談物理教學(xué)中的追“本”溯“源”——從2014年高考試題說起

張忠明

（平湖市當(dāng)湖高級(jí)中學(xué) 浙江 嘉興 314200）

物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求高中物理課程應(yīng)有助于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的物理知識(shí)與技能，有助于體驗(yàn)科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究方法［1］.因此，全國各地的物理高考試題均力求體現(xiàn)新課標(biāo)的考查目標(biāo)與要求，注重對(duì)學(xué)生科學(xué)探究、知識(shí)遷移能力的考查.2014年北京市理科綜合卷第19和20題，以教材知識(shí)為背景，注重對(duì)過程與方法的考查，角度新穎，立意高，值得我們關(guān)注.

教學(xué)中，通過追“本”溯“源”，回歸物理教學(xué)本源，突出教學(xué)本質(zhì)，更好貫徹新課標(biāo)對(duì)高中物理課程的教學(xué)要求.

下面就以這兩道高考題為探究對(duì)象，做一些分析和思考.

1 高考試題中注重過程與方法考查的題型例析

【例1】（2014年高考北京卷第19題）伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展.利用如圖1所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升.斜面上先后鋪墊3種粗糙程度逐漸減低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1，2，3.根據(jù)3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是

A.如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置

B.如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)

C.如果小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變

D.小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小

圖1

解析：本題考查背景是教材上伽利略的理想斜坡實(shí)驗(yàn)，新課教學(xué)中，教師們也一定著重進(jìn)行了講解，學(xué)生對(duì)這一知識(shí)背景也是清晰的，但此題的4個(gè)選項(xiàng)則讓學(xué)生難以把握，這4個(gè)選項(xiàng)初看都是正確的，也都是教學(xué)過程中教師強(qiáng)調(diào)的，難以選擇，若放在不定項(xiàng)選擇中學(xué)生會(huì)選擇更多的選項(xiàng).也有人認(rèn)為此題的關(guān)鍵詞僅僅是“直接”兩詞，有“咬文嚼字”之嫌，故意義不大.

然而，若僅僅是從物理知識(shí)是否正確的角度去考慮此題，顯然偏離此題的出題意圖.伽利略斜坡實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展過程中最重要的實(shí)驗(yàn)之一，其將可靠事實(shí)與邏輯推理相結(jié)合，開創(chuàng)了理想實(shí)驗(yàn)這一研究方法.客觀事實(shí)：小球從左側(cè)斜面靜止釋放，會(huì)沿右側(cè)斜面上升，隨著小球與斜面間的摩擦力減小，越來越接近原來的高度；以此為基礎(chǔ)，推理一：如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙皆瓉砀叨?；進(jìn)一步推理：減小右側(cè)斜面傾角，小球仍將達(dá)到原來高度，但運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)些；再次推理：若右側(cè)斜面放平，球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，而不需要力去推動(dòng).而本題在客觀事實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上最直接得到的結(jié)論顯然是答案“A”.此題真實(shí)意圖在于對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)過程與方法的考查，體現(xiàn)了物理教育的基本目的，旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

【例2】（2014年高考北京卷第20題）以往，已知材料的折射率都為正值（n＞0）.現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值（n＜0），稱為負(fù)折射率材料.位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）.若該材料對(duì)于電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是

圖2

解析：該題是北京卷選擇題的壓軸題，通過對(duì)“負(fù)折射率材料”這一新型人工材料的呈現(xiàn)，但“負(fù)折射率材料”這一知識(shí)在教學(xué)中是不作要求，很多人覺得該題是嚴(yán)重超綱的.然而，該題的真實(shí)意圖在于對(duì)學(xué)生科學(xué)探究及知識(shí)遷移能力的考查，注重的是過程與方法的考查，即考查折射定律在新知識(shí)、新情景中的應(yīng)用.教師若在教學(xué)中，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生參與了探究過程，掌握了研究方法，就不難選出正確的答案.解題關(guān)鍵不在于折射率的正負(fù)，而在于折射率的定義：從真空射入介質(zhì)，入射折射兩角正弦值的比值.n＝－1，說明兩角正弦值符號(hào)相反但絕對(duì)值相等，就知折射角為負(fù)且大小與入射角相等，答案為示意圖B.

日常的教學(xué)及高考復(fù)習(xí)若擯棄物理教學(xué)的本質(zhì)，為結(jié)果、為結(jié)論，而缺乏教學(xué)探究活動(dòng)，學(xué)生易形成思維定勢(shì)，且知識(shí)遷移能力弱，當(dāng)面對(duì)新背景，新現(xiàn)象等試題情境創(chuàng)設(shè)新穎的背景下，就不能有效進(jìn)行審題分析，缺乏有效應(yīng)對(duì)能力，難以找到試題處理的突破點(diǎn)，答題情況也將不甚理想.

2014年北京卷第19和20題，以教材內(nèi)容為背景的試題，注重考查物理探究過程、研究方法，這在歷年各地的高考物理試題中也是有跡可尋的.隨著深化課程改革的深入，相信通過呈現(xiàn)來自科學(xué)研究與自然生活的現(xiàn)象，要求學(xué)生參與物理探究活動(dòng)才能真正掌握并運(yùn)用的物理知識(shí)與方法將在今后考查中越來越多地出現(xiàn).因此，教師在物理教學(xué)過程中需要關(guān)注物理教學(xué)的本質(zhì)，要讓學(xué)生體驗(yàn)探究過程，掌握研究方法，要追“本”溯“源”.

2 追“本”溯“源”是物理教學(xué)活動(dòng)的基本要求

本：根本；溯：探求.追本溯源：追究根本，探索源頭，比喻追尋根源.這是漢語詞典對(duì)追本溯源的解釋.而物理學(xué)的“本”：是一種探究活動(dòng)；物理學(xué)的源：是自然生活中的科學(xué)事物與現(xiàn)象.追“本”溯“源”：是指在物理教學(xué)中，應(yīng)以日常生活和實(shí)驗(yàn)探究中所接觸的科學(xué)事物和現(xiàn)象為載體，培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)科知識(shí)及學(xué)科思想方法解決實(shí)際問題的能力.

所謂追“本”溯“源”，就是在日常教學(xué)中，不要填鴨式地向?qū)W生灌輸物理知識(shí)，而是在科學(xué)探究活動(dòng)中分析物理現(xiàn)象，運(yùn)用物理思維方法，讓學(xué)生在探究中質(zhì)疑、觀察、提出問題、假說、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、推理、評(píng)價(jià)、交流等活動(dòng)體驗(yàn)探究，掌握科學(xué)知識(shí)，這本身是物理教學(xué)活動(dòng)的基本要求.因此在高考考查學(xué)生物理探究能力中，教材原有演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課后實(shí)驗(yàn)成為最主要的考查對(duì)象.

圖3

【例3】（2011年高考浙江理綜卷第16題）如圖3所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1＝800和n2＝200的兩個(gè)線圈，上線圈兩端與u＝51sin314t（V）的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是

A.2.0V B.9.0V

C.12.7 V D.144.0V

解析：試題情境清晰，由于漏磁，理想化的變壓器電壓比公式不再成立，答案是“A”.該題同樣是對(duì)過程與方法的考查，考查理想變壓器的建模過程，試題出題意圖非常清晰，了解有關(guān)知識(shí)則答案并不難選，但實(shí)際考查結(jié)果不甚理想.學(xué)生思維定勢(shì)，套用理想變壓器模型而錯(cuò)選“B”.不難看出，經(jīng)過新課及習(xí)題教學(xué)學(xué)生運(yùn)用理想表達(dá)式處理問題已不在話下，但學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用僅局限在對(duì)公式的運(yùn)用，對(duì)其知識(shí)背景，適用條件根本不予考慮.形成原因是多方面的，其中教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生沒有有效參與變壓器實(shí)驗(yàn)演示（人教版物理·選修3－2教材第41頁，探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系）活動(dòng)是一重要原因.

在新課乃至高三復(fù)習(xí)過程中，若讓學(xué)生參與該實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)，如，使可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合時(shí)，測(cè)得接在副線圈兩端的電壓表示數(shù).逐步增加副線圈的匝數(shù)，測(cè)得副線圈兩端的電壓表示數(shù).分別求得電壓之比與匝數(shù)之比的比較，得到的結(jié)果相去甚遠(yuǎn)，然后分析，改進(jìn)線圈電阻，改進(jìn)閉合鐵芯，也只能不斷接近，通過參與體驗(yàn)探究過程，得到的物理現(xiàn)象，運(yùn)用理想化科學(xué)思想，構(gòu)建原副線圈無電阻、鐵芯無漏磁且不發(fā)熱，建立理想化模型，明確使用條件.

縱觀2014各地高考物理試題，以自然生活及科學(xué)研究活動(dòng)作為背景材料的物理試題非常豐富，有別于以往注重公式的運(yùn)用訓(xùn)練，數(shù)學(xué)的運(yùn)算技巧，單純的模型處理，而突出了學(xué)生的科學(xué)探究、現(xiàn)象分析、知識(shí)遷移能力的考查，角度新穎，立意更高，更符合物理教學(xué)的本源，高考考查中注重考查能力，并把過程與方法考查放在首要位置.

3 追“本”溯“源”能效探究物理教材中的實(shí)驗(yàn)素材

追“本”溯“源”，需要我們教師在教學(xué)中，充分運(yùn)用各種教育資源培養(yǎng)學(xué)生的物理探究能力，提升創(chuàng)新思維，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，形成正確的價(jià)值觀.物理教學(xué)，其本質(zhì)是一種探究活動(dòng)，而物理實(shí)驗(yàn)顯然是體驗(yàn)探究過程、掌握研究方法的一把金鑰匙［2］.在高中物理課程各個(gè)模塊中都安排了一些典型的科學(xué)探究或物理實(shí)驗(yàn).日常教學(xué)乃至高三復(fù)習(xí)過程中，均需合理安排探究活動(dòng)，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力及創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

如圖4所示，其中學(xué)生實(shí)驗(yàn)即為“源”，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，這是探究活動(dòng)，即為“本”，從而達(dá)到學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知；同樣，通過對(duì)物理模型的再探討，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；有條件的為學(xué)生安排一些研究性課題，可以提高學(xué)生的探究能力，促進(jìn)綜合素質(zhì)的全面發(fā)展.下面就圖4分別展開闡述.

圖4

3.1 經(jīng)典實(shí)驗(yàn)再開發(fā) 重視學(xué)生知識(shí)認(rèn)知

高中物理“人教版”，通過眾多學(xué)生實(shí)驗(yàn)及演示實(shí)驗(yàn)相連接，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有著重要的地位.然后學(xué)生實(shí)驗(yàn)往往提前規(guī)定好設(shè)計(jì)方案，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)僅僅是一個(gè)程序，演示實(shí)驗(yàn)以演示為主，學(xué)生也缺乏參與體驗(yàn)，缺乏開拓學(xué)生的思維能力，對(duì)知識(shí)的認(rèn)知也有限.其實(shí)，教學(xué)中可選擇探究性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，師生共同還原實(shí)驗(yàn)探究過程及研究方法.比如，探究測(cè)重力加速度：可選擇紙帶處理法、光電門、平拋方案、單擺實(shí)驗(yàn)及重物落體實(shí)驗(yàn)等方案.探究活動(dòng)中，可盡量在目的一致的情況下由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探討實(shí)驗(yàn)的可行性，確定幾種方案，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在這過程中，學(xué)生探討、思考、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案及出現(xiàn)的問題，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，體驗(yàn)科學(xué)探究過程中，掌握科學(xué)的研究方法，提升知識(shí)的認(rèn)知能力，重視學(xué)生對(duì)知識(shí)真正的認(rèn)知.

3.2 物理模型再探討 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

高中物理知識(shí)，在實(shí)際問題處理中，需要建立物理模型，而一些物理模型的建立往往是抽象且理想化的.學(xué)生在學(xué)習(xí)中，會(huì)因生活經(jīng)驗(yàn)于現(xiàn)象產(chǎn)生錯(cuò)誤的先前概念并與物理理論知識(shí)產(chǎn)生認(rèn)知沖突.教學(xué)中，通過設(shè)計(jì)問題情境對(duì)物理模型做一定探討的研究.選取問題模型，如：“圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題、摩擦力方向、皮帶問題、電磁感應(yīng)問題”等安排學(xué)生分小組，進(jìn)行課后探究活動(dòng).圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題時(shí)，制作水流星；摩擦力實(shí)驗(yàn)時(shí)讓學(xué)生帶來家里的模擬小汽車等開展實(shí)驗(yàn)探究，生活化的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生的興趣更大，科學(xué)探究性更強(qiáng)，更易培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

3.3 書本課題深研究 促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

高中物理教材貫穿前后均安排了一些研究性課題，往往被我們所忽視，這些以教材知識(shí)為背景的研究課題，也常是高考命題的熱點(diǎn)，也應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng).操作中，學(xué)生以4人為一組，每組選定教材中課題深入研究.如，“磁卡閱讀器、錄音機(jī)、錄像機(jī)的原理”、“變壓器在電網(wǎng)中是如何實(shí)現(xiàn)電壓的改變和能量傳輸”聯(lián)系科技生活的課外研究，開展探究“測(cè)檸檬電動(dòng)勢(shì)”、“測(cè)電解質(zhì)溶液的電阻”等實(shí)驗(yàn).物理教學(xué)，需要我們創(chuàng)設(shè)各種探究平臺(tái)中讓學(xué)生主動(dòng)參與、積極探索.通過探究活動(dòng)，學(xué)生會(huì)主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問題，并運(yùn)用科學(xué)的方法解決問題，提升探究能力，掌握更豐富的物理知識(shí)，進(jìn)而促進(jìn)綜合素質(zhì)的全面發(fā)展.

追“本”溯“源”，追的是物理教學(xué)中的探究活動(dòng)，溯的物理現(xiàn)象的內(nèi)在、本真，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這才是物理學(xué)的本質(zhì)，物理教學(xué)的目的.因此，近幾年全國各地的物理高考試題立足于基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法，通過自然生活及科學(xué)研究活動(dòng)的背景知識(shí)呈現(xiàn)，注重科學(xué)探究過程與研究方法的考查.這是深化課程背景下的高考考查思路，也必定將在今后的高考考查中更加深入體現(xiàn).在教學(xué)與高考復(fù)習(xí)過程中，均需要我們追“本”溯“源”，更好地開展物理教學(xué)，在應(yīng)對(duì)好高考考查的同時(shí)發(fā)揮物理教育教學(xué)的真正目的.

1 物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.北京：人民教育出版社，2003

2 朱鐵成.物理課程與教學(xué)論.杭州：浙江大學(xué)出版社，2010

3 張惠作.高考題對(duì)物理建模能力的要求解讀.教學(xué)月刊，2012（3）：55～59