學(xué)的首要資源,實驗教學(xué)也要從教材出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,思考教材．教師更要研究教材,整合不同版本教材中的資源,以提高課堂教學(xué)效果,提升學(xué)生實驗?zāi)芰?

(3) 實驗教學(xué)中要注重學(xué)生對學(xué)科思想及方法的領(lǐng)悟．

實驗教學(xué)是物理學(xué)科教學(xué)的重要組成部分,實驗教學(xué)過程中要深入挖掘?qū)嶒瀮?nèi)容、實驗原理、實驗分析、實驗思想等方面的知識價值,從學(xué)科的角度形成對物理學(xué)的整體認(rèn)識,幫助學(xué)生構(gòu)建更科學(xué)、更嚴(yán)密的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)體系．

3 高考評價對物理課堂教學(xué)的啟示

從教師的角度來看,該題目的考查其實是在引導(dǎo)我們在課堂教學(xué)中應(yīng)該具有大格局．尤其是在高三的復(fù)習(xí)教學(xué)中,在學(xué)生已經(jīng)對高中物理知識有了較為全面掌握之后,我們不應(yīng)該僅僅局限在“刷題”中,而是應(yīng)該適時地跳出“題海”,引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注一下我們所學(xué)知識得出的過程以及背后的科學(xué)史實;多了解一下知識間的縱向聯(lián)系以及各自的適用范圍．在實際問題情境中更好地理解和掌握、應(yīng)用物理學(xué)的概念和規(guī)律,在知識學(xué)習(xí)的過程中提升個人能力和素養(yǎng)．例如在本題中,就像我們把牛頓經(jīng)典力學(xué)看作是狹義相對論的宏觀、低速的極端近似,如果考生能夠?qū)⑵綊佭\動看作是物體在有心力(萬有引力)作用下的極端近似,相信這樣的學(xué)生必然形成了正確的物理觀念,能夠利用科學(xué)思維中模型建構(gòu)、科學(xué)推理等要素進(jìn)行科學(xué)探究,對物理學(xué)有著更加深刻的認(rèn)知和理解．

新課改、新高考改革的大幕已經(jīng)拉開．如果說學(xué)生是教師的一面鏡子,那么學(xué)生對物理問題和物理現(xiàn)象的思維路徑和認(rèn)知水平就是教師課堂教學(xué)的一面鏡子．通過北京卷的實驗考查我們已經(jīng)明確地感受到,新課標(biāo)要求我們的物理教學(xué)不應(yīng)當(dāng)只是教會學(xué)生做題,更要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識的“源”、探究現(xiàn)象的“理”．引領(lǐng)學(xué)生打破學(xué)科學(xué)習(xí)的邊界,在紛繁復(fù)雜的信息中能夠追根溯源、在千頭萬緒中能夠敏銳地抓住事物的聯(lián)系和規(guī)律．這既是保證學(xué)生能夠勝任未來社會的根本,也是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵．