浦丹宁 昆山市正仪中学
基于关键能力的初中物理综合试题分析——以苏州市近五年中考物理综合题为例
浦丹宁 昆山市正仪中学
摘要：本文通过统计与分析近五年来苏州市中考物理综合题，从中解读提升学科核心素养和关键能力的思路和方法，进一步聚焦关键能力，从命题设计方面论述苏州中考物理综合题案例。
关键词：核心素养；关键能力；中考物理；命题设计
当前教育改革的重心是以核心素养为导向，全面贯彻素质教育。学科核心素养是一种内在的品质，在应对现实情境时表现为解决问题的能力，称为物理学科关键能力。在物理学科发展过程中，物理学科关键能力支撑着学科发展的过去与未来，也是学生实现终身发展的必备能力。
一、对物理学科关键能力内涵的解读
江苏省义务教育学科核心素养与关键能力研究项目组参照高中物理核心素养，从初中生能力发展需要、学习进阶和义务教育质量监测情况等角度构建了初中物理核心素养和关键能力的体系。学科关键能力是核心素养的重要组成部分，《义务教育学科心素养·关键能力 测评与教学 初中物理》一书中指出，物理学科关键能力包括“概括理解能力”、“实验探究能力”、“实践应用能力”和“求实创新能力”四个方面。
概括理解是形成物理概念的思维过程，并对物理概念和基本规律有一个正确的认知。概括理解能力包括观察与建模、概括与推理和辨析与梳理等能力。实验探究既是认识物理的科学方法，又是认识物理问题的过程。实验探究能力包括问题与猜想、设计与操作和证据与论证等能力。实践应用是指学生利用所学物理知识解释自然现象、解决实际问题，领会“格物致知”的精神，提高学生的思维品质。实践应用能力包括分析与解释、思想与方法、反思与评价等能力。求实创新体现的是实事求是的科学态度和敢于创新的勇气。求实创新能力包括求实与质疑、迁移与创新等能力。四种能力的能力要素和行为表现归纳在表1中。
表1
能力维度
能力要素
能力表现
概括理解能力
①观察与建模
②概括与推理
③辨析与梳理
观察与信息提取、建构物理模型、抽象概括、逻辑推理、理念辨析、知识结构
实验探究能力
①问题与猜想
②设计与操作
③证据与论证
提出问题、猜想假设、设计实验、实验操作、获取证据、分析论证
实践应用能力
①分析与解释
②思想与方法
③反思与评价
分析问题、解释现象、方法选择、数学应用、自我反思、合理评价
求实创新能力
①求实与质疑
②迁移与创新
实证意识、质疑精神、迁移应用、发现创新
二、关键能力在苏州市中考物理综合题中的体现
初中学业水平测试是国家、地区制订教育决策的可靠依据，基于我国未来素质教育发展的趋势，在基础教育领域更注重核心素养与关键能力的测试，有意考核学生多方面的综合素养，重视关键能力的培养。
笔者通过对近五年（2016-2020）来苏州市中考物理综合题的收集分析，参照物理学科关键能力维度表，从题型、年份、赋分和考查关键能力四个方面进行归纳（见表2），重点关注综合题中对关键能力的要求，并依据试题侧重点的不同在样本中选取案例，从试题设计意图角度分析综合题中培养学生物理学科关键能力的具体表现。
表2
综合题型
年份
赋分
关键能力考查要求
概括推理
实验探究
实践应用
求实创新
计算综合
2019
√
2017
√
2016
√
√
实验综合
探究测量
2020
26
√
2019
26
√
2018
20
√
√
2017
22
√
2016
23
√
设计创新
2020
√
2019
√
√
2018
√
√
2017
√
2016
√
材料阅读
2020
√
√
2019
√
√
2018
√
√
2016
√
√
通过以上样本的统计与分析，发现近年来苏州市中考物理综合试题的命制有以下一些特点：
（1）综合试题以填空、简答形式呈现，一般包括定量计算、实验探究、实验创新和材料阅读题，命题素材来源丰富，创设生活化情境，注重理论与实践相结合。
（2）每年的题型和赋分基本固定，综合试题分值占全卷的比重约为36%，其中实验探究测量的分值比重较大。
（3）关键能力的考查侧重点不同。定量计算题主要考查学生的“概括分析能力”，实验探究题主要考查学生的“实验探究能力”和“求实创新能力”，材料阅读题主要考查学生的“实践应用能力”和“求实创新能力”。
三、指向学科关键能力的中考试题案例分析
笔者依据关键能力考查的侧重点在样本中选取案例，从试题设计意图角度分析综合题中培养学生物理学科关键能力的具体表现。
1.概括推理能力案例及分析
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（1）案例：（2017年第24题，6分）小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度
随时间
变化的关系图像如图所示.已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍. (g取10N/kg)
(1)在0～l0s内，水平推力 (大于/小于/等于)
阻力，阻力大小为 N.
(2)10～20s内水平推力做了多少功？
(3)10～20s内水平推力的功率多大?
（2）试题设计意图：本题从生活情境入手，图文并茂，涉及速度、二力平衡、功和功率的知识，综合性较强。在本题中，学生需要提取图象信息，与文中所给数据条件结合，观察小车在不同时间段的运动情况，并进行定量计算得出阻力的大小。在第（2）问中通过逻辑推理得出物体在做匀速运动时满足二力平衡条件，还需要结合图象计算得出10~20s物体移动的距离，进而求出水平推力所做的功与功率。本题主要考查学生的概括推理能力，涉及观察与信息提取、逻辑推理和辨析与梳理等能力。
2.实验探究能力案例及分析
（1）案例：(2018年第30题，6分)学过透镜知识后，小明实验小组在光学实验室(暗室)想对学过的知识进行深入研究，可用的器材有:光源S(视为点光源)、圆形凸透镜(直径为D)、光具座、光屏(足够大).经讨论他们决定先从测凸透镜的焦距开始.
(1)在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆，找出圆心O'.
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(2)将光源、凸透镜和光屏放在光具座上，调节它们的高度，使光源、凸透镜光心和 在同一水平直线上.
(3)固定凸透镜的位置，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动，直到光屏上的光斑 ，就可以从光具座上读出凸透镜的焦距，此时各器材在光具座上的位置如图甲所示，该凸透镜的焦距为 cm.
(4)为了验证测出的焦距值是否准确，小明提出可以左右移动光屏，若光屏上的光斑大小不变，则测出的焦距准确.若向右移动光屏，光斑变大，说明本次测出的凸透镜的焦距比真实值 .
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(5)在移动光屏的过程中，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的.于是他拆除边框直接将凸透镜固定在光具座上，进行实验验证，发现暗环仍然存在.你认为暗环是如何形成的? .若光源S在左焦点上，光屏在右焦点处，如图乙所示，请你算出此时暗环的面积等于 .
（2）试题设计意图：本题旨在引导学生提出更加深入的科学问题进行探究实验，考查内容基于课本但高于课本所学，难度上有所提升，具有很强的综合性。整个探究过程包含了“提出问题”、“设计实验”、“实验操作”和“分析论证”等环节，并在实验中发现新问题，提出猜想，再次进行实验论证，需要学生重整综合所学知识，经过逻辑推理和精确计算才能得出正确结果。本题涉及到的考点主要是实验设计与操作，以及分析论证能力。
3.实践应用能力案例及分析
（1）案例：（2020年第22题，5分）阅读下列材料，回答问题
伽利略的温度计及热电阻
16世纪，伽利略利用热胀冷缩的原理制作过一种最早的温度计。据他学生描述:伽利略取一个鸡蛋大小的玻璃泡，将其接到一根约半米长的细玻璃管一端，用手掌将玻璃泡握住，使之受热，然后倒转插入水中，松开手待玻璃泡冷却后，水会升高二三十厘米，用水柱上升的高度来表示手掌的温度，如图甲所示.
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温度能明显影响金属导体和半导体的导电性能.金属的导电性能会随温度增加而减弱，与金属不同，有些半导体的导电性能会随温度增加而增强，如图乙所示是一种金属导体和一种半导体的电阻-温度特性图线.根据这一特性，它们不仅可以用来测量温度，还能作为热传感器运用到自动控制电路中.
(1)伽利略的温度计测温物质是 (玻璃泡中的空气/玻璃管中的水)，他在用温度计测量手掌温度时，玻璃管中的水柱越高，表明手掌的温度越 (高/低);
(2)如图丙所示，是一款利用热传感器设计的高温报警器电路，启动报警器，当环境温度过高时， 电铃会被接通发出报警声，通过断开开关S可关闭铃声.电铃应接在电路中的 (a/b/c)位置，热传感器接在电路中的 (a/b/c)位置，热传感器应使用图乙中的 (金属导体/半导体).
（2）试题设计意图：试题用图片、图像以及结构模型呈现问题情境，涉及到的知识综合性较强，需要通过图像收集信息、分析原理，要求学生运用所学的温度、欧姆定律、电热和电磁感应等知识进行迁移，解决实际问题，对学生的思维能力要求较高，主要考查学生的思想与方法能力、分析与解释能力。
4.求实创新能力案例及分析
（1）案例：（2017年第30题，4分）如图所示，王老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料薄片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，水和塑料片都不会掉下来.接着将倒置的杯子悬挂在玻璃钟罩内，封闭钟罩后用抽气机持续抽出钟罩内的空气，直至塑料片掉下.已知杯中水和塑料片总质量为100g，倒置后杯和水与塑料片的接触面积为12.5cm2.(不考虑分子间作用力)
(1)塑料片不掉下来说明了 的存在，通过计算可知，当钟罩内气压降到 Pa时，塑料片会掉下.(g取l0N/kg)
(2)王老师在实际操作中发现，抽气至钟罩内气压为30kPa时，玻璃杯内出现了一些小气泡，继续抽气至钟罩内气压为8kPa时，塑料片就掉下了.请你对此时塑料片掉下的现象作出合理的解释: .
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第30题图
（2）试题设计意图：本题在教材课程实验的基础上进行开发、应用和研究，是对大气压强教学中覆杯实验的拓展创新，模拟一个真空情境，将压强计算和实验现象分析有机结合，是一道原生态的创新实验题，是学生依靠“题海战术”无法攻克的，考查学生的迁移创新能力。
四、学科关键能力发展的教学启示
通过对上述苏州中考物理综合题中关键能力考查的分析归纳，笔者深受启发，认识到在课堂教学中要改变教学观念，突出关键能力的培养，引导学生积极思考、善于思考，将关键能力的考查重点引入教学，提升学生的物理核心素养。
启示1：构建物理模型，突出实践应用
物理是一门揭示自然基本规律的学科，物理学习离不开生活情境，物理教学应联系生活实际，将生活场景转化为物理情景，将生活原型转化为物理问题，引导学生从生活情境中发现问题、分析问题，例如2020年第22题，利用名人故事丰富学生的物理见闻，并依托物理模型解释实际问题，有利于学生深度理解物理知识的本质。
启示2：重视实验探究，激活学生思维
物理实验教学不仅能让学生获得丰富的感性认识，还能让学生体验思维发展的过程。在日常教学中，部分教师以“讲实验”或“背实验”取代学生的自主探究。教师要积极引导学生经历科学家做科学研究时的过程，有效的实验教学设计能够充分发挥实验教学在培养学生关键能力方面的强大功能。例如2018年第20题，基于课本实验，引导学生围绕探究目标由表及里、由浅入深观察实验现象，在合理假设的基础上辨析梳理，将学生的注意力引到探究物理知识的过程中去。
启示3：改进评价机制，提升综合能力
物理学科关键能力体现的是学生在知识、技能、情感、价值观等多方面发展的综合能力，四种关键能力既有各自的结构特点，又相辅相成，共同为提升学生的核心素养发挥功效。在日常教学反馈及作业评价中，教师应有意识地引入对学生关键能力的考查，有针对性地依据各个关键能力的特点进行能力训练，同时讲四种能力有机整合，注重知识和能力之间的关联性，提高学生的综合水平，例如2017年第30题，除了考查学生观察现象的能力，对定量计算也有一定要求，同时在课本实验基础上进行创新，考查学生的逻辑推理能力。
参考文献
叶兵,孙德生.初中物理核心素养与关键能力的研究及测评实践.物理教学,2017,(12).39-43.
义务教育学科核心素养·关键能力研究项目组.义务教育学科核心素养·关键能力 测评与教学 初中物理.南京：江苏凤凰科学技术出版社,2018.
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