齐国元 方 猎
(浙江省杭州第四中学 浙江 杭州 310018)
信息提取能力是学生建立物理概念，学习物理规律，进行科学探究的前提和基础.信息提取能力是学生利用所学的物理知识和方法解决具体问题的重要前提.信息提取能力是通过高中物理学习之后所具备的物理学科核心素养的外在表现之一.浙江省2021年和2022年高考(选考)物理试题凸显对学生信息提取能力的考查，试题要求学生从真实情景中给出的文本、图片、图表中提取信息，进行问题的解决，甄别学生物理学科核心素养习得程度，实现人才的选拔.
从学生的表现看，对这一类需要先进行信息提取再利用所学的物理概念、物理规律、物理模型和方法解决问题的试题处理起来比较困难，得分率较低.究其原因是学生缺少信息提取的策略，即不明晰从哪些角度去提取对问题解决有用的信息.笔者从具体问题解决的4个重要环节：条件获取—模型建构—知识选取—问题解决，以及物理学科核心素养各个要素在具体问题解决时的作用提出有关提升学生信息获取能力的3点策略.
“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识；
是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华；
是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础[1].因此，从物质(结构)、运动、相互作用、能量等视角关注相关信息，能有效获取问题解决的关键信息(条件)，实现问题的解决.
【例1】(浙江省2021年6月选考试题第1题)据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地(图1)探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为1.40×1015eV，即( )
图1 例1题图
A.1.40×1015V B.2.24×10-4C
C.2.24×10-4W D.2.24× 10-4J
学生求解思路：学生通过单位换算进行求解，即1.40×1015eV=1.40×1015×1.6×10-19J=2.24×10-4J.
试题立意解读：本题是考查学生的能量观，即知道电子伏特(eV)是能量的单位，而能量的国际单位是焦耳(J)，根据单位即可得到答案D.
信息提取流程：本题考查学生的物理观念，应从能量观视角获取信息.该题的文本信息中“能量值为1.40×1015eV”，是描述能量的大小，而选项中4个值的单位分别是“V”“C”“W”“J”.基于能量观视角看能量的单位为“J”，根据单位即可得到答案D.
关键能力描述：本题主要考查学生物理观念中的能量观，知道能量的单位，以及相关单位换算.
【例2】(浙江省2022年1月选考试题第14题)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热(图2)，下列说法正确的是( )
图2 例2题图
A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kg
C.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
学生求解思路：本题的难点是选项B，学生根据“核电站累计发电约6.9×1011kW·h”，然后利用ΔE=Δmc2，求得亏损质量为27.6 kg.
试题立意解读：本题是考查学生的能量观，核能发电过程中其转化效率并不是100%.
信息提取流程：本题考查能量的转化(核能的应用)，应从能量转化与守恒视角获取信息.该题的文本信息中“为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热”，根据上述信息和能量观可以获取“发电过程中转化率不是100%”这一重要信息.由于转化率未知，故无法求解秦山核电站发电使原子核亏损的质量，B错误.
关键能力描述：本题主要考查学生物理观念中的能量观，知道能量转化与守恒的内涵.
“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；
是基于经验实施建构物理模型的抽象概括过程；
是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用；
是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力和品格[1].从“模型建构”“科学推理”“科学论证”等视角挖掘，能有效地提取文本中隐含信息.即从物理模型建构所需要的相关条件挖掘隐含信息；
从进行科学推理所需要的原始条件及用于推理和论证的数据等方面挖掘隐含信息；
从寻求科学论证需要的证据与观点入手挖掘隐含信息.
【例3】(浙江省2022年1月选考试题第3题)如图3所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的4座高塔，高塔的功能最有可能的是( )
图3 例3题图
A.探测发射台周围风力的大小
B.发射与航天器联系的电磁波
C.预防雷电击中待发射的火箭
D.测量火箭发射过程的速度和加速度
学生求解思路：学生认为选项中的描述都是火箭发射过程中要关注的物理量(问题)，因此对于本题没有太明确的想法.
试题立意解读：试题考查学生论证能力，题干中特别强调“钢铁”制成的“高”塔，即对高塔的材质做了说明，图中也很容易看到塔的高度比发射塔高，引导学生向“避雷针”方向考虑.
信息提取流程：考查学生论证能力，应从证据与观点入手挖掘隐含信息.从文本中获取“钢铁制成”“高塔”“图片中高塔比发射塔高”等有效信息.基于已有的物理观念结合获取的信息进行论证.
关键能力描述：本题考查学生的信息提取能力和科学论证能力.基于生活经验得知测量风力的仪器材质未必是“铁质”和“高”，故A错误.测量火箭的速度和加速度是利用电磁波，故B和D是一个问题，更何况生活经验告诉我们发射和接收电磁波的装置是“碗状”的.根据上述信息铁质高塔最有可能的功能是预防雷电击中待发射的火箭.
【例4】(浙江省2022年1月选考试题第10题)空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化.空间站安装有发动机，可对轨道进行修正.图4中给出了国际空间站2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站( )
图4 例4题图
A. 绕地运行速度约2.0 km/s
B. 绕地运行速度约为8.0 km/s
C. 在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
D. 在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
学生求解思路：
学生甲：国际空间站在近地轨道，故其绕地运行速度为7.9 km/s，故B正确.
学生乙：近地轨道卫星，绕地运行速度为7.9 km/s，而国际空间站有一定的高度，故绕地运行速度小于7.9 km/s，故A正确.
学生丙：由图4可知在4月份，国际空间站轨道高度减小，故其机械能不守恒，故C错误.
学生丁：由图4可知在5月份，国际空间站轨道高度减小，故其机械能不守恒，故D错误.
试题立意解读：试题考查学生从图表中获取相关数据，并对数据进行解读分析的能力，理解“长时间的机械能不守恒与2小时的近视守恒”是“对立统一”的辩证思维.
信息提取流程：本题考查学生的推理能力，应从用于推理和论证的数据等方面挖掘隐含信息.从图表中获取以下信息：
(1)国际空间站轨道高度为418～421 km，进而得到其轨道半径为6 818～6 821 km.
(2)第4个月内的某一时刻，轨道高度发生了瞬间的变化(突变).
(3)第5个月内，尽管高度也在变化，但是变化的比较缓慢，且高度变化不大，进而推理在两个小时内轨道高度几乎没有变化.
具有估算意识和能力，即国际空间站的轨道半径尽管比地球半径大，但是两者差异不大，故A和B错误.
关键能力描述：本题考查学生的科学思维，关注学生的信息提取能力和估算能力，以及能用恰当的证据证明物理结论.第4个月内的某一时刻，轨道高度发生了瞬间的变化(突变)说明有外力做功，机械能不守恒，故C错误.第5个月内，尽管高度也在变化，但是变化的比较缓慢，且高度变化不大，进而推理在两个小时内轨道高度几乎没有变化，体会“长时间的机械能不守恒与2小时的近视守恒”是“对立统一”的辩证思维，机械能守恒，故D正确.
“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验和制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力[1].对结果进行交流、评估、反思需要基于一定知识储备和实验数据，因此我们需要从实验装置的特点、实验操作的过程、数据的获取、结论的得出等角度挖掘所需相关信息和证据.质疑和评估是在学生已有知识(认知)和实验(事实)发生冲突时进行的，因此审题时要从思维冲突点上挖掘佐证信息.
【例5】(浙江省2022年1月选考试题第23题第②小题)表1是某次“探究碰撞中的不变量”实验时测得的数据.
表1 某次“探究碰撞中的不变量”实验时测得的数据
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是kg·m/s.(结果保留3位有效数字)
学生求解思路：本实验是“探究碰撞中的不变量”，实验应遵循动量守恒定律，A的初始动量为0.202 kg·m/s，故碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小0.202 kg·m/s.
试题立意解读：试题考查学生从表格中获取相关实验数据，进行质疑、模型建构、科学推理和论证的能力.
信息提取流程：本题考查学生的质疑和评价能力，应从思维冲突点上挖掘佐证信息.解读上述表格中的信息:
(1)速度是矢量，题目怎么只有速度大小？(质疑)，方向应该怎样？通过碰撞实验、生活经验建立小质量碰撞后反弹模型(建模)，确定速度值为负；
(2)计算得到0.280，与动量比较，怎么会差这么多？(质疑)，根据所给器材不可能是实验误差(论断)，联系实验与生活经验想到小质量物体要反弹(建模)，确定速度值为负.
关键能力描述：本题考查学生的科学思维，考查学生能用恰当的证据证明物理结论.根据上述信息，如果两车碰后速度同向，则碰撞后系统的总动量为0.280 kg·m/s，通过论证发现误差太大.再根据信息“速度大小”，反思是否可能碰后两者速度反向，在此基础上进行推理，得到碰撞后小车A、B所构成系统的总动量为0.200 kg·m/s，误差很小，符合实验规律.故答案为0.200 kg·m/s.
【例6】(浙江省2021年6月选考试题第18题第②小题)先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图5所示.则待测电阻RxΩ.此方法(填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是___________________________________.
图5 例6题图
学生求解思路：从实验原理上看本实验采用等效替换的思想，即用电阻箱来替代待测电阻，电路没有变化故没有明显的实验误差.
试题立意解读：本题给出具体的实验操作方案，要求学生根据实验操作获取实验数据，得出实验结论，并进行误差分析.引导学生在平时学习过程中关注实验原理、数据获取、误差分析等实验环节.
信息提取流程：本题是实验题，信息提取应从实验原理、实验仪器、实验操作、数据获取、结论获得等环节中进行提取.
(1)由于实验操作过程中看“调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同”，而电流表的读数会有误差，故本实验存在误差，其原因是电流表读数误差引起的.
(2)从实验装置的特点看,由于实验使用的电阻箱精度为“1 Ω”，而待测电阻又比较小(5 Ω左右)，故会有电阻测量的误差.
关键能力描述：本题考查学生的科学探究素养.尤其是打破了以往只考查教材中常规实验的惯例.给出具体的实验操作方案，让学生自主分析.这很好地引导了教师教学和学生学习过程中关注实验的基础问题，培养学生良好的科学探究素养，尤其是利用证据来描述、解释实验现象和结论的意识与能力.
通过上述试题的分析与解读，我们不难发现，在素养指向下的高考(选考)试题已经发生了较大的改变，凸显对学生物理学科核心素养的考查[2].信息提取作为问题解决的第一步，是问题能否成功解决的关键.信息提取的优劣直接关系到物理模型建构的合理与否；
科学推理和论证的正确与否；
质疑与评价是否有理有据.引导学生从“物理观念”提取具体问题的关键信息；
从“科学思维”获取具体问题的隐含信息；
从“科学探究”挖掘具体问题的佐证信息，能较好地培养其信息提取的意识和能力.信息提取的意识和能力的提升能有效地提高学生利用物理知识解决实际问题的能力，同时也是学生物理学科核心素养的重要外在表现.