談物理試題命制中對(duì)知識(shí)的應(yīng)用再造

談物理試題命制中對(duì)知識(shí)的應(yīng)用再造

陳臣騫

(浙江省寧海中學(xué)浙江 寧波315600)

摘 要：由新高考理念下對(duì)命題的價(jià)值取向分析，到物理試題命制中倡導(dǎo)對(duì)知識(shí)的應(yīng)用再造，同時(shí)提出了對(duì)知識(shí)應(yīng)用再造的幾個(gè)切入角度并舉例分析.

關(guān)鍵詞：新高考命題價(jià)值取向 知識(shí)的應(yīng)用再造命題思路

收稿日期：(2015-03-26)

《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見(jiàn)》的頒布和明確在滬浙兩地2014級(jí)新生中試點(diǎn)執(zhí)行，意味著我國(guó)教育改革實(shí)施的真正落地生根.此次高招改革有兩個(gè)主要的著力目標(biāo)：一是著力扭轉(zhuǎn)片面的應(yīng)試教育；二是著力彰顯選擇性的教育理念.所謂有考試就有應(yīng)試，且有怎樣的試題價(jià)值取向就有怎樣的教學(xué)價(jià)值取向，這是本能的功利所趨.為此，《實(shí)施意見(jiàn)》針對(duì)高考內(nèi)容有一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)的導(dǎo)向要求：科學(xué)設(shè)計(jì)命題內(nèi)容，增強(qiáng)基礎(chǔ)性、綜合性，著重考查學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力.

何為“科學(xué)設(shè)計(jì)命題”？筆者個(gè)人理解至少滿足以下3點(diǎn)：一是內(nèi)容上回歸學(xué)科知識(shí)本源，即所謂“基礎(chǔ)性”；二是思維上體現(xiàn)學(xué)科思想，學(xué)科知識(shí)與學(xué)科思想方法的有機(jī)結(jié)合即為“綜合性”；三是功用上反對(duì)應(yīng)試.習(xí)題教學(xué)與學(xué)生練習(xí)是我們學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，習(xí)題是知識(shí)的落實(shí)鞏固途徑，是知識(shí)的再建構(gòu)途徑，也是學(xué)科思維方法培養(yǎng)深化的途徑，更是學(xué)生學(xué)習(xí)診斷、評(píng)價(jià)的途徑.故習(xí)題具有不可替代的作用，我們?cè)诿}中強(qiáng)調(diào)反對(duì)應(yīng)試，簡(jiǎn)單說(shuō)就是反對(duì)所謂的“熟能生巧”.所以命題中我們反對(duì)“模型化對(duì)象”、“套路化過(guò)程”、“程式化思維”、“固式化結(jié)論”，我們也反對(duì)“記憶式”,反對(duì)“游戲式”,反對(duì)“演算式”，總之務(wù)求使“寶典”廢功，使“秘笈”失靈，還學(xué)生的思考以“獨(dú)立性”、“真實(shí)性”.

2對(duì)圖像的移動(dòng)

圖像粘貼后，位置一般不理想，大小也不合適，可以點(diǎn)擊圖像，這時(shí)圖像四周出現(xiàn)了一個(gè)虛框，可以拖動(dòng)虛框改變大小，感覺(jué)大小合適就行了.

再右鍵點(diǎn)擊“圖像”/設(shè)置圖片格式(I)/版式/環(huán)繞方式/四周型(Q)(如果分欄排版的話，選用“環(huán)繞方式”為“嵌入型”較好)，然后點(diǎn)擊“確定”.這時(shí)再點(diǎn)擊圖像就可以移動(dòng)圖像了.選擇一個(gè)合適的位置就大功告成了.筆者個(gè)人習(xí)慣把圖像放在本試題文字的右側(cè)或右側(cè)文字的下面，以圖片不超過(guò)文字的右側(cè)邊界(對(duì)齊)為好.

3圖像上文字的處理

如果截取的圖像上面有文字，又不想用(或改用其他文字)，這時(shí)只要插入一個(gè)文本框就行了.插入文本框后，調(diào)整好文本框的大小使其能夠蓋住原文字.再把文本框去掉，右鍵點(diǎn)擊文本框的“邊框”，點(diǎn)擊設(shè)置文本框格式/線條/顏色/點(diǎn)后面的下拉箭頭/選擇第一個(gè)顏色“白色”格/點(diǎn)擊“確定”.這時(shí)文本框就看不見(jiàn)了，圖像上原來(lái)的文字就被蓋住了，如果要加上文字，就在文本框里輸入文字即可.再選擇文本框和圖像，組合一下就行了.

如果有多個(gè)文字要覆蓋或加上，采用同樣的辦法進(jìn)行就行，或?qū)⒃O(shè)置好邊框的文本框復(fù)制、粘貼、拖動(dòng)大小等，也可以在文字框里輸入新的文字.

其他方面的處理和Word，WPS處理方法基本一致，大家都會(huì)，不再?gòu)?fù)述.

以上是筆者在實(shí)際工作中總結(jié)出來(lái)的一點(diǎn)兒小技巧，這種方法使用簡(jiǎn)單、操作方便，對(duì)處理物理試卷很有幫助，供同仁參考使用，請(qǐng)多提寶貴意見(jiàn).

物理學(xué)作為一門(mén)自然科學(xué)，它來(lái)自生活，立足于客觀事實(shí)，指導(dǎo)并服務(wù)于生產(chǎn)生活實(shí)際，即物理是真實(shí)的，物理是有用的.故筆者理解《實(shí)施意見(jiàn)》中所指的“運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力”，即在物理命題中強(qiáng)調(diào)的一個(gè)重要價(jià)值取向就應(yīng)該體現(xiàn)其“實(shí)際性”和“應(yīng)用性”.比較《實(shí)施意見(jiàn)》頒布后針對(duì)新高考修訂的2014年新版《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)——物理》所做的知識(shí)條目和相關(guān)教學(xué)要求的調(diào)整，我們不難看到這種價(jià)值取向的體現(xiàn)，筆者個(gè)人把它總結(jié)為“限制知識(shí)性拓展”和“強(qiáng)化應(yīng)用性延伸”兩點(diǎn).另外，我們?cè)賮?lái)比較人教版物理教材的歷次改編，單就其課后習(xí)題的選編方向也是不斷取向“知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用”.故此，我們可以肯定“讓知識(shí)在應(yīng)用中應(yīng)用”就是新高考物理試題命制的一個(gè)重要的價(jià)值取向.

如何“給知識(shí)插上應(yīng)用的翅膀”呢？下面筆者就結(jié)合本人在平常試題命制中的原創(chuàng)體會(huì)，來(lái)談?wù)勎锢砻}中對(duì)知識(shí)應(yīng)用再造的幾個(gè)切入角度.

1從生活中取景取材 賦予物理習(xí)題以生活的氣息和痕跡

物理來(lái)自生活，生活中充滿物理.生活形式豐富多彩，因此在生活中取材可謂取之不盡，變化無(wú)窮.當(dāng)然物理知識(shí)是抽象的，而生活中的物理是具體的，從生活到物理需要一個(gè)提煉，這個(gè)提煉既是教師命題的設(shè)計(jì)過(guò)程，也是學(xué)生讀題解題的分析過(guò)程，最終也即 “分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力”的體現(xiàn)過(guò)程.一句話，只有當(dāng)物理走進(jìn)生活，學(xué)生認(rèn)知中的物理才是“活”的，才是“真”的.這樣，習(xí)題自然就延伸了它本源的教育功能：物理就在我們的身邊，物理是真實(shí)有用的.

【例1】(臺(tái)州三校高三聯(lián)考) “鯉魚(yú)躍龍門(mén)”是我們熟知的現(xiàn)象，鯉魚(yú)在準(zhǔn)備跳躍時(shí)，先在水下的一定深處啟動(dòng)，使勁地?cái)[動(dòng)尾巴和魚(yú)鰭，使整個(gè)身體向上沖向水面，并最終一躍而出.假設(shè)魚(yú)身的平均密度約等于水的密度，魚(yú)在水下啟動(dòng)的深度為20 cm，魚(yú)躍出水面的高度為1 m，并假設(shè)魚(yú)是豎直向上運(yùn)動(dòng).我們暫且稱“躍”的過(guò)程中魚(yú)擊水的平均作用力與自身重力的比為彈跳系數(shù)k.(不考慮水、空氣阻力的影響，也不考慮魚(yú)本身大小的影響).

(1)估算此鯉魚(yú)的彈跳系數(shù)k;

(2)某人做立地跳躍(使身體豎直向上跳躍)，設(shè)他具有與此魚(yú)相同的彈跳系數(shù)，且下蹲時(shí)重心下降也為20 cm，估算他跳躍時(shí)相對(duì)站立狀態(tài)上升的高度H.

參考答案:(1)k=5; (2)H=0.8 m.

命制思路：題述“鯉魚(yú)躍龍門(mén)”是我們熟知的現(xiàn)象，如何從中提煉物理過(guò)程、解讀很具生活化的“彈跳系數(shù)”概念和“設(shè)魚(yú)身的平均密度約等于水的密度”條件含義都是著意體現(xiàn)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.有趣的是,此題的基本情境和分析思路時(shí)隔兩年被2012年高考浙江理綜第23題反其過(guò)程而命之(見(jiàn)下).

圖1　探究“魚(yú)”受到水的阻力與形狀的關(guān)系實(shí)驗(yàn)圖示

(1) “A魚(yú)”入水瞬間的速度vA1；

(2) “A魚(yú)”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力fA；

(3) “A魚(yú)”與 “B魚(yú)”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比f(wàn)A∶fB.

(1)若飛機(jī)掛鉤后滑行17.3 m時(shí)達(dá)到著艦過(guò)程的最大速度60 m/s，求此攔阻索的張力T;

(2)飛行員在著艦掛鉤0.4 s后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，若飛機(jī)最終滑行60 m時(shí)停住，求整個(gè)著艦過(guò)程克服攔阻索所做的功.

圖2　艦載機(jī)借助于攔阻索成功降落

參考答案:(1)T=3.6×105N; (2)W=0.72×107J.

命制思路：航母“遼寧”艦艦載機(jī)的著艦試航成功是當(dāng)年國(guó)人的話題熱點(diǎn)，故此題最大的特點(diǎn)在于取材具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)生活氣息，并蘊(yùn)含很好的愛(ài)國(guó)主義和科技興國(guó)的教育意義.而在具體物理知識(shí)的運(yùn)用設(shè)計(jì)上，本題的另一亮點(diǎn)在通過(guò)“復(fù)飛”情境的設(shè)計(jì)，使(1)問(wèn)的力平衡穿插了幾何關(guān)系和功率、牽引力、速度三者的關(guān)系，從而在(2)問(wèn)中引進(jìn)了變力做功的應(yīng)用.

2凸顯學(xué)科思想

物理學(xué)科中蘊(yùn)含著豐富的學(xué)科思想，典型的有：猜想與假設(shè)、等效思想、理想模型、總分思想、守恒思想、對(duì)稱思想、放大思想、微元思想、極限思想、轉(zhuǎn)化思想、逆向思維、簡(jiǎn)單美……毫無(wú)疑問(wèn)，這些學(xué)科思想既是學(xué)科教育的重要目標(biāo)，更是新理念倡導(dǎo)的素質(zhì)教育的精髓所在.這里尤其要提出的是，生活中的物理是真實(shí)的，則也必定是復(fù)雜的，而高中階段所學(xué)的物理卻是“理想”的.怎樣從“真實(shí)”到“理想”，讓“理想”照耀“真實(shí)”是個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題，我們把它稱之為“建模思想”，但它又絕不是簡(jiǎn)單的“削足適履”.

【例4】(學(xué)校月考)發(fā)給小明兩張相同的白紙，小明分別把它折成了一個(gè)紙飛機(jī)和揉成了一個(gè)小紙團(tuán).現(xiàn)假設(shè)讓小明站立著以相同的水平速度分別扔出，則下列判斷一定成立的是

A．兩樣?xùn)|西同時(shí)落地

B.紙團(tuán)先落地

C.兩樣?xùn)|西的落地軌跡均滿足拋物線方程

D.紙飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)

參考答案:B.

命制思路：是“平拋”模型嗎？物理建模的條件審定是本題的主要著意.空氣阻力不是“天然”可忽略的因素，這對(duì)思維“模型化”的學(xué)生是一劑清醒劑.對(duì)于紙飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，氣流力學(xué)不為高中所學(xué)，但生活認(rèn)識(shí)會(huì)給出答案.

圖3　懸掛重物裝置示意圖

【例5】(寧波市八校聯(lián)考)用一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置在墻壁上懸掛一重物可以有圖3中的甲、乙兩種形式.圖甲中，A，B，O處于同一水平面，且AO，BO為長(zhǎng)度相等的兩根輕繩，CO為一根輕桿，其轉(zhuǎn)軸C在AB中點(diǎn)D的正下方， ∠AOB=120°.圖乙輕桿的O點(diǎn)改為水平的DO拉繩，其他同圖甲.下列判定正確的是

A.圖甲裝置更好

B.甲、乙兩圖中CO桿受力相等

C.甲圖中CO桿受力較大

D.AO,BO與DO三繩的拉力相等

參考答案:A,B,D.

命制思路：本題的立意主要在兩個(gè)思維方法的運(yùn)用考查：“等效”——兩圖中CO桿的支撐作用；圖甲中AO，BO與圖乙中DO線的牽引作用.“分解”——水平面上3根線(OA,OB與OD)作用效果的獨(dú)立性.而對(duì)于選項(xiàng)A基于生活感受完全可作出判斷.

3強(qiáng)化對(duì)物理的“感受性”

物理既是真實(shí)的，必定也是可以感受的.某種角度講，只有感知到的理論才是致用的基礎(chǔ).顯然新課標(biāo)理念對(duì)物理習(xí)題立意的趨向也在“弱化其抽象的理論推演，顯化其具體的應(yīng)用和感受”，由此在課堂教學(xué)中也是特別倡導(dǎo)由學(xué)生參與或感受的“體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)”的開(kāi)發(fā).從學(xué)生物理學(xué)習(xí)的目標(biāo)來(lái)講，建構(gòu)科學(xué)的物理概念和規(guī)律只是第一層次目標(biāo)，認(rèn)識(shí)和理解生活現(xiàn)象才是更進(jìn)一層的目標(biāo).因此通過(guò)試題命制來(lái)強(qiáng)化學(xué)以致用的目標(biāo)導(dǎo)向也是體現(xiàn)物理習(xí)題的“正功能”之一.

【例6】(寧波市八校聯(lián)考)今年寧波市機(jī)動(dòng)車(chē)C照路考增加的其中一個(gè)項(xiàng)目叫“直角轉(zhuǎn)彎”，即在平坦的水平“十字”形路面上駕駛機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行90°轉(zhuǎn)彎.試問(wèn)在機(jī)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)彎過(guò)程中

A.內(nèi)側(cè)的車(chē)輪受到的壓力更大

B.如果轉(zhuǎn)彎的速度加大，車(chē)內(nèi)乘員有外傾的趨勢(shì)

C.轉(zhuǎn)彎時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員一般會(huì)不自覺(jué)地把身體的坐姿調(diào)整為內(nèi)傾

D.如果遇上冰雪天，有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員一般會(huì)采用“急”轉(zhuǎn)彎

參考答案:B,C.

命制思路：物理是需分析的，也是可感受的，強(qiáng)調(diào)從分析到感受，從感受到分析，正是物理“真實(shí)”、“有用”的體現(xiàn).此題就是著意于把抽象的向心、離心運(yùn)動(dòng)變成具體的感受，并可由這種感受直接作出對(duì)題設(shè)各項(xiàng)論斷的正確判斷.

【例7】(學(xué)校月考)蕩秋千是朝鮮族的一項(xiàng)傳統(tǒng)民族體育娛樂(lè)項(xiàng)目(圖4)，歷史悠久又帶幾分驚險(xiǎn)和刺激，場(chǎng)面常常令人嘆為觀止.其實(shí)我們兒時(shí)也多有體驗(yàn)，下面說(shuō)法正確的是

A.當(dāng)秋千下蕩時(shí)，人會(huì)感到腳底變輕

B.從秋千纜繩強(qiáng)度的安全性來(lái)講，在最低處最安全

C.在沒(méi)人助推的情形下，要使秋千蕩得更高，人必須在下蕩時(shí)采用曲腿下蹲動(dòng)作

D.在沒(méi)人助推的情形下，要使秋千越蕩越高，則人必須要對(duì)秋千做功

圖4　朝鮮族民眾在蕩秋千

參考答案:C,D.

命制思路：此題情境為學(xué)生熟知且多有切身感受，這直接有利于學(xué)生快速進(jìn)入題境并醞釀思維.用腳底的“輕重”感知來(lái)判斷超重、失重，具有較強(qiáng)的“體驗(yàn)感”.下蹲動(dòng)作與過(guò)程做功分析極具抽象，但學(xué)生但凡真有體驗(yàn)答案卻是顯見(jiàn)的，這也印證了“活的物理”更有用.

4數(shù)據(jù)賦值 實(shí)驗(yàn)操作盡量還原“真實(shí)”

物理習(xí)題勢(shì)必涉及物理量值，便于計(jì)算是命題的一個(gè)考量因素，除了科學(xué)性，賦值的真實(shí)性也能大大提升物理題境的原味，并借以宣揚(yáng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，且真實(shí)的物理賦值也可以成為實(shí)際問(wèn)題解決方案取舍的一個(gè)基礎(chǔ).實(shí)驗(yàn)本是“真實(shí)”的物理，所以實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量面對(duì)真實(shí)的問(wèn)題，緊扣真實(shí)的過(guò)程，賦予真實(shí)的數(shù)據(jù).

【例8】(寧波市高三模擬考)某同學(xué)利用“落體法”測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?qǐng)完成以下問(wèn)題：

(1)采用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)操作后，發(fā)現(xiàn)紙帶上沒(méi)有留下任何痕跡，則造成這一結(jié)果的可能原因是____________________(寫(xiě)出一個(gè)即可);

(2)此實(shí)驗(yàn)若采用電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器則需不需要配備學(xué)生電源______(“需要”或“不需要”);

(3)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得圖5所示紙帶，紙帶上所標(biāo)1,2,3,4,5,6分別是實(shí)驗(yàn)所打的第1,2,3,4,5,6個(gè)打點(diǎn)，則打第5個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為v5=______m/s(保留二位有效數(shù)字)，由該紙帶記錄的運(yùn)動(dòng)可分析該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中可能存在的不規(guī)范操作是____________________，理論上利用該條紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響？______(“有”或“無(wú)”)

圖5　紙帶

參考答案:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上；電源電壓過(guò)小；振針振幅過(guò)小；復(fù)寫(xiě)紙沒(méi)放或反放等 .(2)不需要 .(3)0.51～0.54;先放紙帶再打開(kāi)電源或釋放紙帶時(shí)初速度不為零;無(wú) .

命制思路：使每個(gè)設(shè)問(wèn)都緊扣實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過(guò)程是考察實(shí)驗(yàn)“真實(shí)性”的基礎(chǔ)，這也正是本題命制的基本思路.在本實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作中，出現(xiàn)紙帶無(wú)打點(diǎn)或打點(diǎn)很淡現(xiàn)象都屬常見(jiàn)，原因也各不相同，且均需學(xué)生自行分析查找.而經(jīng)常在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中安排出現(xiàn)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只會(huì)是“電磁式”或“電火花式”中的某一種，故而很容易給學(xué)生一種“記憶式”的結(jié)論，造成顧此失彼.雖說(shuō)實(shí)驗(yàn)采用“落體模型”來(lái)測(cè)加速度，但實(shí)際操作過(guò)程大都不能保證“落體模型”的純粹性，結(jié)果閉著眼睛套用結(jié)論者為多，這就是第(3)問(wèn)的“鑒別”用意所在.

(1)在上述正常狀態(tài)起吊時(shí)，判斷建材的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).

(2)t=2 s時(shí)，關(guān)閉y維牽引動(dòng)力，保持x維運(yùn)動(dòng)不變，在建材已平穩(wěn)移動(dòng)后，t=5 s時(shí)，由于故障，x維牽引鋼絲突然停止運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算比較此瞬間與剛啟動(dòng)瞬間建材上的懸掛鋼絲拉力F的大小.

(3)待系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，啟動(dòng)塔臂使其勻速旋轉(zhuǎn)，則懸掛在原故障發(fā)生處的建材也隨塔臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終被甩成與塔臂在同一平面且與豎直成θ角(如圖)，若θ=5°，試估算塔臂旋轉(zhuǎn)的角速度ω(已知sin5°=0.087，g取10 m/s2，結(jié)果取一位有效數(shù)字).

圖6　建筑工地上工作的塔吊

參考答案:(1)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng);(2)開(kāi)始時(shí)F=550 N,此瞬間F=500.13 N,故剛啟動(dòng)時(shí)F大;(3)ω=0.4 rad/s.

命制思路：此題取景實(shí)在，聯(lián)系曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)的運(yùn)用自然，其中蘊(yùn)含的另一亮點(diǎn)就是題中賦值力求真實(shí)，不作雕飾，并由此關(guān)涉學(xué)生對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的科學(xué)處理方法的考查，而這一點(diǎn)也正是新高考命題的趨勢(shì)之一.

以上幾道例題為筆者在實(shí)際試題命制中的原創(chuàng)，幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)也為筆者切身之體會(huì)，雖為管見(jiàn)，愿給大家一點(diǎn)啟示.