高考物理命题如何体现学科素养的导向作用

蒋炜波 赵坚

摘 要：在高考评价体系的“四层”考查内容中，学科素养起着导向作用，统领关键能力和必备知识的考查，学科素养的考查直接回应了高考评价体系中服务选材的核心功能.本文在高考评价体系的学科素养考查内容基础上，梳理了高考物理学科素养内涵，并结合2019年的高考试题，分析了学科素养的导向作用是如何在物理学科高考命题中具体体现的.

关键词：高考评价体系;物理学科素养;高考命题;导向作用

文章编号：1008-4134（2020）11-0061中图分类号：G633.7文献标识码：B

立德树人是高考的根本任务，核心价值则直接体现了高考立德树人的根本，为人才的培养指明了方向.那么具体需要培养人才的哪些素养才能真正培养德智体全面发展的社会主义建设者和接班人呢？服务选材的高考核心功能正面回答了这个问题.

在高考評价体系“四层”考查内容中，学科素养直接回应了服务选材的高考核心功能，承接着核心价值的落实，统领着关键能力和必备知识的考查.

物理作为高考的考查学科之一，学科素养的内涵又是什么呢？本文在高考评价体系的学科内容基础上，梳理了高考物理学科素养的内涵，并结合2019年的高考试题，分析了学科素养的导向作用是如何在物理学科高考命题中具体体现的.

1 高考物理学科素养的内涵

学科素养是学生在面对生活实践或学习探索问题时，能够在正确的思想价值观念指导下，合理运用科学的思维方式方法，有效地整合学科相关知识，运用学科相关能力，高质量地认识问题、分析问题和解决问题的综合品质[1].高考评价体系中的学科素养融会了国家课程标准中的核心素养要求和高校人才选拔要求中的素养内涵（如图1）.

高考物理学科素养的内涵源于高考评价体系的学科素养，是高考评价体系学科素养在物理学科的具体内化，与2017年版《普通高中物理课程标准》提出的核心素养基本一致.物理科考试的学科素养需要结合测评规律，在考试实践中不断丰富完善，以更好地促进学生素养的养成与发展[3].物理学科素养主要分为三个部分：物理学习掌握过程中需要的品质;物理实践探索过程中需要的品质;物理学习实践过程中需要的思维.

1.1 物理学习掌握过程中需要的品质

个体的学习需要经历输入、加工和输出三个阶段，相应地在考试答题过程中，学生也需要经历这三个阶段.物理学习掌握过程针对的是个体学习的输入过程，考试中通过试题情景可以有效评价学习者在这一过程中的品质.

学习者首先需要从情境中提取有用的信息，既包括文字、符号、图像、数据、表格等信息呈现形式，也包括情景模型、理想条件、特殊规则等各种信息呈现环境，还包括一些情景中默认的隐含信息.

在提取信息以后，学习者需要对信息进行适当处理，需要将获取的信息进行梳理整合，形成有一定关联的模块系统.最后，学习者需要调动起自己头脑中的已有认知，将整理后的信息模块融入其中，以便对信息进行判断识别和分类处理，最后在融会整合的信息体系中寻找到解决问题的路径和关键.

1.2 物理实践探索过程中需要的品质

物理实践探索过程针对的是个体学习的输出过程，即在考试答题过程中，学生需要利用各种方式呈现所解决的试题情景问题的最终结果，命题者可以在这一过程中有效地评价学习者的品质.

学习者需要准确地表达阐述最终的结果，包括使用文字、符号、图像、数据、表格等呈现形式，也包括具体的推导演算过程和分析判断依据，以及最终所得结论及其适用条件等等.学习者表达的过程是否简洁、逻辑是否清晰、步骤是否齐全、讨论是否完善、操作是否恰当、结果是否正确，都是评价学习者在实践探索过程中品质高低的参考依据.

1.3 物理学习实践过程中需要的思维

学习者在信息获取、加工处理和输出使用的过程中，都需要内在的思维来支撑.这一思维过程较为抽象，高考中的物理学科命题无法直接展现学生的思维，但是学生必须具备解决问题的完整思维品质才能够完成答题.

学习者在信息处理过程中需要充分分析信息数据的内在关联，迅速判断试题情景所属的认知模块.需要通过试题情景迅速建立起物理模型，并迅速调动相应的学习认知以备使用.综合运用联想迁移、引申类比等方法找到解决问题的途径，合理地进行演算、推理、论证，最终创造性地、多元性地解决问题，并且能够对结果进行分析判断，去伪存真.

2 物理学科素养导向作用在高考命题中的具体体现

高考命题是终结性选拔命题，不是过程性诊断命题，因此高考命题只需要考查出学生会不会，而不用寻找出学生哪里不会以及为什么不会.但这一点并不意味着无法对学生的物理学科素养实现考查评价，反而可以通过调整试题情景，让学生必须调动完备的学科素养来统领关键能力和必备知识，最终解决问题，从而隐性地增加学科素养的权重，以达到评价目的.本文以2019年物理高考全国卷试题为例，分析物理学科素养的导向作用在命题中的具体体现.

2.1 丰富的信息呈现

既然需要体现学科素养的导向作用，评价学生的物理学科素养，那么信息的提取、加工和整合就不可避免，因此试题需要有足够丰富的信息呈现形式，而不能只是单一的文字方式.这里将信息呈现分成文字、数字、符号、情景图、数据图、数据表、隐含信息，然后分别对2019年三套全国卷物理试题进行分析，其统计结果见表1、表2和表3.

从分析数据表可以看到，三套全国卷物理试题中都没有使用数据表格呈现信息，其余6项信息呈现方式在每一套试题中都全部出现了.此外，信息呈现方式还有以下一些特点.

全国Ⅰ卷一共出现了62次数据呈现频次，全国Ⅱ卷一共70次，全国Ⅲ卷一共55次.显然全国Ⅱ卷在信息呈现方面最为丰富.

全国Ⅱ卷是三套试卷中信息呈现最为均衡的，全国Ⅰ卷和全国Ⅲ卷在利用坐标呈现数据图方面出现的频次（分别为4次和3次）远低于全国Ⅱ卷（9次）.

全国Ⅰ卷和全国Ⅲ卷都出现了纯文字试题，尤其是全国Ⅲ卷，纯文字试题数量达到了3个，相比较而言，全国Ⅱ卷没有出现任何纯文字试题.

对于除数据表外的其它6项数据呈现方式，三套试卷中一共有7个命题单独完整包含了这6项，其中全国Ⅰ卷有2个命题，全国Ⅱ卷有4个命题，全国Ⅲ卷有1个命题.

整体而言，全国Ⅱ卷在信息呈现方面最为丰富完整且非常均衡，充分发挥了物理学科素养的导向作用，能够很好地隐性评价学生在学习掌握过程中的学科素养，其命题方式非常符合当前高考评价体系的要求.

2.2 多元的开放命题

多元开放的命题，是指学生有较为充分的答题空间，有机会用多种方式进行输出展示，能够较为清晰地反映学生实践探索阶段的品质，能很好地体现学科素养的导向作用.

显然，选择题的题型并不适合用来命制这样的试题，因此多元开放的命题主要分布在实验题和计算题之中，2019年的三套全国卷物理试题中，有一些命题在多元开放层面做得非常到位.

例题1 （2019全国Ⅰ卷）一质量為m=2000 kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶.行驶过程中，司机突然发现前方100 m处有一警示牌，立即刹车.刹车过程中，汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图2（a）中的图线.图2（a）中，0～t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间（这段时间内汽车所受阻力已忽略，汽车仍保持匀速行驶），t1=0.8s;t1～t2时间段为刹车系统的启动时间，t2=1.3s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作，直至汽车停止，已知从t2时刻开始，汽车第1 s内的位移为24 m，第4 s内的位移为1 m.

（1）在图2（b）中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线;

（2）求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小;

（3）求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1～t2时间内汽车克服阻力做的功;从司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多少（以t1～t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度）？

例题2 （2019全国Ⅲ卷）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是.实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是.

例题1是一道计算题，这道命题给学生提供了推理演算、数据定性作图、文字表述等多种输出展示方式.例题2是一道实验题，虽然这道题在信息呈现方面只有单纯的文字，要求学生输出展示时也只能使用文字，但是正是这种单纯的文字表述反而给学生带来了不小的挑战，非常适合评价学生的物理学科素养.

2.3 层次丰富的命题

如果试题的解答过程确定，解题方法唯一，那么留给学生自主创新的空间余地就会很小，虽然这对于阅卷工作较为有利，但是实际上并不利于评价学生在学习和探索过程中的学科素养.类似地，如果试题的容错率较低，导致学生必须利用完善的思维完整地解答问题才能够得分，而无法对学生思维过程中正确的部分进行赋分，那么也不利于真实评价学生的学科素养.因此，命制层次丰富的物理试题，也是学科素养导向作用的具体体现.

例题3 （2019全国Ⅰ卷）如图3，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°角.已知M始终保持静止，则在此过程中

A.水平拉力的大小可能保持不变

B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

例题4 （2019全国Ⅲ卷）如图4，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上.t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动.运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示.下列图像中可能正确的是

例题5 （2019全国Ⅱ卷）如图5，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是

例题6 （2019全国Ⅲ卷）甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验.实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照.已知相机每间隔0.1s拍1幅照片.

（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是

A.米尺B.秒表C.光电门D.天平

（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法.

答：

（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=m/s2.（保留2位有效数字）

例题3、例题4和例题5都是多项选择题，这种命题方式给学生留下了足够的容错余地，能够对学生的不完善或者错误思维留下挽回的空间.例题6是实验题，其中第（2）问需要学生自己组织语言进行作答，学生的自主空间较大，答案层次可能出现不同，从而能够体现学生的学科素养差异.这些命题都是非常好的层次丰富的命题.

3 问题与展望

物理学科素养的导向作用在2019年高考全国卷中体现得较为丰富全面，三套全国卷物理试题虽然在学科素养导向上存在明显的差异，但是都有可圈可点之处，都切实体现了高考评价体系的考查内涵，相较而言全国Ⅱ卷在物理学科素养导向方面做得最为出色.

但是命题中也出现了一些特别的情况，比如三套物理试卷中纯文字命题的数量累计达到了4个，信息呈现形式全覆盖的命题一共只有7个，在数据图像方面全国Ⅰ卷和全国Ⅲ卷使用的频次过低.这些都不利于物理学科素养真正在高考命题中体现其导向作用.究其原因，我们认为当前针对非课改区命制的高考物理试题，由于要体现平稳过渡，同时又是终结性选拔评价考试，因此在一定程度上限制了学科素养导向作用的发挥，虽然高考在命题时已经设法利用多选题、主观题、解答题的形式进行了弥补.但是相较而言过程性诊断评价命题显然更适合体现学科素养的导向性，更符合高考评价体系的设计理念.我们有理由相信，下一步随着新高考改革的不断推进，真正体现考查物理学科素养导向作用的试题必然会逐渐在命题中给予呈现.

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]李勇，赵静宇，史辰羲.高考评价体系的基本内涵与主要特征[J].中国考试，2019（12）：7-12.

[3]程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：38-44.

（收稿日期：2020-02-02）