物理学科核心素养与高考五种能力要求

一、高中物理学科核心素养

教育部2014年印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，确立了以发展学生核心素养为目标的课程改革方向。核心素养从学习结果界定了未来人才形象，“意见”明确提出各级各类学校要从实际情况和学生特点出发，把核心素养和学业质量要求落实到各学科教学中。

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物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中，通过学习物理知识与技能、思想与方法逐步内化形成的适应个人终身发展和社会需要的，具有物理学科特征的必备品格和关键能力。物理学科核心素养充分体现了物理教学育人价值，指向物理教学的根本目标，指导物理教学过程的有效实施。

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2016年9月，《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布。《中国学生发展核心素养》是新一轮高中课程改革的指导思想，它科学地回答了教育“培养什么样的人”这一根本性的问题。以它为指导，各个学科教育的核心素养也相继公布，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。

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基于高中物理学科特点及高中学生的认知发展水平，参考已有研究成果，高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养，这一界定既体现了物理学科本身属性所特有的物理观念、科学精神的追求，又呈现了物理学科对培养学生的学习能力与思维能力品质的具体要求。四个维度分别如下：

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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。

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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，并在活动中的到发展。

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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，能源危机等问题。

二、高考对物理能力的要求

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全国高考物理命题委员会在比较各学科特点及其对学生素质和能力发展贡献的基础上，根据学科的特点和需要，从中学物理教学和高考命题的实践经验出发，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。高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考查知识来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。教育部考试中心编制的2018年《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》中明确阐释这五种能力的具体含义，如下所示：

1.理解能力

《考试大纲》关于物理学科要考查的“理解能力”是这样叙述的：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。

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（1）要弄清楚公式中各物理量的准确意义，而不是只限于知道它们的名称和符号。对于各物理量的定义，应准确理解其内涵、外延以及相关的实际背景。

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要在理解题意和相关物理过程的基础上，准确应用所学物理公式。只写出诸如F=ma，F=qvB等普遍公式，却没有与试题所给的具体情况相联系，既说明考生对试题尚未分析清楚，又说明考生对公式中物理量的准确含义没有清楚的理解。

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（2）为了准确理解概念和规律的含义，必须弄清楚其适用的条件，也就是说要区分哪些规律或公式具有普遍意义，哪些只在某些特殊条件下才成立，而不是死记一个公式或硬背一段叙述；同时，对于相关的概念、规律的联系和区别必须有清楚的认识，以具有鉴别似是而非的说法和错误观点的能力。

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（3）实际的物理问题有时比较复杂，需要从不同的角度或用不同的方法进行处理，要求考生有灵活应用所学物理知识处理物理问题的能力。提高这种能力的基础在于把物理学中的一些基本概念和基本规律理解透彻，对相关知识之间的联系融汇贯通。

2.推理能力

《考试大纲》关于物理学科要考查的“推理能力”是这样叙述的：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。

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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，从已有地理论出发，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。

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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，都是推理能力的一种重要表现。

3．分析综合能力

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《考试大纲》关于物理学科要考查的“分析综合能力”是这样叙述的：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。

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（1）在处理物理问题时，要对具体问题进行具体分析，弄清所给问题中的物理状态、过程和情境，找出对问题产生影响的各种因素，区别各因素的地位和作用。

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（2）对于复杂的问题，要在分析的基础上，找出各要素之间的联系，综合应用多方面的知识和方法进行解决。

4．应用数学处理物理问题的能力

《考试大纲》关于物理学科要考查的“应用数学处理物理问题的能力”是这样叙述的：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。

物理学是一门精密科学，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。

（1）能根据具体的物理问题列出物理量之间的关系，能把有关的物理条件用数学方程表示出来。

（2）在解决物理问题时，往往需要经过数学推导和求解，或进行数值计算；求得结果后，有时还要用图象或函数关系把它表示出来；必要时还应对数学运算的结果作出物理上的结论或进行解释。

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（3）能够运用几何图形、函数图像解决物理问题，要能够对物理规律、状态和过程在理解的基础上用合适的图像表示出来，会用图像来处理物理问题。

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5．实验能力

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《考试大纲》关于物理学科要考查的“实验能力”是这样叙述的：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。

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实验能力的要求主要体现在两个方面，一是“考试内容与要求”中所列的实验，必须独立地、认真地、带有研究性的做过。通过亲手做实验，能培养动脑和动手能力，从对我国中学生的现状来看，培养动手能力显得更加重要。但实验的目的决不是仅仅为了培养动手能力，实验的思想、方法是实验的灵魂，在做实验的过程中必须清楚地理解实验的原理、思想和方法；熟悉并掌握实验仪器的工作原理、使用方法；了解某些实验中可能存在的系统误差和消除系统误差的方法；要知道某些实验中误差的主要来源，会用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；会记录实验数据和处理实验数据并得出结果。特别强调学生应独立、认真地完成“考试内容与要求”中所列出的各个实验，这是因为自己认真做实验与看别人做实验和听别人讲实验所得到的感受和经验是不同的。尽管全国统一的高考只能以笔试的方式考查考生的实验能力，但物理高考中的实验题还是非常注意尽可能区分哪些考生是认真做过实验，哪些考生是没有认真做过这些实验。二是能灵活地运用学过地理论、实验方法、仪器去处理、分析、研究某些未做过的实验，包括设计某些比较简单的实验。这不仅要求考生认真地，独立地完成“考试内容与要求”中列出的实验，而且在实验过程中有所体会，能从具体的、个别的实验中悟出某些共性的东西，可以把它们迁移到别处，用它们来解决没有做过的实验中的某些问题。

另外，已经学过的演示实验，也属于实验考查的一部分要求，要通过演示实验仔细观察现象和产生该现象的条件、环境，对观察到的现象进行思索，发现问题，提出问题。

三、物理学科核心素养与高考五种能力之间的关系

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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，物理学科核心素养与高考对五种能力之间的具体关系如图1所示。

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从图1中我们可以看出，高考物理中对五种能力的考察，其实就是对物理学科核心素养的考察，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。

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四、在教学中如何提高学生物理学科核心素养，提高五种能力

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1.要坚持注重对基础知识的教学和展现思维活动过程的教学

物理高考注重对考生基本物理概念和规律的考查，通过考查学生运用基本物理概念和规律的情况来鉴别考生能力的高低。因此，加强学科基础知识的教学和基本技能的培养，是我们搞好教学工作的立足点。在平时教学中，应在打好学科基础，培养能力上多做文章，帮助学生形成条理化，有序化，网络化的学科知识结构。要改变“大题量，高难度，低效益”的训练模式，特别是要积极改变传统的教学观念和教学模式，有意识地把教学过程展现为思维活动的过程，充分调动并展现学生思维活动的过程。在习题教学中要增强交互性，解题后要注意反思，凝炼。要注意学科知识的开放性，努力实现学科自身的特性与学科间互通性的统一，以提高学生的综合能力。

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2.注重联系实际,培养学生应用概念和规律解决实际问题的能力

物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科，它注重对物质世界基本规律的探索，绝大多数物理试题其实就是对实际问题的抽象和模型化，以此来考查学生能否应用学到的物理知识来解决实际问题。因此在平时教学中应将“理论联系实际”作为学科教学的基本目标加以确定，并切实贯彻实行。应认识到物理与生产、生活和科技是密切联系的，学科教学的任务既要使学生建立系统的知识结构与学科能力，也要使学生具有初步运用所学知识解释和解决现实生活和科学技术中的问题的能力。要培养学生理论联系实际的能力，不应局限在传统的课程概念上，而是要采用多种课程，如选修课、专题讲座及课外实践活动等，来提高学生理论联系实际的能力。

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3.要切实加强实验教学

实验是提高学生思维和实践能力的重要途径。物理学科是一门实验学科，物理高考一贯重视对实验能力的考查。要将实验作为教学的重要内容，而不仅仅是一种手段。加强实验教学主要包括三个方面的内容：一是要加强课堂演示实验，教师应尽可能地拓展演示实验的过程和空间，通过多样化的演示创设生动的情景，从而产生强烈的感官刺激，激发学生的思维兴趣；二是应积极创造条件，开设更多的学生分组实验，使学生有更多的机会动手，在动手的过程中动脑，手脑并用，使学生在实验过程中加深对基础知识的理解，培养学生的观察能力，动手能力，掌握基本的实验操作技能；三是通过设计性的实验，让学生自己设计实验方案选择合适的实验器材，安排合理的实验步骤，设计数据处理的方法，得出实验结论，分析实验误差，并改进实验方案，培养学生灵活运用知识的能力、对知识的迁移能力和实践能力。

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4.注重学科间的交叉、渗透与综合,重视创新能力的培养

跨学科综合，体现了科学、社会发展的客观要求，反映了事物发展的客观规律。物理学与现代自然科学相互交叉、相互渗透，已导致一系列新学科、新技术的产生。物理综合试题多以现实中的问题立意命题，这些试题大多综合社会的热点、焦点以及与人类生活密切相关的问题，以强调人与自然、与社会协调发展的现代意识。这就给我们指出了学科的教学内容不能仅限于二十世纪以前所建立起来的那些“经典理论”，我们应当用现代的科学思想和观点去武装学生的头脑。平时在注重学科领域学习的同时，要关注社会上、自然界中以及科技发展方面出现的各种新的事件和信息，增设一些科普性的专题讲座以扩大学生的知识面。另外，物理作为一门实验科学，我们要重视学生对科学研究的一般过程的学习，通过探索性的研究实践活动，引导他们发现问题，收集材料，提出假设对问题进行探索、分析研究，从中培养学生的科学态度和价值观以及科学精神、创新意识和收集处理信息的能力，掌握科学的研究方法，提高分析解决问题的能力和实践能力。

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