張 杰

(無錫市錫山區(qū)教育局教研室，江蘇 無錫 214100)

中考物理試題是基于課程標(biāo)準(zhǔn)，以基礎(chǔ)知識為抓手，通過創(chuàng)設(shè)一定的情景，考查學(xué)生的理解能力、建模能力和科學(xué)探究能力.例如“杠桿”一節(jié)內(nèi)容課程標(biāo)準(zhǔn)的要求：通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件.中考物理杠桿類試題能凸顯對學(xué)科核心素養(yǎng)的考查： (1) 扎實(shí)的學(xué)科知識——深度理解； (2) 良好的思維習(xí)慣——具體問題具體分析； (3) 豐富的物理感知——有一定的物理直覺.因此，以“杠桿”知識為背景的試題在中考中多次出現(xiàn).下面以無錫市中考物理杠桿類試題為例，探討中考試題在物理核心素養(yǎng)評價中的體現(xiàn).

1 源于物理基礎(chǔ)知識的試題，考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的深度理解能力

基礎(chǔ)知識是指學(xué)生長期學(xué)習(xí)的知識儲備中的基礎(chǔ)性、通用性知識，是學(xué)生具備適應(yīng)高中學(xué)習(xí)或社會發(fā)展的基本能力和基本素養(yǎng)，包括全面合理的知識結(jié)構(gòu)、扎實(shí)靈活的能力要求和健康健全的人格素養(yǎng).

例1.(2019年)小紅利用杠桿制成一種多功能桿秤．使用前，杠桿左端低、右端高，她將平衡螺母向調(diào)節(jié)，直至杠桿處于水平平衡．她取來質(zhì)量均為100 g的實(shí)心純金屬塊a和b、合金塊c(由a、b的材料組成)．她將a掛在A處，且浸沒于水中，在B處掛上100 g鉤碼，杠桿恰好處于水平平衡，如圖1所示．測得OA=50 cm，OB=40 cm，則a的密度為g/cm3．接下來，她分別將b、c掛于A處并浸沒于水中，當(dāng)將鉤碼分別移至C、D處時，杠桿均水平平衡．測得OC=30 cm，OD=34 cm，則合金塊c中所含金屬a和金屬b的質(zhì)量之比為．(ρ水=1.0×103kg/m3)

圖1

從核心素養(yǎng)角度解讀試題(見表1).

表1

本題主要考查考生的建模能力、規(guī)律應(yīng)用能力和數(shù)學(xué)計(jì)算能力.

知識與技能是素養(yǎng)的基礎(chǔ)，但素養(yǎng)不只是知識與技能.它是在特定情境中，通過利用和調(diào)動心理社會資源(包括技能和態(tài)度)、以滿足復(fù)雜需要的能力，是個體在解決復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問題過程中表現(xiàn)出來的綜合性品質(zhì).教學(xué)中要利用教材，分析教材，研究教材，讓學(xué)生掌握基本知識與技能，形成物理觀念；并將所學(xué)知識內(nèi)化，應(yīng)用于實(shí)踐之中，解決實(shí)際問題，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).

2 蘊(yùn)含嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)思維的試題，考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的具體問題解決能力

科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(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)造性見解的能力和品質(zhì).科學(xué)思維是理論創(chuàng)新進(jìn)而有效解決問題的基礎(chǔ)，是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分.

例2.(2016年)如圖2所示是一種起重機(jī)的示意圖．起重機(jī)重2.4×104N(包括懸臂)，重心為P1，為使起重機(jī)起吊重物時不致傾倒．在其右側(cè)配有重M(重心為P2)．現(xiàn)測得AB為10 m，BO為1 m，BC為4 m，CD為1.5 m．(g取10 N/kg)

圖2

(1) 若該起重機(jī)將重物吊升6 m．用時50 s，則重物上升的平均速度是多少？

(2) 現(xiàn)在水平地面上有重為2.44×104N的貨箱，它與地面的接觸面積是3 m2.

① 若起重機(jī)不加配重，在起吊貨箱時，最大可使貨箱對地面的壓強(qiáng)減少多少？

② 若要吊起此貨箱，起重機(jī)至少需加多少牛的配重？

(3) 有人認(rèn)為起重機(jī)的配重越重越好，這樣就能吊起更重的重物，這起重機(jī)能配8 t的配重嗎？請說明理由.

從核心素養(yǎng)角度解讀試題(見表2).

質(zhì)疑反思： 第(2)小題求解中，為什么不需要考慮斜向上的繩子(繩中張力為G)的力矩作用？

本題涉及杠桿的模型，杠桿的平衡條件，多個力作用下的杠桿平衡問題，上述質(zhì)疑反思雖然不影響試題解答，但可以提高學(xué)生的質(zhì)疑能力和批判性思維能力.

基于科學(xué)思維的質(zhì)疑反思不僅是一種能力，也是一種素養(yǎng)，在質(zhì)疑反思中明確研究對象，理清物理過程，正確建立模型，選擇恰當(dāng)規(guī)律解決問題.

表2

因此，物理課堂教學(xué)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑，小心求證的品質(zhì).質(zhì)疑反思的行為大致可以分為兩個層次:

(1) 是對知識了解不夠，沒有弄懂，無法解決具體問題，提出疑問，這是低層次的;

(2) 是發(fā)現(xiàn)所觀察到的現(xiàn)象與己有認(rèn)知不吻合，或者發(fā)現(xiàn)己有認(rèn)知之間不能自恰，從而對現(xiàn)有認(rèn)知的科學(xué)性和合理性提出疑問，以至于萌發(fā)出新的猜想，這是高層次的.應(yīng)倡導(dǎo)高層次的質(zhì)疑行為，歷史上物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)大都是由高層次的質(zhì)疑行為引發(fā)的.

3 基于證據(jù)的物理結(jié)論，考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的科學(xué)探究能力

科學(xué)探究能力是指提出科學(xué)問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力并具有交流與合作的意愿與能力，能準(zhǔn)確表述、評估和反思探究過程與結(jié)果等.

例3.(2018年)小紅和爸爸散步時，看見小區(qū)內(nèi)的一種健身器械——坐拉器，如圖3(甲)所示.為了對它進(jìn)行研究，小紅簡化了它的結(jié)構(gòu)，畫出了它的模型圖，如圖3(乙)所示.她發(fā)現(xiàn)坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉動手柄A時，操作桿AB會繞著轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動，連桿BD拉動桿O′C繞轉(zhuǎn)軸O′轉(zhuǎn)動，將座椅向上抬起.(g取10 N/kg)

(甲)3

(乙)圖3

(1) 小紅讓爸爸靜止坐在坐拉器的座椅上，小紅豎直向下拉動手柄，將爸爸抬起.經(jīng)過測量，手柄豎直向下移動30 cm，座椅豎直升高9 cm，用時5 s.

① 小紅利用坐拉器抬起爸爸時，以下說法正確的是________

(A) 可以省功.

(B) 一定費(fèi)力.

(C) 爸爸越重，坐拉器的機(jī)械效率越高.

(D) 爸爸被抬得越高，坐拉器的機(jī)械效率越高.

② 若爸爸的質(zhì)量為60 kg，利用坐拉器抬起爸爸的機(jī)械效率為90%，則小紅抬起爸爸所做功的功率為多少？

(2) 小紅想通過圖3(乙)的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力.圖3(乙)中OA∶OB=6∶1，O′C∶O′D=2∶1，此時AB桿處于水平位置，BD桿垂直于桿AB和O′C，BD桿對AB和O′C桿的拉力均沿著BD，且大小相等.若手臂對手柄A的拉力方向和人的重力方向視作同一直線，物體間相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、轉(zhuǎn)動時的摩擦和座椅的尺度.若小紅的質(zhì)量為40 kg，則此時小紅讓自己保持圖乙狀態(tài)，需要對手柄A施加豎直向下的拉力為多大？

從核心素養(yǎng)角度解讀試題(見表3).

中考物理試題注重評價學(xué)生在學(xué)習(xí)概念、規(guī)律過程中的表現(xiàn)，以及運(yùn)用物理知識和科學(xué)方法解決實(shí)際問題的能力考查.2018年無錫中考第27題難在建立物理模型，從情景到模型需要抽象加工，建模是較高層次的學(xué)科素養(yǎng).以下是學(xué)生答題中出現(xiàn)的典型錯誤匯總，從中反思物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)方面的不足之處.

表3

(1) 解題缺乏規(guī)范性.評卷中發(fā)現(xiàn)有近20%的考生出現(xiàn)多選情況，還有部分考生將該題誤認(rèn)為填空進(jìn)行作答，這些屬于考試中的低級錯誤；基礎(chǔ)知識掌握不扎實(shí)和基本概念判斷不清，是該題失分的主要原因，部分考生錯選(A)，源于對功這個物理概念缺乏深入的理解；部分考生錯選(B)，源于不會應(yīng)用所學(xué)知識對實(shí)際生活中的杠桿進(jìn)行正確的分類判斷；部分考生選(D)，源于對機(jī)械效率不能進(jìn)行理性分析、不能正確計(jì)算.

(2) 計(jì)算能力薄弱.不善于整體分析問題，解題時往往局限于本小題所給的質(zhì)量和機(jī)械效率，而忽視題干中的兩個距離和時間，從而導(dǎo)致答題困難；計(jì)算能力薄弱，具體表現(xiàn)在計(jì)算時，兩個距離單位沒有換算成國際單位，還有部分考生將功率單位誤認(rèn)為是“焦耳”.

(3) 本題是中考壓軸題，閱讀量較大，信息豐富，對考生的審題、建模和受力分析等能力要求較高，難度較大.考生在答題時往往能從題目情境中提煉出杠桿，但不能判斷是兩個杠桿的組合，且不善于對兩個杠桿進(jìn)行整體分析，缺乏整體意識，僅能對其中一個杠桿列出平衡條件.在對杠桿O′DC進(jìn)行分析時，誤認(rèn)為C處所受的壓力大小等于人的重力，而忽視了杠桿AOB對人的手臂拉力的影響.由于本題對學(xué)生綜合能力要求較高，難在信息提取與加工，從文字?jǐn)⑹龅綌?shù)學(xué)語言表達(dá)是物理表達(dá)的重要路徑，也是對學(xué)科素養(yǎng)的高層次考查.

學(xué)生的答題情況真實(shí)反映不同水平學(xué)生在解決問題過程中的學(xué)科素養(yǎng)水平及背后的思維特征和探究方式，從學(xué)生實(shí)際素養(yǎng)發(fā)展水平出發(fā)，反思物理日常教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)方面的不足，以促進(jìn)物理教學(xué)在育人方面的發(fā)展.

物理核心素養(yǎng)的提出體現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價值，是新課程三維目標(biāo)的提煉與升華.深刻認(rèn)識和反思現(xiàn)實(shí)教學(xué)過分注重知識傳遞與講授、強(qiáng)調(diào)碎片化知識或孤立技能的反復(fù)操練、關(guān)注固定解題過程和標(biāo)準(zhǔn)答案，使之轉(zhuǎn)化為重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平.利用考查綜合運(yùn)用知識、技能、思維方法、價值觀念，培養(yǎng)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)踐考試評價背后所蘊(yùn)含的教育觀和學(xué)習(xí)觀.