物理教学与课程目标偏差浅析
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摘要:结合高考数据对一些典型试题的分析，可以清晰发现，目前高中物理教学现状与课程标准中的课程目标还存在着一些偏差，主要体现在“教材的使用”“依据新情景对物理观念的培养”“依据知识生成过程对学生科学思维的培养”和“物理思想的教育”四个方面，通过对它们的分析也为实际教学指明了调整的方法．
关键词:高考数据;物理教学;课程目标;课程标准;核心素养
高考是连接基础教育和高等教育的重要枢纽，高考不仅能够完成既定的评价、选拔任务，而且在考试数据中蕴藏着丰富的教育教学信息，充分分析高考数据，可以对考生群体的学科知识、能力的水平做出客观判断，进而发现学科教学中的优势与不足．课程目标是指国家各学科课程标准中所规定的学科教学要达成的学科核心素养培养目标．就物理学科来说，按照《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“课程标准”)，普通高中物理学科的课程目标是:第一，形成物理观念，并能解释现象和解决实际问题;第二，具有模型建构的能力、能运用科学思维方法进行推理、具有使用科学证据的能力、具有质疑和创新的意识;第三，具有科学探究的意识和能力;第四，能正确认识科学本质、有求知欲望、认识科学和社会的关系、具有责任感［1］．高考的核心功能是“立德树人、服务选才、引导教学”，高考必须依据“高校人才选拔要求和课程标准”进行命题，以实现高考改革和课程改革同向而行［2］．研究分析近几年的北京市高考物理学科试题，我们发现试题确实反映了课程标准提出的四个目标．教学现状与课程目标之间偏差的现象表明，人们所获取的信息有时并不完整，导致人们对事物的本质特征的把握存在偏差，从而影响人们对后续工作的调整．在中学物理教学中也存在类似的问题，由于教师对高考数据的不了解，或缺乏对数据的分析能力，使得教师无法准确了解命题者所指引的教学方向，也就失去了发现教学中存在不足的机会，导致教师在后续的教学中无法做出正确和有价值的调整，从而使教学的不良问题常年得不到改进．基于高考“引导教学”的功能，本文将选取近几年北京高考物理学科的几个典型试题，借助高考数据，分析高中物理教学与课程目标的偏差，为一线教师提供一个侧面的参考，以促进物理教学和课程目标更好的融合．
1不重视教材，就失去了达成课程目标的基础
1．1试题2020年北京第17题，考查平抛运动
无人机在距离水平地面高度h处，以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g．(1)求包裹释放点到落地点的水平距离x;(2)求包裹落地时的速度大小v;(3)以释放点为坐标原点，初速度方向为x轴方向，竖直向下为y轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程．
1．2数据和分析［3］
试题以无人机投放包裹为背景，考查了考生应用平抛运动规律解决实际问题的应用能力水平．从表1的高考数据统计可知，在关于包裹的水平位移和落地速度的问题上考生表现优异，而在第(3)问中请考生“写出包裹的轨迹方程”的问题上，考生的得分率仅为59%．纵观人民教育出版社的新旧版教材，都把平抛运动轨迹的数学推理作为正文的一段重要内容，2010年版教材特将此问题作为书中的例题［4］，2019年版教材中有标题为“平抛运动的位移与轨迹”的专有段落［5］．但由于此知识点多年来均未在北京高考中有所呈现，所以渐渐地被教师所忽视．本小题得分率低说明考生数学能力的欠缺，同时也暴露了教学中部分教师对教材的轻视．课程标准在教材编写建议部分有“围绕落实物理学科核心素养要求选择教材内容”;在课程内容部分有“通过实验，探究并认识平抛运动的规律．会用运动合成与分解的方法分析平抛运动”［1］．教材中重点介绍了平抛运动的轨迹方程，可见除了速度、位移规律之外，平抛运动轨迹的数学描述也是达成课程目标的重要素材，因为只有经历模型建构和定量推理的思维过程才能得出正确的轨迹方程，所以学习该部分知识必然培养了学生的科学思维素养．视角再回到高考，试题之所以采用了教材中的内容，说明命题人在引导中学教师应重视教材、尊重教材，因为只有这样，教师才能理解教材中所蕴含的物理思想和教材背后所体现的学科核心素养，之后才有可能在教学中实施对学生素养的培养．所以，尊重教材和课程标准是物理教学能达成课程目标的基础．
2缺少新情景的供给，影响了对学生物理观念的培养
2．1试题:2017年北京第20题，考查干涉规律的应用
物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
2．2数据和分析［6］
试题以飞机降落的全新背景，考查了考生对干涉规律的准确理解．高考数据显示，选择正确答案的考生仅为28．62%(C为正确选项)，其中有60．95%的考生都选择了错误选项B，“导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉”．而干涉的基本规律告诉我们，只有波长相同的两列波才能发生干涉，而选项B恰恰违背了这一根本条件．物理观念水平四的具体内容是:“具有清晰的物理观念，能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能综合应用物理知识解决实际问题，能指导工作和生活实践［1］．”经历三年的高中物理学习，考生在波的干涉方面应具备的基本观念是:“两列波相遇一定会叠加，满足条件(频率相同、相位差稳定、振动方向相同)时才会发生干涉”，只有具备了这一物理观念的考生，才有能力从物理学的视角正确解释“飞机可以利用电磁波干涉进行降落”的现象，但高考数据却告知我们，很多考生未具有这样的物理观念．物理观念对学习物理的影响是巨大的，因为物理观念代表了物理知识的内化，是对知识的提炼和升华，所以它是其他核心素养的基础，因此物理观念的培养是教学的重点．此外，教学中不能仅凭借学生背下了定义和规律，并能用它们去解题，就判断他具有了相关的观念，只有他在新情景中能用这些知识解释相关问题时，才代表了他具备相关的物理观念［7］．所以，在日常物理教学中，若采取刷题的教学方式，虽增加了学生解题的熟练程度，但同时也造成了学生“背题”的学习模式:学生不会从物质观念、运动和相互作用观念、能量观念出发去寻求解决问题的方案;反而学生会从脑海的题库中寻找相似的题目，一旦找到便开始“照葫芦画瓢”．这样的学习模式对旧情景试题确实有效，但对于新情景的题目，学生就会不知所措．所以说，学生的问题与教师对课程标准的认识程度有很大的关联性．例如，2020年北京卷的“5G通信问题”是对波粒二象性的物质观念的考查;“旋转的带电圆盘使小磁针偏转问题”是对场相互作用观念的考查;“高空扔篮球问题”是对相互作用和能量观念的考查．命题人之所以会选择新情景试题，除了增加考试的区分度，以便于高校对不同水平考生的选拔，同时也引导中学教师要认识到高考试题不仅指向概念和规律的层面，还指向了物理学科核心素养的层面，希望教师多利用新情景素材，达成对学生物理观念培养的课程目标．
3轻视知识的生成过程，不利于学生科学思维素养的形成
3．1试题:2018年北京第15题，考查双缝干涉实验
用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色
3．2数据和分析［8］
试题以光的双缝干涉实验为背景，考查考生对干涉规律和实验条件的基本理解．表3的高考数据反映此题的得分率为62．33%(D为正确选项)，其中有25.83%的学生选择了错误选项B，“彩色条纹中的红色条纹消失”，可见这部分考生并不清楚红色滤光片的作用，而是从字面上推测其功能为“将红色光滤掉”．这一现象说明，部分考生在学习该部分知识的过程中，并没有机会动手接触滤光片，甚至可能没有见过老师演示这样的实验，而是在日常学习中把更大的精力放在了对结论的记忆上．这一现象的出现与教师的授课倾向、教学观念有非常大的关系．教师若重视知识的生成过程，就会在教学中引入实验，让学生经历光干涉规律的生成过程，这样学生必然就会接触到滤光片，进而理解其功能;反之，教师若仅重视运用规律去解决问题，则教学就会减少实验的比重，甚至根本不做实验，学生就没有机会认识滤光片的作用．图1的横轴是各组考生的编号，G1组是物理总分最低组，G10组是物理总分最高组，每组考生人数均等，纵轴为各个选项的选择人数占比．从图1的曲线可以看出，选项B是最大的干扰项，而且分数越低的考生组，选择B选项的考生人数越多．可见，物理总分低与不知道滤光片功能成正相关，即从侧面说明重视实验、重视物理规律的生成过程，对物理总成绩有正向的影响．同样在2018年的北京第17题，题目考查了牛顿发现万有引力定律过程中的重要环节，即月地检验;2018的第23题考查了电动势等于内外电路电势降落之和的推导过程，可见命题者对知识的生成过程的重视．究其原因，知识的生成过程体现了物理学发展中所形成的重要思想方法，可以很好地鉴定考生的核心素养水平．因为物理知识的生成过程必然涉及模型建构、逻辑推理、证据的使用、对旧有理论的大胆质疑等，都是科学思维素养中的主要要素．如月地检验，牛顿把月亮和苹果的实际加速度之比作为证据，然后借助猜想和逻辑推理得到了月亮和苹果的理论加速度之比，因为两个比值接近，所以认定苹果和月亮确实都受到了地球的引力作用;再比如伽利略对自由落体运动的研究，既包含了对亚里士多德理论的大胆质疑，又包含了匀变速运动模型的建构，以及得到自由落体规律的科学推理过程．可见在教学中让学生经历知识的生成过程，是达成培养学生科学思维素养课程目标的重要手段，反之，必然不利于学生科学思维素养的形成．
4隐性的物理思想教育，无法培养学生的主动科学探究意识
4．1试题:2018年北京第20题和2020年北京第14题，均为选择题最后一题
4．2数据与分析［8，3］
运动的合成与分解是物理学研究物体运动的重要方法，也是高中教学的重要内容，课程标准中有这样的描述:“会用运动合成与分解的方法分析平抛运动．体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想．能分析生产生活中的抛体运动［1］．”2018年第20题以在赤道上抛物体会受到水平作用力的影响为背景，4个选项均考查了“将复杂运动分解为简单运动的物理思想”，可见命题人对该物理思想的重视．作为选择题的最后一题，选择正确选项的考生比率为48．14%，还是不错的，当然还有半数多考生未能达到这样的高度，这提醒我们在教学中应提升物理思想教学的有效性，尤其在高三阶段，是否可以从物理思想的角度进行习题分类，帮助学生站在更高的角度看待物理问题，否则我们的教学就会“被同一块石头绊倒两次”，如2020年第14题就是最好的例子．2020年第14题以高空扔下旋转的篮球为背景，考查了考生能否从受力、能量守恒、运动合成分解的多个物理视角分析同一个物理现象．这里重点探讨选项D，因为解决此选项所用的就是“将复杂运动分解为简单运动的物理思想”．在经历了大量抛体习题的训练，再加之在2018年高考第20题的引导下，多数考生本应具备运用这一物理思想的能力，但仍有49．89%的考生错误地选择了D，即半数的考生无法在新情境中调用这一思想方法来解决问题，这说明教学中没有有效的物理思想教育手段，更说明部分教师缺乏物理思想教育的意识，教学过程仅停留在知识分类的层面上．北京命题人早已发现这样的问题，所以在几年前就针对中学物理教学公开表达了这样的物理教学理念:“仅仅讲基本概念和基本规律，仍然是知识性的．要讲物理基本思想的统领和物理基本方法的应用．正是在物理基本思想的统领下，运用物理基本方法，我们得到了物理的基本概念和规律，构建了物理学科的框架．因此，没有思想和方法的概念和规律，仍然是记忆性的知识，不能自主形成框架结构，是没有生命力的．”可见物理思想和方法的教育对学生形成有生命力的认识框架的重要性．所谓有生命力，即在一个全新的环境中，学生可以有意识地从物理思想出发，调用分析或解决问题的基本方法．所以为了课程目标的达成，培养学生的科学探究素养，应将物理思想方法进行教学的显性化处理，而不是隐匿在茫茫的题海中，这是帮助学生形成主动科学探究意识的重要途径．
5结束语
经多年高考的引导，北京高中物理教学在多个方面取得了进步，如更加重视物理实验，更加重视概念建立的方法，教材的地位得到了提高，认识到了刷题的副作用，等等．但不论是北京还是其他省市，高中物理教学还有明显需要提高的地方，比如全国多套试题都从教材中选择素材命制题目，就是因为物理教学中依然存在着“只用教辅、不用教材”的不良现象．所以本文通过结合北京高考数据，对几个典型试题的分析，发现现阶段在“教材的使用”“依据新情景对物理观念的培养”“依据知识生成过程对学生科学思维的培养”和“物理思想的教育”这四个方面与课程目标存在较明显的偏差，还有着较大的改进和提升空间．据此本文对高中物理一线教学提出三点建议:第一，认真研读课程标准和高中物理教材，充分理解课程标准制定者所传达的高中物理教育的目标;第二，认真研究高考试题，体会高考试题所引导的教学方向;第三，认真分析高考数据，发现物理教学中的优势与不足．努力将以上三者结合起来，使课程标准、教学、考试成为一个闭环系统，依据信息反馈做出良性的调整，避免物理教学进入故步自封的状态，这样才有利于教师的成长，也更有利于对学生核心素养的培养．
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2020年修订)［M］．北京:人民教育出版社，2020．
［2］姜钢．论高考“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能［J］．中国高等教育，2018(11):31－35．
［3］北京教育考试院．2020年北京市高考、学业水平等级考评价研究报告［M］．北京:开明出版社，2020．
［4］张大昌．普通高中课程标准实验教科书物理(第二册)［M］．北京:人民教育出版社，2010．
［5］彭前程，黄恕伯．普通高中教科书物理(必修第二册)［M］．北京:人民教育出版社，2019．
［6］北京教育考试院．2017年北京市高考考生水平评价报告［M］．北京:开明出版社，2017．
［7］廖伯琴，李洪俊，李晓岩．高中物理学科核心素养解读及教学建议［J］．全球教育展望，2019，48(09):77－88．
［8］北京教育考试院．2018年北京市高考考生水平评价报告［M］．北京:开明出版社，2018．
作者:任伟然 丁秀涛 单位:首都师范大学附属中学
