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摘 要：中国高考评价体系明确要求考查学生的关键能力，高中物理关键能力包含了“科学思维”和“科学探究”中的主要内容，也是物理核心素养的重要组成部分.新的物理高考加大了关键能力的考查力度，有必要对其深度剖析和解读，以便更好地引导物理教学.
关键词：高考试题;关键能力;推理论证能力;实验探究能力;创新能力
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）17-0052-04
基金项目：北京市物理学会课题“过程教学导向下的思维发展型课堂建构”（项目编号：WLXH202097）.
作者简介：田成良（1974-），男，山东人，本科，中学高级教师，中学特级教师，硕士生导师，物理教研员，研究方向：物理思维课堂、物理科学方法教育、课堂教学艺术等.
1 关键能力解读
1.1 课程标准中的关键能力
《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出了发展学生学科核心素养的要求，其中“物理观念”代表知识的内化，是其他核心素养的基础，“科学思维”和“科学探究”是关键能力，“科学态度与责任”是必备品格.课程标准明确指出“科学思维”和“科学探究”包含的要素是构建物理科考试关键能力的重要基础.将“科学思维”中的科学推理、科学论证合并为“推理论证能力”;在“模型建构”“质疑创新”的基础上，提出“模型建构能力”和“创新能力”;将物理学科所要求的实验能力与科学探究整合为“实验探究能力”;“理解能力”主要对应学科素养中的“物理观念”，强调对于物理概念、规律的深度理解与灵活应用[1].
基于以上整合，物理学科考试提出理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力五大关键能力，具体如图1所示.五大关键能力既是对课程标准中关键能力的具体化，也是对以前物理学科考试大纲中提出的物理能力的继承与发展，是根据物理教学实际和时代发展要求提出的新的能力.
1.2 高考评价体系中的关键能力
高考评价体系中的关键能力指即将进入高校的学习者在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时，高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力.它是符合高水平人才培养体系所必需、适应时代要求并支撑其终身发展的能力，是培育核心价值、发展学科素养所必须具备的能力基础.包含3种能力群：即知识获取能力群;思维认知能力群;实践操作能力群[2].
1.3 二者关系
物理学科考试提出的5种能力与高考评价体系的关键能力群匹配度很高，其中理解能力属于知识获取能力群，模型建构能力、推理论证能力和创新能力属于思维认知能力群，实验探究能力属于实践操作能力群.具体关系如图2所示.
2 关键能力考查
2.1 理解能力
“理解能力”是指理解知识的意义，把握物理情境的本质特征，能将知识与情境联系起来，并运用已有的知识和方法解决问题的能力.具体包括：理解物理概念和规律的确切含义，明确其适用对象、适用条件和适用范围，清楚地认识其表达形式;能领会物理概念和规律所涉及的基本思想和方法，并能正确选用物理概念和规律进行综合解决问题[3].
例题1 （2021全国乙卷 14题）如图3所示，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦.用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动.在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统
A.动量守恒，机械能守恒
B.动量守恒，机械能不守恒
C.动量不守恒，机械能守恒
D.动量不守恒，机械能不守恒
评析：答案选B，本题主要结合具体的问题情景，考查学生对动能和动量守恒等物理规律的理解，以及动能和动量守恒条件的判断，体现了理解能力的考查.由于本系统所受合外力为零，系统动量守恒;只有重力或弹力做功，机械能守恒，根据系统受力情况与各力做功情况依据动量守恒与机械能守恒的条件分析答题.
另外，第22题考查小球做平抛运动的实验，在分析处理数据时应将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向匀变速直线运动进行处理，结合题干给出的时间及图中位移的数据进行求解，重点考查平抛知识的应用和理解，也体现了理解能力的考查.
2.2 模型建构能力
“模型建构能力”是指针对物理现象抽象出其主要特征，通过类比、想象等方法建构物理模型，并能用物理语言进行描述，在實际问题中能运用物理模型解决问题的能力.具体要求如下：理解常见的研究对象、物理状态、物理过程等物理模型建立的条件;在较复杂的实际问题中，能识别并选用恰当的物理模型解决问题[3].
例题2 （2021全国乙卷 18题）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图4所示.科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU （太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞.这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖.若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为
A.4×104M B.4×106M
C.4×108M D.4×1010M
解答：设地球的质量为m，地球到太阳的距离为r=1AU，地球的公转周期为T=1年;由万有引力提供向心力可得：GMmr2=mr4π2T2，解得：M=4π2r3GT2.
对于S2受到黑洞的作用，椭圆轨迹半长轴R=1000AU，根据图中数据结合图像可以得到S2运动的半周期（T′2）为8年，则周期为T′=16年，根据开普勒第三定律结合万有引力公式可以得出：M黑=4π2R3GT′2，因此有：M黑=R3T2r3T′2M，代入数据解得：M黑≈4×106M，故B正确，ACD错误. （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;
（3）导体框匀速运动的距离.
评析：本题是电磁感应与力学相结合的一道综合题，物理过程复杂，用到的物理规律也很多，涉及审题分析、寻找研究对象、针对具体的过程写出表达式，难度较大，对能力考查有很高要求.根据题意分析清楚金属棒与导体框的运动过程与受力情况是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、E=BLv、闭合电路的欧姆定律与安培力公式、平衡条件与运动学公式即可解题.本题具有很强的综合性，解答本题需要较高的创新能力，试题具有很好的区分度，能把不同层次的学生区分开.
另外，本卷第16题考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，需要画出粒子的轨迹图，然后由几何关系求出轨迹圆半径和磁场圆半径之间的关系，最后由洛伦兹力提供向心力求出速度，根据速度之比等于半径之比求出粒子两次的入射速度之比.这体现了根据已有知识解决实际问题的创新能力考查.33题考查复杂的理想气体问题，学生要根据条件气体温度不变和等温变化，求出玻璃管内被封闭气体的状态参量，应用玻意耳定律分析答题，也体现了创新能力考查.
3 问题与建议
3.1 丰富试题情境
试题情境是落实核心素养考查的载体，是深化新时代物理考试内容改革的重要突破口.教学中应紧密联系科技、生活、体育、军事等热点事件，创设真实问题情境，不仅考查学生在真实情境中解决问题的能力，还能培养科学精神，引领爱国主义等价值教育.另外，积极利用教材中的素材，创设学生比较熟悉的学习情境，创新试题设问的方式，也能很好地促进学生思维能力的发展.本试卷中生活情境类试题比例相对较少，不能较好地体现学生问题分析、问题解决能力.适当增加生活情境试题的数量，能促进落实高考评价体系的要求.
3.2 强化思维过程
发展学生的科学思维能力是教学的核心，也是新课标和新高考的明确要求.教学中要改变以往只注重知识结论，不注重学习过程的现象.科学思维的发展离不开好的学习过程，聚焦主干或核心知识，创设真实情景，注重用问题引领思维发展的意识，强化问题分析和问题解决的过程，突出用主干知识解决实际问题的能力，加强知识的深层理解与综合应用.从而落实模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等关键能力的发展.
3.3 注重基础性考查
高考评价体系重视对基本概念、基本规律的理解和掌握，夯实学科基础：能从不同视角来思考问题，促进学生物理观念的形成与发展;有意识地引导学生运用科学方法分析问题、解决问题，并将其内化为自身的思维方式，提高学生解决问题的能力.本试卷中对“四翼”的考查，体现基础性不够，综合性和创新性试题数量较多，试卷整体难度偏大，不利于学生学习兴趣的激发，自信心的树立.建议增加基础性试题的数量，体现试题的层级性和梯度性，会更利于人才的选拔，更好地引导和服务教学.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[2]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.
[3]张春丽.对“基于高考评价体系的五种关键能力”含义界定的尝试[J].物理教學探讨，2020，38（06）：41-45.
（收稿日期：2021-06-20）
关键词：高考试题;关键能力;推理论证能力;实验探究能力;创新能力
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）17-0052-04
基金项目：北京市物理学会课题“过程教学导向下的思维发展型课堂建构”（项目编号：WLXH202097）.
作者简介：田成良（1974-），男，山东人，本科，中学高级教师，中学特级教师，硕士生导师，物理教研员，研究方向：物理思维课堂、物理科学方法教育、课堂教学艺术等.
1 关键能力解读
1.1 课程标准中的关键能力
《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出了发展学生学科核心素养的要求，其中“物理观念”代表知识的内化，是其他核心素养的基础，“科学思维”和“科学探究”是关键能力，“科学态度与责任”是必备品格.课程标准明确指出“科学思维”和“科学探究”包含的要素是构建物理科考试关键能力的重要基础.将“科学思维”中的科学推理、科学论证合并为“推理论证能力”;在“模型建构”“质疑创新”的基础上，提出“模型建构能力”和“创新能力”;将物理学科所要求的实验能力与科学探究整合为“实验探究能力”;“理解能力”主要对应学科素养中的“物理观念”，强调对于物理概念、规律的深度理解与灵活应用[1].
基于以上整合，物理学科考试提出理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力五大关键能力，具体如图1所示.五大关键能力既是对课程标准中关键能力的具体化，也是对以前物理学科考试大纲中提出的物理能力的继承与发展，是根据物理教学实际和时代发展要求提出的新的能力.
1.2 高考评价体系中的关键能力
高考评价体系中的关键能力指即将进入高校的学习者在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时，高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力.它是符合高水平人才培养体系所必需、适应时代要求并支撑其终身发展的能力，是培育核心价值、发展学科素养所必须具备的能力基础.包含3种能力群：即知识获取能力群;思维认知能力群;实践操作能力群[2].
1.3 二者关系
物理学科考试提出的5种能力与高考评价体系的关键能力群匹配度很高，其中理解能力属于知识获取能力群，模型建构能力、推理论证能力和创新能力属于思维认知能力群，实验探究能力属于实践操作能力群.具体关系如图2所示.
2 关键能力考查
2.1 理解能力
“理解能力”是指理解知识的意义，把握物理情境的本质特征，能将知识与情境联系起来，并运用已有的知识和方法解决问题的能力.具体包括：理解物理概念和规律的确切含义，明确其适用对象、适用条件和适用范围，清楚地认识其表达形式;能领会物理概念和规律所涉及的基本思想和方法，并能正确选用物理概念和规律进行综合解决问题[3].
例题1 （2021全国乙卷 14题）如图3所示，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦.用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动.在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统
A.动量守恒，机械能守恒
B.动量守恒，机械能不守恒
C.动量不守恒，机械能守恒
D.动量不守恒，机械能不守恒
评析：答案选B，本题主要结合具体的问题情景，考查学生对动能和动量守恒等物理规律的理解，以及动能和动量守恒条件的判断，体现了理解能力的考查.由于本系统所受合外力为零，系统动量守恒;只有重力或弹力做功，机械能守恒，根据系统受力情况与各力做功情况依据动量守恒与机械能守恒的条件分析答题.
另外，第22题考查小球做平抛运动的实验，在分析处理数据时应将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向匀变速直线运动进行处理，结合题干给出的时间及图中位移的数据进行求解，重点考查平抛知识的应用和理解，也体现了理解能力的考查.
2.2 模型建构能力
“模型建构能力”是指针对物理现象抽象出其主要特征，通过类比、想象等方法建构物理模型，并能用物理语言进行描述，在實际问题中能运用物理模型解决问题的能力.具体要求如下：理解常见的研究对象、物理状态、物理过程等物理模型建立的条件;在较复杂的实际问题中，能识别并选用恰当的物理模型解决问题[3].
例题2 （2021全国乙卷 18题）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图4所示.科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU （太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞.这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖.若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为
A.4×104M B.4×106M
C.4×108M D.4×1010M
解答：设地球的质量为m，地球到太阳的距离为r=1AU，地球的公转周期为T=1年;由万有引力提供向心力可得：GMmr2=mr4π2T2，解得：M=4π2r3GT2.
对于S2受到黑洞的作用，椭圆轨迹半长轴R=1000AU，根据图中数据结合图像可以得到S2运动的半周期（T′2）为8年，则周期为T′=16年，根据开普勒第三定律结合万有引力公式可以得出：M黑=4π2R3GT′2，因此有：M黑=R3T2r3T′2M，代入数据解得：M黑≈4×106M，故B正确，ACD错误. （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;
（3）导体框匀速运动的距离.
评析：本题是电磁感应与力学相结合的一道综合题，物理过程复杂，用到的物理规律也很多，涉及审题分析、寻找研究对象、针对具体的过程写出表达式，难度较大，对能力考查有很高要求.根据题意分析清楚金属棒与导体框的运动过程与受力情况是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、E=BLv、闭合电路的欧姆定律与安培力公式、平衡条件与运动学公式即可解题.本题具有很强的综合性，解答本题需要较高的创新能力，试题具有很好的区分度，能把不同层次的学生区分开.
另外，本卷第16题考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，需要画出粒子的轨迹图，然后由几何关系求出轨迹圆半径和磁场圆半径之间的关系，最后由洛伦兹力提供向心力求出速度，根据速度之比等于半径之比求出粒子两次的入射速度之比.这体现了根据已有知识解决实际问题的创新能力考查.33题考查复杂的理想气体问题，学生要根据条件气体温度不变和等温变化，求出玻璃管内被封闭气体的状态参量，应用玻意耳定律分析答题，也体现了创新能力考查.
3 问题与建议
3.1 丰富试题情境
试题情境是落实核心素养考查的载体，是深化新时代物理考试内容改革的重要突破口.教学中应紧密联系科技、生活、体育、军事等热点事件，创设真实问题情境，不仅考查学生在真实情境中解决问题的能力，还能培养科学精神，引领爱国主义等价值教育.另外，积极利用教材中的素材，创设学生比较熟悉的学习情境，创新试题设问的方式，也能很好地促进学生思维能力的发展.本试卷中生活情境类试题比例相对较少，不能较好地体现学生问题分析、问题解决能力.适当增加生活情境试题的数量，能促进落实高考评价体系的要求.
3.2 强化思维过程
发展学生的科学思维能力是教学的核心，也是新课标和新高考的明确要求.教学中要改变以往只注重知识结论，不注重学习过程的现象.科学思维的发展离不开好的学习过程，聚焦主干或核心知识，创设真实情景，注重用问题引领思维发展的意识，强化问题分析和问题解决的过程，突出用主干知识解决实际问题的能力，加强知识的深层理解与综合应用.从而落实模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等关键能力的发展.
3.3 注重基础性考查
高考评价体系重视对基本概念、基本规律的理解和掌握，夯实学科基础：能从不同视角来思考问题，促进学生物理观念的形成与发展;有意识地引导学生运用科学方法分析问题、解决问题，并将其内化为自身的思维方式，提高学生解决问题的能力.本试卷中对“四翼”的考查，体现基础性不够，综合性和创新性试题数量较多，试卷整体难度偏大，不利于学生学习兴趣的激发，自信心的树立.建议增加基础性试题的数量，体现试题的层级性和梯度性，会更利于人才的选拔，更好地引导和服务教学.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[2]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.
[3]张春丽.对“基于高考评价体系的五种关键能力”含义界定的尝试[J].物理教學探讨，2020，38（06）：41-45.
（收稿日期：2021-06-20）