王賢勇 喻 斌

（貴州省畢節(jié)市第一中學(xué)，貴州 畢節(jié) 551700）

1 相關(guān)理論簡介

1.1 布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類

布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類最早是由布魯姆等人于1956年提出的，其主要目的是建構(gòu)一個詳細(xì)敘述不同水平認(rèn)知能力的分類系統(tǒng)，以便在試題命制時能夠準(zhǔn)確考查考生的認(rèn)知能力.該分類系統(tǒng)將認(rèn)知能力分為6種類型，從低到高依次為知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價.Anderson把其修改為兩個維度，其中一個是知識維度.知識維度分為事實(shí)性知識、概念性知識、方法性知識和元認(rèn)知知識.另一個是認(rèn)知能力，其中認(rèn)知能力修改為記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價.［1］本文主要運(yùn)用的是認(rèn)知能力維度.

1.2 SOLO目標(biāo)分類理論

SOLO分類理論是約翰·比格斯和凱文·科利斯在皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論的基礎(chǔ)上提出的，該理論將學(xué)生的認(rèn)知分為5個層次，分別為前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、拓展抽象結(jié)構(gòu).對應(yīng)從點(diǎn)、線、面、立體到系統(tǒng)的發(fā)展過程，層級越高，要求學(xué)生具備的思維水平或認(rèn)知能力越高.［2］

1.3 布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)和SOLO分類理論與“四翼”“情境”學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的有機(jī)結(jié)合

中國高考評價體系中提出了“一核”“四層”“四翼”的概念，為高考命題提供了有效的理論支撐.其中“一核”為考查目的，回答為什么考的問題；“四層”為考查內(nèi)容，回答考什么的問題；“四翼”為考查要求，即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，回答怎么考的問題.［3］課程標(biāo)準(zhǔn)中明確了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，把其分為5級水平，其中水平4是學(xué)生進(jìn)入高等院校相關(guān)專業(yè)應(yīng)到達(dá)的水平要求.用于高等院校招生錄取的水平等級考試試題應(yīng)具有較好的區(qū)分度，有利于區(qū)分考生不同層次的學(xué)業(yè)水平，便于高校選拔人才.［4］下面通過表1和圖1呈現(xiàn)它們之間的關(guān)系.

圖1 布魯姆和SOLO理論分類目標(biāo)與“四翼”“情境”質(zhì)量水平的有機(jī)結(jié)合

表1 物理課程核心素養(yǎng)、質(zhì)量水平4和布魯姆認(rèn)知能力的對應(yīng)關(guān)系［5］

2 試題對比分析

2.1 試題呈現(xiàn)

題1.（2022年全國高考甲卷第25題）光點(diǎn)式檢流計(jì)是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工作原理示意圖如圖2所示.圖中A為輕質(zhì)絕緣彈簧，C為位于紙面上的線圈，虛線框內(nèi)有與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場；M為置于平臺上的輕質(zhì)小平面反射鏡，輕質(zhì)剛性細(xì)桿D的一端與M固連且與鏡面垂直，另一端與彈簧下端相連，PQ為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數(shù)條，PQ的圓心位于M的中心.使用前需調(diào)零：使線圈內(nèi)沒有電流通過時，M豎直且與紙面垂直；入射細(xì)光束沿水平方向經(jīng)PQ上的O點(diǎn)射到M上后沿原路反射.線圈通入電流后彈簧長度改變，使M發(fā)生傾斜，入射光束在M上的入射點(diǎn)仍近似處于PQ的圓心，通過讀取反射光射到PQ上的位置，可以測得電流的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈C的匝數(shù)為N.沿水平方向的長度為l，細(xì)桿D的長度為d，圓弧PQ的半徑為r，r?d，d遠(yuǎn)大于彈簧長度改變量的絕對值.

圖2

（1）若在線圈中通入的微小電流為I，求平衡后彈簧長度改變量的絕對值Δx及PQ上反射光點(diǎn)與O點(diǎn)間的弧長s；

（2）某同學(xué)用此裝置測一微小電流，測量前未調(diào)零，將電流通入線圈后，PQ上反射光點(diǎn)出現(xiàn)在O點(diǎn)上方，與O點(diǎn)間的弧長為s1.保持其他條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點(diǎn)出現(xiàn)在O點(diǎn)下方，與O點(diǎn)間的弧長為s2.求待測電流的大小.

題2.（2022年全國高考乙卷第25題）如圖3，一質(zhì)量為m的物塊A與輕質(zhì)彈簧連接，靜止在光滑水平面上.物塊B向A運(yùn)動，t＝0時與彈簧接觸，到t＝2t0時與彈簧分離，第一次碰撞結(jié)束，A、B的v- t圖像如圖4所示.已知從t＝0到t＝2t0時間內(nèi)，物塊 A運(yùn)動的距離為0.36v0t0.A、B分離后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運(yùn)動的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同.斜面傾角為θ（sinθ＝0.6），與水平面光滑連接.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi).求

圖3

圖4

（1）第一次碰撞過程中，彈簧彈性勢能的最大值；

（2）第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動摩擦因數(shù).

2.2 試題對比分析

試題對比分析見表2.

表2 試題對比分析

3 試題詳細(xì)分析

3.1 甲卷第25題分析

3.1.1 情境化試題分析

如圖5所示，該題只包含一個情境，即線圈C（下文簡稱C）通電后導(dǎo)致彈簧A（下文簡稱A）的長度發(fā)生微小形變，因而與彈簧連接的輕質(zhì)桿D（下文簡稱D）帶動平面鏡M（下文簡稱M）發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，最終導(dǎo)致經(jīng)過平面鏡反射的光到達(dá)讀數(shù)條PQ（下文簡稱PQ）上的位置發(fā)生改變，從而得到不同的讀數(shù).此題雖然只有一個情境，但是考生要理解該情境非常困難，原因是該題情境描述文字太多，導(dǎo)致部分考生心理壓力過大，閱讀后無法提取關(guān)鍵信息，故而無法將信息轉(zhuǎn)化為模型來解決問題.本題共有513個字，其中用于情境描述的文字就達(dá)到359個.且每一段文字所描述的信息都非常重要，且相互關(guān)聯(lián).考生要能在有限的時間解決該題，必須做到：（1）要理解輕質(zhì)模型的特點(diǎn).知道D與M的連接為固連（定桿模型），與A的連接為可轉(zhuǎn)動連接，一般簡稱為動桿模型.因?yàn)镈、M均不計(jì)質(zhì)量，所以M與底座之間無彈力，C通微小電流后彈簧始終保持豎直.（2）C通電后導(dǎo)致D、M和反射光轉(zhuǎn)動，反射光轉(zhuǎn)動的角度是D（M）轉(zhuǎn)動角度的兩倍.這里利用了微小量放大的思想方法.（3）C通電平衡后A長度改變量的絕對值Δx只與安培力的大小有關(guān)，簡化為二力平衡，即kΔx＝NBIL，可以不用分析C的重力.（4）通過圓弧PQ的半徑r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)桿D的長度d，d?Δx的條件，利用極限思想，得出D和發(fā)射光轉(zhuǎn)動的夾角均滿足正切值等于正弦值，從而找到Δx與弧長s的關(guān)系，突破情境化問題的難點(diǎn).（5）第（2）問必須在第（1）問的基礎(chǔ)之上才能完成.第（2）問實(shí)際是考查誤差分析.有的考生可能會先把偏差值設(shè)出來，再利用第（1）問的結(jié)論，最后消掉偏差，用這種方法求解的學(xué)生比較多.思維層次高、認(rèn)知能力強(qiáng)，已經(jīng)把握此題本質(zhì)的考生會采用等效思維.等效為待測電流作用下正確讀數(shù)為s1，電流反向后的讀數(shù)為s2，直接利用第（1）問的結(jié)論便可求出結(jié)果.能等效的原因是兩次未通電前偏差一樣.如果通電后第1次的正確結(jié)果是示數(shù)減去偏差值，那么第2次的結(jié)果就是示數(shù)加上偏差值，相加即可消除偏差.當(dāng)然從時間上來看兩種解法相差不大，但是可看出采用第2種方法的考生其認(rèn)知能力還是要強(qiáng)一些.

圖5

3.1.2 參考答案分析

此題共兩問，得分點(diǎn)如下：（1）寫對安培力的公式，即F＝NBIL.（2）寫對安培力與A增加的彈力的關(guān)系，即kΔx＝NBIL，或線圈所受的重力、彈力及安培力的關(guān)系.（3）利用極限法寫對d、Δx、s之間的關(guān)系.（4）得出正確的結(jié)果.從給分點(diǎn)來看，此題只需要8個左右關(guān)系式（對應(yīng)得分點(diǎn)）即可得出結(jié)果，運(yùn)算量小.但是對閱讀理解能力、思維靈活性、獨(dú)特性、創(chuàng)新性、要求極高，即要求考生具備很強(qiáng)的關(guān)鍵能力.

第（1）問中，對安培力的公式和kΔx＝NBIL的考查體現(xiàn)“一核四層四翼”的基礎(chǔ)性.但得分較低，因思維定式，考生容易漏寫N而失分.接下來是考查極限思想、用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力，體現(xiàn)“一核四層四翼”的綜合性、應(yīng)用性，得分更低.第（2）問基于第（1）問考查應(yīng)用性、創(chuàng)新性，兩個關(guān)鍵得分點(diǎn)，由于與第（1）問關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，得分率就更低.

可見，此題考點(diǎn)相對單一，能選拔出閱讀能力強(qiáng)、心理素質(zhì)好、思維層次高的考生，但對思維層次中等左右和較低的學(xué)生沒有區(qū)分度.第（1）問筆者了解到，某省理科考生中，該題絕大部分考生沒有作出任何解答，全體考生的平均分才1.09分.這充分說明，絕大部分學(xué)生面對這道題無從下手，思維層次中等的部分考生即使認(rèn)真閱讀，但因?yàn)槲淖侄唷⑶榫衬吧?、?fù)雜度高，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，也未能提取有用信息來建構(gòu)模型，從而解決問題.

總的來說，筆者認(rèn)為此題的創(chuàng)新之處是利用了人教版演示微小形變的實(shí)驗(yàn)和探究庫侖力大小的思想方法，即放大法.此題要引導(dǎo)教學(xué)回歸教材，要創(chuàng)造性地使用教材；要引導(dǎo)學(xué)生“從生活走向物理，從物理走向社會”，學(xué)以致用；能對儀器誤差進(jìn)行分析，得出正確結(jié)果.最終真正實(shí)現(xiàn)從“解題”走向“解決問題”，避免機(jī)械刷題.

3.2 乙卷第25題分析

3.2.1 從情境化角度分析

如圖6所示，該題包含了3個情境.第1個情境是物塊B在光滑水平面上勻速運(yùn)動；第2個情境是物塊B與物塊A擠壓彈簧發(fā)生彈性碰撞；第3個情境是物塊A沖上斜面再返回；然后再次相互壓縮彈簧，分離后物塊A再次沖上斜面，情境與第2、3個情境相同.此題情境多，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，是考生平時熟悉的學(xué)習(xí)探索情境.該題整體字?jǐn)?shù)為254個，其中用于描述情境的文字有192個，學(xué)生比較容易建構(gòu)模型來解決部分問題.考生要在有限的時間之內(nèi)解決此題，必須做到：（1）具備很強(qiáng)力的力與運(yùn)動的觀念和能量觀念，即能形成觀念，解決復(fù)雜問題.物塊A、B之間有兩次相互作用，第1次與教材呈現(xiàn)的情境是一樣的，即運(yùn)動物體與靜止物體發(fā)生彈性正碰.第2次在教材的基礎(chǔ)上拓展為兩個運(yùn)動物塊的一維碰撞，方法一樣，但計(jì)算量大.（2）通過圖像獲取信息的能力.例如通過圖像獲取彈簧被壓縮最短的時刻、碰撞前后的速度等信息.（3）從情境描述中獲取關(guān)鍵信息的能力.例如題干中：之后物塊A再次滑上斜面，達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同.學(xué)生要能提取出物塊A兩次滑上斜面的初速度一樣的信息.（4）超強(qiáng)的數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力.例如物塊A返回與物塊B發(fā)生碰撞，需要很強(qiáng)的計(jì)算能力和技巧；通過微元法計(jì)算彈簧的形變量的過程，既要具備思維的靈活度，也要具有多物體運(yùn)動的關(guān)聯(lián)度，即兩物體的速度關(guān)系、時間關(guān)系、空間關(guān)系.當(dāng)然，此題可以通過巧妙地變換參考系來完成，即選其中一個物體為參考系，根據(jù)彈簧被壓縮和恢復(fù)原長具有對稱性，結(jié)合力與運(yùn)動的觀念、動量和能量觀念可求出結(jié)果.這種走不尋常的路線的解法，對學(xué)生思維的抽象能力、創(chuàng)新能力、變換能力要求更高.

圖6

3.2.2 從參考答案的角度分析

該題有以下幾個得分點(diǎn)：（1）寫出A、B之間相互作用過程的動量和能量守恒，結(jié)合圖像求出結(jié)果，有3個關(guān)鍵得分點(diǎn).（2）寫出牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)中速度和時間的關(guān)系，用微元法來處理得出結(jié)果，有9個關(guān)鍵得分點(diǎn).（3）對A、B再次寫動量和能量守恒關(guān)系，根據(jù)A上滑和下滑位移大小相同，寫動能定理方程或從牛頓運(yùn)動定律來求解均可，有5個關(guān)鍵得分點(diǎn)，體現(xiàn)綜合性、靈活性.

在此題17個關(guān)鍵得分點(diǎn)中，有10個左右得分點(diǎn)學(xué)生比較容易拿到.原因是這10個左右得分點(diǎn)學(xué)生平時都比較熟悉.例如用牛頓運(yùn)動定律來解決問題考生非常熟悉，一維彈性碰撞中動量守恒和能量守恒的方程，只要熟悉理解教材中推導(dǎo)出的結(jié)論或熟悉推導(dǎo)思路，均可快速解決部分問題，體現(xiàn)“一核四層四翼”的基礎(chǔ)性.余下的7個點(diǎn)得分率低.要用微元法求位移，思維層次要求高.考查學(xué)生在熟悉的情境中進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)非常巧妙，體現(xiàn)“一核四層四翼”的綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性.這個創(chuàng)新點(diǎn)的設(shè)置顯然是為了雙一流高校選拔出思維層次高的人才.

總的來說，此題可用于引導(dǎo)教學(xué)回歸教材、關(guān)注基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律.引導(dǎo)學(xué)生在熟悉的情境中進(jìn)行思考、創(chuàng)新，創(chuàng)造性地解決問題.

4 啟示

4.1 建構(gòu)解決問題的流程

基于前面的分析，建構(gòu)解決問題的流程，如圖7所示.［5］古人說得好：授人以魚不如授人以漁.教學(xué)的核心是給學(xué)生傳遞思想方法，提升學(xué)生物理的核心素養(yǎng)，多年以后，忘記知識以外還能留在學(xué)生心中有用的東西，那就是素養(yǎng).最有價值和意義的教育是在教學(xué)中厚植家國情懷，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的斗志和興趣，讓學(xué)生能歸納出解決問題的思想、方法，且能進(jìn)行追問、反思、拓展、創(chuàng)新.例如甲卷25題，可以引導(dǎo)學(xué)生反思測量前示數(shù)不為0的原因；可以用原裝置改裝來測量磁感強(qiáng)度，把電流刻度轉(zhuǎn)化為磁感應(yīng)強(qiáng)度，即可讀出磁感應(yīng)強(qiáng)度的值.也可以由該裝置的思想，創(chuàng)新出如圖8所示的裝置.用金屬紐絲B把線圈A懸掛起來置于勻強(qiáng)磁場中，在金屬紐絲B上固定一平面鏡M，在平面鏡前方，圖中兩虛線之間標(biāo)有刻度，通過反射光落點(diǎn)的位置關(guān)系，可以讀出線圈A通電后金屬紐絲B扭轉(zhuǎn)的角度.設(shè)計(jì)原理有兩個關(guān)鍵點(diǎn)，其一是采用放大的思想方法，其二是根據(jù)安培力產(chǎn)生的力矩和金屬紐絲的扭轉(zhuǎn)力矩平衡即可測出（微）電流或磁感應(yīng)強(qiáng)度.與原題25比較，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單，避免了極限思想，靈敏度高.教學(xué)中像這樣的問題可以采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)來完成.以小組為單元，通過問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、團(tuán)結(jié)合作，動手制作一個測量微電流或磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置.這樣的教學(xué)能有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、拓展創(chuàng)新能力和動手操作能力.

圖7

圖8

4.2 重視教材、物理課程標(biāo)準(zhǔn)、中國高考評價體系的指導(dǎo)作用

通過前面的表1可以清晰看到，這兩道壓軸題的核心功能、布魯姆認(rèn)知目標(biāo)、四翼考查都是一樣的，說明布魯姆的認(rèn)知目標(biāo)、普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)和中國高考評價體系為高考試題的命制提供了很強(qiáng)的理論保障，故教師們必須學(xué)習(xí)分類理論、關(guān)注教材、研究課標(biāo)和高考評價體系.從SOLO分類理論來看，甲、乙卷第25題有差異，甲卷第25題是一個復(fù)雜情境下知識的串聯(lián)結(jié)合體，幾乎沒有主干知識，且知識點(diǎn)相對較少，問題設(shè)置獨(dú)特，學(xué)生不易得分.但優(yōu)點(diǎn)是能引導(dǎo)學(xué)生不要盲目背題、刷題；引導(dǎo)教師教學(xué)必須關(guān)注學(xué)生思維的培養(yǎng)、關(guān)注學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升.乙卷第25題為多情境下知識的串并聯(lián)有機(jī)結(jié)合體，問題設(shè)置從簡單到復(fù)雜，在平穩(wěn)中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中發(fā)展，層次感強(qiáng)、區(qū)分度好，有利于考查出 不同思維層次的考生，有利于不同的高校選拔人才.可見高考試題設(shè)置的問題梯度越好，其區(qū)分度就越高.

4.3 重視情境、布魯姆和SOLO目標(biāo)分類在教學(xué)和命題中的應(yīng)用

當(dāng)今紙筆考試，情境化命題已成必然，可以肯定地說：無情境，不命題.打開人教版新教材，幾乎每一節(jié)內(nèi)容的前面都是通過情境引出問題，然后展開學(xué)習(xí)的，可見情境的重要性.故教學(xué)中也可以這樣說，無情境，不教學(xué).良好的情境應(yīng)基于生活實(shí)際，緊扣教學(xué)內(nèi)容、緊扣課標(biāo)、符合學(xué)生認(rèn)知能力、具有層次性、感知性、探究性、開放性和創(chuàng)新性.

另外，布魯姆目標(biāo)分類能讓教師從認(rèn)知能力角度去掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于針對性地去提升學(xué)生的認(rèn)知能力；SOLO目標(biāo)分類能讓教師從知識和方法的層級去命制不同質(zhì)量水平的題目，通過試題的分析也能有效地提升學(xué)生的認(rèn)知能力，從而到達(dá)落實(shí)物理核心素養(yǎng)的目標(biāo).所以教師應(yīng)加深對這兩個理論的學(xué)習(xí)，并用于實(shí)踐，指導(dǎo)教學(xué).