摘 要:本文深入分析了2023年江蘇高考物理試卷的題型結(jié)構(gòu)、知識點分布、難度水平以及試題特點,并基于試題與教材內(nèi)容的關(guān)聯(lián)情況進行分析,結(jié)合實際情況對高三學(xué)生未來的復(fù)習(xí)策略提出教學(xué)建議。
關(guān)鍵詞:江蘇高考;試題評析;教學(xué)建議
2023年江蘇高考是學(xué)生從高一開始采用2019年人教版高中物理教材(以下簡稱“教材”)進行學(xué)習(xí)的首次高考。整份試卷難度適中,不僅保持了新穎靈活的風(fēng)格,還充分體現(xiàn)了《中國高考評價體系》中“一核”“四層”“四翼”[1]的總體要求。這對于貫徹新課程理念、培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)起到了積極的引導(dǎo)作用。
1 整體情況
2023年江蘇高考物理試卷(以下簡稱“2023年江蘇卷”)共16道小題,其中包括11道單項選擇題、1道實驗題和4道計算題。整份試卷共6頁,包含大約2500字的文字描述和17個圖表。2023年江蘇卷知識點分布及難度情況如表1所示。
由表1可知,力學(xué)部分包括5道選擇題和2道計算題,共38分;電磁學(xué)部分包括2道選擇題、1道實驗題和1道計算題,共38分;熱學(xué)包括2道選擇題,共8分;光學(xué)包括2道選擇題和1道計算題,共16分。試卷未考查機械振動和機械波、動量守恒定律以及原子物理部分內(nèi)容。由于時間限制,試卷的知識點覆蓋率有所下降,但考查的內(nèi)容都是高中物理的核心知識,并且與大學(xué)課程緊密相關(guān),這體現(xiàn)了高考的選拔功能和引導(dǎo)作用。
2 試題特點
2.1 題型結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定
自2021年以來,物理試卷的題型、題量和分值一直保持穩(wěn)定。然而,在2023年,試卷中新增加1道單選題,使得題量從原來的15道增至16道。盡管有所調(diào)整,但它仍然符合江蘇省考試院在2021年公布的選擇性考試科目的試題結(jié)構(gòu)要求。整份試卷語言簡潔、圖文并茂,僅第4題和第14題未包含圖片。特別值得一提的是,選擇題部分設(shè)計得尤為言簡意賅,如例1所示。
例1 (2023年江蘇卷第3題)如圖1所示,密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中(" )。
A. 氣體分子的數(shù)密度增大
B. 氣體分子的平均動能增大
C. 單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D. 單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小
本題題干在試卷中僅有一行文字,結(jié)合圖像傳達了全部必要信息,體現(xiàn)了短小而精煉的特點,這在其他省份的高考試卷中并不常見。
此外,不同題型的考查功能有明確的分工。選擇題側(cè)重考查學(xué)生對概念規(guī)律的正確理解,對變化過程的推理分析,弱化了復(fù)雜的數(shù)值運算。在選擇題中,只有第7題需要較為復(fù)雜的定量計算,這也是江蘇卷與其他省份高考試卷的顯著區(qū)別之一。
江蘇卷中只出現(xiàn)了1道實驗題,相比之下,其他省份的試卷中則出現(xiàn)了2~3道實驗題;但江蘇卷的實驗題包含了5個小問,并附有真實實驗照片,1道題目全面考查了電學(xué)或力學(xué)實驗的原理、器材選擇、儀表讀數(shù)、方法步驟、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等實驗技能,因此具有很高的信度和區(qū)分度。盡管對重點實驗的考查略有不足,但這一不足之處在選擇題中得到了彌補。例如,2023年的第6題考查了雙縫干涉實驗,第9題考查了探究氣體等溫變化實驗,這些雖然并非重點實驗,卻增加了實驗考查的范圍。
江蘇卷的計算題在2021年至2023年中保持為4道,主要考查高中階段的核心知識和科學(xué)思維方法以及綜合處理問題的能力,每題設(shè)置的多個由易到難的小問,使不同層次的學(xué)生得到相應(yīng)的分數(shù)。
2.2 緊密結(jié)合教材內(nèi)容
2023年江蘇卷特別重視教材中的內(nèi)容,其中共有8道題目與教材內(nèi)容緊密相關(guān),具體的關(guān)聯(lián)情況統(tǒng)計如表2所示。
相比之下,高考試題的內(nèi)容更具有生動的實際意義,如例2所展示題目。
例2 (2023年江蘇卷第5題)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是(" )。
本題以太陽光射向地面的現(xiàn)象為背景,情境鮮活且貼近實際。空氣的折射率隨高度變化而變化,這一條件增加了問題的復(fù)雜性。學(xué)生需要根據(jù)題目設(shè)定的情境,將大氣層劃分為折射率不同的部分,然后應(yīng)用折射定律進行求解。
該題目既考查了物理規(guī)律,又考查了學(xué)生處理原始問題的知識遷移能力。
2.3 注重問題情境創(chuàng)設(shè)
《中國高考評價體系》指出,物理試題情境是承載“四層”考查內(nèi)容、實現(xiàn)“四翼”考查要求的載體[2],是深化新時代物理考試內(nèi)容改革的重要突破口。2023年江蘇卷就十分注重問題情境的創(chuàng)設(shè),全卷除第2題、第3題、第8題外,其他
題目均有真實的情境載體。這些情境提供了正確辨析物理概念的素材,造就了學(xué)生科學(xué)運用物理規(guī)律的機會,促進了物理學(xué)習(xí)向深層級發(fā)展,如例3、例4所示。
例3 (2023年江蘇卷第1題)電梯上升過程中,某同學(xué)用智能手機記錄了電梯速度隨時間變化的關(guān)系,如圖3所示。電梯加速上升的時段是(" )。
A. 從20.0s到30.0s
B. 從30.0s到40.0s
C. 從40.0s到50.0s
D. 從50.0s到60.0s
本題以生活中的電梯為載體,結(jié)合日常使用的智能手機,記錄了連續(xù)變化的速度—時間圖像,呈現(xiàn)出原汁原味的實際問題。這屬于生活實踐類的情境問題,具有很強的鮮活性和時代感。
例4 (2023年江蘇卷第11題)滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑,到達最高點B后返回到底端。利用頻閃儀分別對上滑和下滑過程進行拍攝,頻閃照片示意圖如圖4所示。與圖4乙中相比,圖4甲中滑塊(" )。
A. 受到的合力較小
B. 經(jīng)過A點的動能較小
C. 在A、B之間的運動時間較短
D. 在A、B之間克服摩擦力做的功較小
本題利用頻閃儀研究滑塊在斜面上的運動,巧妙地將理想化的斜面問題與實驗探究相結(jié)合,多維度地考查了學(xué)生的演繹推理能力和綜合分析能力,潛移默化地做到了理論聯(lián)系實際,全面考查了學(xué)生的知識和技能。該題屬于科學(xué)探索類的情境問題。
在2023年江蘇卷中,第13題引入了傳統(tǒng)的雜技項目“轉(zhuǎn)碟”,其中碟子邊緣形成的光環(huán)增加了情境的趣味性;第15題則以滑雪道為背景,考查了學(xué)生對運動員在斜面、水平面上的勻變速運動,以及對拋體運動的處理,這突出了物理基礎(chǔ)知識與體育運動之間的緊密聯(lián)系。
當(dāng)然,物理情境必須真實可靠。以2023年江蘇卷的第1題為例,從速度—時間圖像中可以輕易得出電梯加速上升的加速度約為0.1m/s2。然而,根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范,電梯啟動的加速度范圍應(yīng)該在0.3m/s2到1.0m/s2之間,這是為了在確保乘客的舒適度與安全性的前提下,使電梯能平穩(wěn)運行。因此,原題中的速度曲線若能夠根據(jù)這一規(guī)范進行適當(dāng)?shù)男薷?,將會更加完善?/p>
2.4 甄別科學(xué)思維能力
科學(xué)思維能力是物理學(xué)科能力的基石,也是核心素養(yǎng)的關(guān)鍵部分。2023年江蘇卷特別注重對學(xué)生科學(xué)思維能力的評估,如例5所示。
例5 (2023年江蘇卷第10題)達·芬奇的手稿中描述了這樣一個實驗:一個罐子在空中沿水平直線向右做勻加速運動,沿途連續(xù)漏出沙子。若不計空氣阻力,則圖5中能反映空中沙子排列的幾何圖形是(" )。
本題將教材中的飛機勻速運動情境[3]創(chuàng)新性地改編為罐子的勻加速運動情境,給學(xué)生帶來了既熟悉又新穎的挑戰(zhàn)。雖然學(xué)生理解題意不難,但解決問題本身卻頗具挑戰(zhàn)性。不同思維能力的學(xué)生可能會采用不同的解決方法,如分析沙子間位置關(guān)系、研究沙子與罐子的位置關(guān)系,或者通過推導(dǎo)軌跡方程、求解夾角,甚至利用相對運動作速度矢量圖等方法來求解。這些方法均能求解問題,但耗時不同。思維能力較強的學(xué)生可能會選擇以罐子為非慣性參考系,發(fā)現(xiàn)沙子實際上在做類似自由落體運動,從而迅速解決問題。本題在模型建構(gòu)、推理論證和創(chuàng)新思維方面的考查十分深入,有效區(qū)分了不同學(xué)生的思維能力水平。
2.5 實驗比重首次提高
在2021年與2022年江蘇卷中,實驗題的分值定為19分(其中選擇題4分,實驗題15分);而到了2023年,實驗題的分值增加到23分(選擇題8分,實驗題15分)。這是實驗題分值最高的一年,并且第11題涉及“頻閃照片”,與實驗也有緊密聯(lián)系。誤差分析作為每年必考的內(nèi)容,在2023年的試卷中更是成為全卷的難點。學(xué)生需要考慮電壓表的內(nèi)阻,并靈活運用串、并聯(lián)關(guān)系和歐姆定律進行較為復(fù)雜的推理,才能得出最終結(jié)果,這一設(shè)計有效地考查了學(xué)生的實驗素養(yǎng)和綜合能力。雖然第12題考查的不是教材中的分組實驗,但它是根據(jù)教材實驗改編的,涉及電路接線、量程選擇和儀表讀數(shù)等內(nèi)容,這些內(nèi)容雖然難度不大,但對于缺乏實際操作經(jīng)驗的學(xué)生來說,并不容易正確回答。這一題目無疑了給“僅重講解而輕實際操作”的教學(xué)現(xiàn)象敲響了警鐘。
2.6 試題難度有所降低
根據(jù)表1中各題的難易程度分析,容易題占40分,中等題占39分,較難題占21分。與公認的易中難3∶5∶2的比例相比,2023年的試卷較為親和。
選題題中的情境大多為學(xué)生較為熟悉的情境。以下是2021年至2023年高考對安培力考查的選擇題示例。
例6 (2021年江蘇卷第5題)在光滑桌面上將長為πL的軟導(dǎo)線兩端固定,固定點的距離為2L,導(dǎo)線通有電流I,處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導(dǎo)線中的張力為(" )。
A. BIL
B. 2BIL
C. πBIL
D. 2πBIL
例7 (2023年江蘇卷第2題)如圖6所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B。L形導(dǎo)線通以恒定電流I,放置在磁場中。已知ab邊長為2l,與磁場方向垂直,bc邊長為l,與磁場方向平行。該導(dǎo)線受到的安培力為(" )。
A. 0
B. BIl
C. 2BIl
D. 5BIl
2021年的試題沒有附圖,需要考生正確審題,判斷出軟導(dǎo)線受安培力而彎成弧形,并正確求解軟導(dǎo)線中的張力,難度較大;而2023年試題直接求導(dǎo)線的安培力,雖要避開bc部分不受安培力的陷阱,但難度顯然降低了不少。
計算題的難度也有所降低。以壓軸題為例,2021年考查“回旋加速器”與“靜電偏轉(zhuǎn)器”組合的問題,情境復(fù)雜,審題困難,3個小問均有難度;2022年考查粒子在空間呈周期性分布的勻強電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題,第(1)問稍簡單,第(2)(3)問較難,運算也較復(fù)雜。[4]2023年壓軸題如例8所示。
例8 (2023年江蘇卷第16題)霍爾推進器某局部區(qū)域可抽象成如圖7所示的模型。Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時,電子沿x軸做直線運動;入射速度小于v0時,電子的運動軌跡如圖中的虛線所示,且在最高點與在最低點所受的合力大小相等。不計重力及電子間相互作用。
(1)求電場強度的大小E。
(2)若電子入射速度為v04,求運動到速度為v02時位置的縱坐標y1。
(3)若電子入射速度在0lt;vlt;v0范圍內(nèi)均勻分布,求能到達縱坐標y2=mv05eB位置的電子數(shù)N占總電子數(shù)N0的百分比。
第(1)問與教材中的速度選擇器[5]類似,屬容易題;第(2)問需要知曉洛倫茲力不做功以及電場力做功只與y方向距離有關(guān),再結(jié)合動能定理方可解答,屬中等偏難題;第(3)問既要運用動能定理,還要結(jié)合題目所述的特定信息,得到最高點坐標y與電子初速度v的函數(shù)關(guān)系,才能得到最終結(jié)果,屬于較難題。本題表面上是研究電子在疊加場中的運動,實際上考查的是力、運動與動能定理等核心知識點,以及抽象概括、分析綜合、推理論證等思維能力。三個小問難度遞增,能夠有效區(qū)分不同水平的學(xué)生,具有很好的區(qū)分度。關(guān)于題目中“且在最高點與在最低點所受的合力大小相等”這一條件,有人認為對于采用“配速法”解題是多余的。然而,命題人可能已經(jīng)考慮到這一點。因為“配速法”是基于一階常微分非齊次方程的解法,需要學(xué)生深入理解“力的獨立作用原理”和“運動疊加原理”。高中學(xué)生即使使用了“配速法”,往往也只是了解其應(yīng)用方法而不理解其背后的原理。高考的命題意圖是鼓勵學(xué)生基于教材和《普通高中物理課程標準(2017年版2022年修訂)》進行學(xué)習(xí),而不是盲目追求高難度的拓展。
3 教學(xué)建議
3.1 切實用好教科書,融合改編教材習(xí)題
在高三復(fù)習(xí)階段,學(xué)生不應(yīng)僅依賴教輔資料,而應(yīng)更多地回歸教材,對教材內(nèi)容進行系統(tǒng)地梳理和整合,用好其中的素材。例如,教材中的飛機勻速運動問題[6],可以變化為飛機加速、減速、沿傾斜方向運動等多種情況,教師可以利用這些情況引導(dǎo)學(xué)生從不同角度進行分析,從而培養(yǎng)學(xué)生更加開闊和深入的思維方式。
3.2 關(guān)注核心知識點,培養(yǎng)科學(xué)思維方法
整張試卷涉及運動、相互作用、能量變化等核心知識的題目占比80 %左右。這些內(nèi)容雖然在教材中占比在40 %左右,卻是每年的重點和必考內(nèi)容,所以強化核心知識點的復(fù)習(xí)是考取高分的關(guān)鍵。另外,高考并非單純考查死記硬背,而是側(cè)重于考查學(xué)生的思維能力,包括假設(shè)、歸納、比較、概括、分析、綜合等思維方法的靈活運用。教師應(yīng)通過真實的問題解決情境或?qū)嶒炋骄炕顒?,為學(xué)生提供研究素材,讓學(xué)生在情境探索或?qū)嶒灢僮髦袑W(xué)會思考,領(lǐng)會方法。只有在深刻理解概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,學(xué)生才能真正提升解決問題的能力。
3.3 研究高考新變化,避免盲目題海戰(zhàn)術(shù)
在高三復(fù)習(xí)階段,很多學(xué)生都會采用刷題的方法,其目的是鞏固知識、培養(yǎng)能力。但復(fù)習(xí)更應(yīng)該重視質(zhì)量而非數(shù)量。新高考以來,江蘇卷的考查有重情境、強思維、輕運算的顯著特點,因此教師在教學(xué)中應(yīng)避免選擇過分強調(diào)數(shù)學(xué)運算能力的題目,多選包含推理、分析和綜合類型的題目。[7] 此外,頻繁地刷題可能會消耗學(xué)生的精力,導(dǎo)致情緒上的抵觸和思維上的懶惰。教師應(yīng)當(dāng)更加側(cè)重于對學(xué)生進行思維訓(xùn)練和方法指導(dǎo),鼓勵學(xué)生多思考、多歸納,從而培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和靈活應(yīng)變能力。
參考文獻
[1][2]教育部考試中心. 中國高考評價體系[M]. 北京:人民教育出版社,2019:6-8,7.
[3][6]人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書 物理 必修 第二冊[M].北京:人民教育出版社,2019:19-20,19.
[4]馬克,徐晨曦. 2021年與2022年江蘇新高考物理卷的量化對比分析與教學(xué)啟示[J]. 物理教師,2023,44(7):87-90.
[5]人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書 物理 選擇性必修 第二冊[M].北京:人民教育出版社,2020:12.
[7]于正榮,李俊成. 2013年江蘇高考物理試題評析與啟示[J]. 物理教師,2013,34(11):73-76.