高中物理学科核心素养与高考五种能力要求的关系

                      洛阳高级中学                  张标

学生发展的核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。研究学生发展的核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。

一、高中物理学科核心素养

高中物理学科的核心素养分四个维度：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。

1.物理观念是学生在学习物理知识的过程中，逐步内化的从物理学角度出发对客观世界的概括性认识。

2.科学思维是以物理学视角认识客观事物本质属性、内在联系的方式；是基于经验事实的抽象概括，具体运用推理论证等科学思维方法的过程；是基于事实证据和科学推理进而提出创造性见解的能力与品质。

3.科学探究是学生在类似于科学家探索自然规律的探究行为过程中形成的综合性能力，因而其表现在学生进行探究活动中，并在活动中得到发展。

4.科学态度与责任包含两层含义。一层是指能认识科学是基于证据的解释，随着证据的不断更新迭代，科学也随之动态发展，树立正确的科学本质观，形成应有的科学态度；另一层，科学态度与责任是在理解物理与技术、社会、环境关系的基础上形成的科学态度和社会责任感。物理学与日常生活联系紧密，推动着现代科学技术的发展，极大的改善人类的生活，但也随之带来了一系列如温室效应，能源危机，就业等问题。

二、高考对物理能力的要求

根据物理学科的特点对物理能力提出了五个方面的要求：理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力以及实验能力。五种能力的具体含义，如下所示：

1.理解能力

理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件以及它们在简单情况下的应用；能够清楚地认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表达）；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。

2.推理能力

能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。推理能力是学习物理、研究物理过程中不可缺少地一种重要能力。在推理思维过程中往往会发现问题、提出问题，从已有的理论出发，进行合乎逻辑的推理，可以得出尚未被人们发现的重要结论，结论一旦被实验证实，可变成新的发现；若得出的结论被实验否定，则有可能修正原有的理论甚至提出新理论。这类例子在物理学的发展史中是很多的。物理学中推理的每一步，都要以理论和事实为依据，同时进行逻辑思维，绝对不能凭空臆造或作出不合逻辑的推理。因此，深刻理解和熟悉各种基本概念和基本规律，认真分析事实，是进行推理的前提和基础。重视推理能力的培养将有助于对物理内容的理解达到融会贯通的境界。根据已知的知识和条件，对物理问题进行推理，得出正确结论，以及把逻辑推理的论证过程简明正确的表达出来，是培养学生推理能力的很好的方法。

3．分析综合能力

能够独立地对所遇到的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出起重要作用的因素及有关条件；能够把一个较复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。

4．应用数学处理物理问题的能力

能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。物理学与数学有着密切的关系。从物理学的发展史看，物理学的发展是离不开数学的，有了一种适合表述物理的数学工具，不仅能有力地促进物理学的发展，还能使物理规律以更加清晰、简洁的方式表示出来。不论是在学习物理的过程中，还是应用物理知识解决问题的过程中，或多或少总要进行数学推导和数学运算。处理的问题越高深，应用的数学一般也会越多。凡是中学阶段学到的数学，如几何、三角、代数、解析几何，都可能成为解高考物理试题中的数学工具。

5．实验与探究能力

能够独立地完成“考试内容与要求”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制订解决问题的方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器处理问题，包括简单的设计性实验。

三、物理学科核心素养与高考五种能力之间的关系

物理学科核心素养与高考对五种能力的要求并不矛盾，而是相辅相成的关系，比如对理解能力的考察，就是对物理观念的考察；对推理能力的考察，就是对物理观念、科学思维、科学探究的考察；对分析综合能力的考察，就是对物理观念、科学思维、科学探究的考察；对应用数学处理物理问题能力的考察，就是对物理观念、科学思维的考察；对实验能力的考察，就是对科学思维、科学探究、科学态度与责任的考察。

四、在课堂练习中如何提高学生物理学科核心素养，提高五种能力

1.设计似是而非的习题，帮助学生理解概念

教师在课堂练习时可以设计一些似是而非的题目，让学生辨析，例如：如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、E_k、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有(　　)

A．T_A>T_B    B．E_kA>E_kB   C．S_A＝S_B   D.＝

学生在学习了开普勒第二定律后很容易选择C，没有明白要在同一轨道上的的卫星才适用。

2.设计相似的物理习题，帮助学生提高推理能力

教师在课堂练习时可以设计一些相似的物理题目，让学生推理，从而提高学生的推理能力。例如：某同学利用如图所示的装置“探究动能定理”．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．实验时，测出光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，钩码质量为m.对于上述实验，下列说法正确的是______．

A．滑块的加速度与钩码的加速度大小相等

B．弹簧测力计的读数为滑块所受合外力

C．实验过程中钩码处于超重状态

D．钩码的总质量m应远小于滑块和遮光条的总质量M

学生在听教师讲解放在水平面上的小车通过定滑轮被一个物体拉动后，拉力要等于物体的重力，条件是小车的质量要远远大于物体的质量已经深入人心，因此很容易选择D。

3.设计与现代科技相结合的习题，帮助学生提高分析综合能力

在课堂练习时，教师可以设计与现代科技相结合的习题，从而帮助学生提高分析综合能力，例如：磁流体发电是一项新兴技术．磁流体发电机两极板间的距离为l，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U为多少？通过与现代科技相结合的习题的处理，激发学生的学习兴趣，让学生明白物理来源于生活又要解决生活中的问题。

4.设计简单情景的习题，帮助学生应用数学处理物理问题的能力

课堂练习由于时间比较紧张，因此教师可以通过变式练习设计简单情景的习题，提高学生应用数学处理物理问题的能力。例如：如图所示，水平放置的半圆槽，半径为R，一个小球从球心处以速度v水平抛出，不计空气阻力．求：小球的初速度为多大可以使球撞击槽面的速度最小，求此初速度和撞击的最小速度。

解：设撞击点与球心连线和水平方向的夹角为θ，则Rsinθ＝gt²，Rcosθ＝v₀t.由此得v＝g²t²＝2gRsinθ，v＝，所以v²＝2gRsinθ＋，由基本不等式得：当sinθ＝时，v_min＝.此时v₀＝。此题情景比较简单，是个平抛运动的例子，要归纳到关于速度与角度的一个函数，再求极值。对于学生数理结合困难是比较大的。

5.设计变式实验，帮助学生提高实验能力

高考的实验题往往是在原有的实验基础上做出变化，再来考察学生。因此在课堂练习时教师要对实验做出变化，从而帮助学生提高实验能力。例如：某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔE_p与动能变化大小ΔE_k，就能验证机械能是否守恒．

下表为该同学的实验结果：

他发现表中的ΔE_p与ΔE_k之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．

解：不同意，因为空气阻力会造成ΔE_k小于ΔE_p，但表中ΔE_k大于ΔE_p。此题考察了验证机械能守恒定律实验。平时的实验强调了由于阻力的作用会造成ΔE_k小于ΔE_p，因此学生会似是而非认为是对的。

提升学生的核心素养是个系统工程，要各个学科共同努力，各个教学阶段想办法，以上仅仅是针对高考对学生的能力要求，从课堂练习这一小块做出研究小结。