重视核心素养考核突出科学思维能力

徐岩 李长辉

摘 要：本文分析了2019年北京高考理综卷第24题及其答案，从核心素养角度对试题和一线教学两个方面进行了反思，为教学备考提供了一些启示.

关键词：核心素养;建模;思想方法

研究方向：中学物理学科教学.  第24 题以生活中的“雨滴下落”为切入点，以日常生活情境为模型，以核心素养为导向，要求考生利用物理观念，通过科学思维，运用恰当的方法，对雨滴下落的过程进行分析求解，其中涉及变加速运动和匀加速运动，有效地考查了学生的科学建模能力.解题中运用了动能定理、牛顿运动定律、动量定理等规律，强化了对运动和相互作用、能量和动量等物理学基本观念的认识，题目还涉及了牛顿力学多方面内容，综合性强，较好地考查了考生的科学思维能力.

1 试题与解析

【评析】

本题紧扣考试大纲和新课标标准，考查学生对基本概念、基本规律和基本方法的掌握情况，考察学生将生活情境转化为物理模型的能力、利用物理观念与科学思维，对研究对象进行综合分析的能力，以及解决综合问题的能力，对发展学生的物理学科核心素养起到了很好的促进作用.

1.1 物理观念视角

物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础.

本题以雨滴下落这一自然现象为素材背景，考察了学生对于自由落体运动（不计空气阻力时雨滴无初速的下落）和变加速直线运动（空气阻力不可忽略时雨滴无初速的下落）的认识，需要学生通过运动与相互作用和能量的观点进行分析，将雨滴下落这一自然现象进行提炼和升华.

1.2 科学思维视角

科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力和品格.本题注重回归物理学科本质，强调学科思想和研究方法的考察，突出学科关键能力的考察.

1.2.1 本题充分考察了考生的模型建构能力

在物理核心素养中明确提出培养学生构建理想模型的意识和能力.在高中物理的学习中离不开物理模型的构建，物理模型的构建过程体现了学生的科学逻辑思维过程.本题先后涉及了两种模型：

一是第（2）问将雨滴简化为球体模型，求其下落的终极速度.这一部分体现了高考“稳中求进”的“稳”，把物体简化成球形在高中物理中力学、电学、热学等都有体现.比如力学中研究卫星围绕中心天体的圆周运动时，把中心天体简化为球形;在电学中研究密立根油滴实验时，把油滴简化为球形;在热学中用油膜法估测分子的大小时，把分子看成球形.这些都体现了物理学习中构建模型是科学思维的第一步，体现了抓住主要矛盾忽略次要矛盾的思想.

二是第（3）问将雨滴简化为圆盘模型，证明其下落过程中的阻力与速度平方成正比.这一部分体现了高考“稳中求进”的“进”，将雨滴简化为圆盘模型对学生来说十分新颖，考察了学生是否能将较复雜的实际问题中的对象和过程转换成物理模型.如果学生程度较好，能够正确运用科学思维方法进行分析，可以得到空气分子与圆盘碰撞过程中，在Δt时间内，与圆盘碰撞的空气分子质量的求法实际上与我们平时课上讲的流体模型有异曲同工之妙.所以，圆盘模型既新颖又有迹可循，很好地考查了考生的科学思维能力.

1.2.2 本题巧妙考察了宏观微观结合的思想方法

物理学有宏观和微观两个视角，在很多问题当中都可以从两个视角去研究或思考问题.但它们是彼此密切联系，又是相辅相成的.比如热学就是联系宏观世界和微观世界的一座桥梁，在研究气体的压强这一宏观量时，我们也从微观的角度做解释，即气体对器壁的压强是由于气体分子对器壁的碰撞产生的，理想气体的压强是理想气体分子在单位时间内作用在单位面积上的冲量的统计平均值.再比如学习带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，也要让学生理解它是通电导线在磁场中所受安培力的微观表现，并能够从安培力的表达式和电流的微观表达式推导出洛伦兹力的表达式，同时安培力和洛伦兹力的方向都可以用左手定则来判定;也就说明安培力和洛伦兹力本质是一样的，只是宏观微观角度不同.本题将宏观的空气阻力与微观视角的空气分子与圆盘碰撞相结合，把空气阻力产生的原因用空气分子与雨滴圆盘碰撞受力来解释，很好地体现了宏观与微观相结合的思想方法.

1.3 科学探究视角

科学探究是一种科学学习的主要方式，是形成其它物理核心素养的主要途径.其中分析论证是指学生能够基于证据得出结论并作出解释.本题很好地考察了考生的科学分析论证能力.比如第2问，从物理公式和图象两个角度考察了考生的科学分析论证能力.学生通过a得出的关系式对图象做出正确判断，通过分析不计空气阻力时无初速下落的v-t图线，斜率大于①图线.

1.4 科学态度与责任视角

在核心素养中明确提出，培养学生正确认识科学的本质，实事求是，不迷信权威.本题考察推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式和推导雨滴下落终极速度与雨滴大小的关系，就是为了引导学生理解“雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒（若不考虑空气阻力，雨滴下落的速度将达到几百米每秒）”和“雨滴越大，下落速度越快”这些事实是有科学根据的，而且可以分析推导得出的，而不是人云亦云，无根无据的.

2 教学启示

2.1 注重物理思想方法教育

新高考越来越注重物理思想方法的考查，让学生不仅仅只停留在静态知识学习的表面，利用科学方法教育，培养学生的科学思维和科学探究能力.例如，在学习楞次定律时，要让学生亲历实验探究过程，观察N极和S极插入或拔出线圈时感应电流的方向，归纳总结出楞次定律.有的教师为了让学生做题方便，给学生总结了二级结论“增反减同，来拒去留”，学生在做题当中对这个二级结论反复加强记忆，而对于楞次定律的本质和规律的得出反而印象不那么深刻，这样就有些本末倒置了.我们一线教师要让学生经历问题解决的过程，引导学生像科学家那样思考问题，感悟解决问题所采用的科学方法的巧妙，让学生养成良好的思维习惯，形成实事求是的科学态度.

2.2 注重模型构建能力的培养

构建物理模型是发展学生科学思维的重要途径，面对复杂问题往往无法解决，只有忽略次要因素，才能找到问题解决的突破口，从原始问题到物理模型的建构，这中间的桥梁便是学生的知识和能力及学科核心素养的体现，经历模型建构的过程，才能体会理论和实践之间的差异，理解建立物理模型的意义.

2.3 构建知识体系形成物理观念

备考复习中，应注重对知识的梳理和提炼，对知识点进行整合，形成知识链条与知识网络，这样才能形成物理观念，养成用大概念解决问题的意识，真正促进学生思维的发展.运动与相互作用观、能量观、宏观微观角度都是需要让学生掌握的，在平时的教学和考前复习中，要求教师摒弃偏题、难题、怪题，以基础知识和基本技能为根本，形成主干知识大概念，逐步提升学生的学习能力和创新能力，从而培养其终生学习的能力.

参考文献：

[1]田成良，李宝才.密切联系生活 聚焦核心素养——2018年高考理综新课标卷Ⅰ物理第24题评析[J].中学物理参考，2018，47（15）：21-23.