陳麗珊

摘? 要：文章給出了2019年全國(guó)Ⅰ卷理綜25題的另一種解法，并依托概念圖對(duì)這一解法進(jìn)行深度剖析，闡釋了利用概念圖可以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成，為學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層次的評(píng)價(jià)提供可視化的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：概念圖;高考試題;深度分析

概念圖是由英文單詞“concept map”翻譯而來(lái)，是美國(guó)康奈爾大學(xué)心理學(xué)家約瑟夫D諾瓦克（Joseph D. Novak）提出的，他認(rèn)為概念圖是一種知識(shí)以及知識(shí)之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖形化的表征，也是思維可視化的表征[1]。同時(shí)，概念圖也是概念的集合和概念之間的互連，使知識(shí)結(jié)構(gòu)具有可評(píng)估性。一幅概念圖一般由“節(jié)點(diǎn)”“鏈接”和有關(guān)“文字標(biāo)注”組成。概念圖的應(yīng)用廣泛，功能較多。對(duì)高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)定位有指導(dǎo)作用，可以促進(jìn)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]中的“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)維度在教學(xué)中的有效達(dá)成。同時(shí)，對(duì)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層次的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)也有指導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層次中提到的問(wèn)題情境的復(fù)雜程度、知識(shí)與技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式或者價(jià)值觀念的綜合程度作出合理判斷。下面以一道高考題為例進(jìn)行分析。

1? ? 原題示例

（2019年全國(guó)Ⅰ卷理綜25題） 豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長(zhǎng)的水平軌道通過(guò)一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端，如圖1（a）所示。t=0時(shí)刻，小物塊A在傾斜軌道上從靜止開(kāi)始下滑，一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短）;當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）時(shí)，速度減為0，此時(shí)對(duì)其施加一外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖1（b）所示，圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m，初始時(shí)A與B的高度差為H，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。

（1）求物塊B的質(zhì)量;

（2）在圖1（b）所描述的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求物塊A克服摩擦力所做的功;

（3）已知兩物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等，在物塊B停止運(yùn)動(dòng)后，改變物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，然后將A從P點(diǎn)釋放，一段時(shí)間后A剛好能與B再次碰上。求改變前后動(dòng)摩擦因數(shù)的比值。

2? ? 解析示例

（1）物塊A與物塊B相互作用，由動(dòng)量守恒定律得：

3? ? 解后剖析

3.1? ? 建構(gòu)概念圖

與高考給出的參考答案的13個(gè)方程相比，思維量差不多。但這種解題思路定位更加精準(zhǔn)，思維培養(yǎng)更有價(jià)值。因?yàn)檫@種解題思路更體現(xiàn)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的追尋，更突出學(xué)業(yè)質(zhì)量要求的水平層次，為了說(shuō)明問(wèn)題建立如圖2的概念圖。

3.2? ? 學(xué)科核心素養(yǎng)分析

通過(guò)對(duì)概念圖中提到的幾處關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，使學(xué)生在物理觀念、科學(xué)思維、探究能力、實(shí)踐意識(shí)、科學(xué)態(tài)度等方面得到有效提升。關(guān)聯(lián)之處問(wèn)題的解決可全面提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力，形成學(xué)科素養(yǎng)。利用概念圖能促進(jìn)高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)在教學(xué)中的有效達(dá)成，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一是在“物理觀念”方面，物塊A在斜面上運(yùn)動(dòng)與受力情況體現(xiàn)了“運(yùn)動(dòng)與相互作用”的觀念，物塊A與物塊B發(fā)生碰撞的過(guò)程體現(xiàn)了“能量”的觀念。

第二是在“科學(xué)思維”方面，物塊在斜面上向上與向下運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)具體推理論證等科學(xué)思維方法，得出物塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況是由tanθ與μ的大小共同決定，這是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解。

第三是在“科學(xué)探究”方面，兩物塊都在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以探索出什么規(guī)律？從功能關(guān)系出發(fā)，采用控制變量的思想，得出物塊A、B在水平面上發(fā)生的位移相等時(shí)，可以找到這一規(guī)律，它體現(xiàn)了動(dòng)摩擦因數(shù)的不同對(duì)運(yùn)動(dòng)速度變化的影響情況不一樣。這樣的探究過(guò)程對(duì)形成學(xué)生的綜合能力非常有幫助。

第四是在“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”方面，圖2中的構(gòu)建方式還有改進(jìn)和完善的地方，可以引導(dǎo)學(xué)生去改進(jìn)。不同的認(rèn)知水平可以構(gòu)建出不同的概念圖。概念圖可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、形成科學(xué)態(tài)度。對(duì)物理問(wèn)題的研究是創(chuàng)造性的工作，概念圖還可以促進(jìn)和評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。

3.3? ? 學(xué)業(yè)質(zhì)量層級(jí)評(píng)價(jià)

高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量根據(jù)問(wèn)題情境的復(fù)雜程度、知識(shí)與技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式或價(jià)值觀念的綜合程度等劃分為不同水平[3]，但這樣的表述很宏觀、抽象，操作性不強(qiáng)。通過(guò)概念圖的建構(gòu)，問(wèn)題情境的復(fù)雜程度、知識(shí)與技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式的綜合程度就可視化了，在建構(gòu)出的概念圖中，層級(jí)結(jié)構(gòu)能夠充分展現(xiàn)概念與下屬概念的層級(jí)關(guān)系[3]，根據(jù)概念圖中的層級(jí)關(guān)系對(duì)學(xué)業(yè)質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行劃分就有可信的參考依據(jù)。

第一，在問(wèn)題情境的復(fù)雜程度方面，通過(guò)建構(gòu)出的概念圖，可觀察橫縱向的層級(jí)多少。在概念圖中橫縱向?qū)蛹?jí)的多少體現(xiàn)了問(wèn)題情境的復(fù)雜程度，尤其縱向的層級(jí)體現(xiàn)得最為明顯。

第二，在知識(shí)與技能的結(jié)構(gòu)化程度方面，通過(guò)建構(gòu)出的概念圖，觀察橫縱向的層級(jí)多少。比如，在圖2中從橫向可以看出，在斜面上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力、向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力、向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;在水平面上物塊A的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、物塊B的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。在概念圖中橫縱向?qū)蛹?jí)的多少體現(xiàn)了知識(shí)與技能的結(jié)構(gòu)化程度，尤其橫向的層級(jí)體現(xiàn)得最為明顯。

第三，在思維方式的綜合程度方面，通過(guò)建構(gòu)出的概念圖，觀察橫縱向的關(guān)聯(lián)多少與出現(xiàn)的位置。比如，在圖2中可以看出，運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)聯(lián)、不同受力情況的關(guān)聯(lián)、不同運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)聯(lián)、相互作用的關(guān)聯(lián)等共有五次，在關(guān)聯(lián)的地方就有物理規(guī)律呈現(xiàn)或者物理量間關(guān)系的出現(xiàn)，這里也是學(xué)科核心素養(yǎng)維度具體體現(xiàn)的地方。在概念圖中關(guān)聯(lián)的多少體現(xiàn)了思維方式的綜合程度，尤其關(guān)聯(lián)在橫縱向?qū)蛹?jí)最多的位置，思維的綜合程度要求越高。

根據(jù)解析及概念圖（圖2）可以看出，第一問(wèn)考查了水平2與水平3，第二問(wèn)考查了水平3，第三問(wèn)考查了水平4，這與新課標(biāo)的要求相符。

4? ? 結(jié)? 語(yǔ)

美國(guó)認(rèn)知教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇貝爾的有意義的學(xué)習(xí)，即學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的過(guò)程是以已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它揭示了學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的最本質(zhì)的特征之一。美國(guó)康奈爾大學(xué)（comell University）一直從事元認(rèn)知研究的諾瓦克教授根據(jù)奧蘇貝爾的理論開(kāi)發(fā)了概念圖這樣一種新的認(rèn)知工具，使得抽象的知識(shí)可視化，知識(shí)的可視化正成為我們有效獲取知識(shí)、建構(gòu)知識(shí)的有效方式。在教學(xué)中，依托概念圖指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐可以讓理論得到提升，讓實(shí)踐得到落地。教師可以更好地把握學(xué)業(yè)質(zhì)量要求，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，落實(shí)合理水平層次的教學(xué)設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)地促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升及相關(guān)水平的達(dá)成。在考試中，依托概念圖指導(dǎo)學(xué)業(yè)水平考試命題，可以落實(shí)發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)，有利于將題目難度控制在相應(yīng)的水平層次，避免考試中出現(xiàn)偏題、怪題、超標(biāo)題，為考什么、怎么考、考到什么程度提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]約瑟夫D.諾瓦克.趙國(guó)慶，吳金閃，唐京京，等譯.概念圖促進(jìn)企業(yè)和學(xué)校的學(xué)習(xí)變革[M].北京：人民郵電出版社，2019：37.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：45.

[3]陳棟梁.概念圖教學(xué)提升物理思維品質(zhì)的策略研究[J].物理教師，2019，40（3）：20-22，25.

（欄目編輯? ? 陳? 潔）