朱木清 殷勇
(湖北省武漢市黃陂區(qū)第一中學,武漢 430300)
恢復高考40年物理刪減考點的回望與思考
朱木清 殷勇
(湖北省武漢市黃陂區(qū)第一中學,武漢 430300)
例說恢復高考40年物理刪減考點,回顧其積極作用:淘汰陳舊過時知識,主動對接科技發(fā)展前沿;減少繁難枝節(jié)考點,突出主干能力考查;促進課程頂層優(yōu)化設計。提出改進建議:力矩概念不可或缺;簡單平面相對運動和矢量差運算不應回避;高考改革不能弱化物理。
恢復高考;高考;高考物理;考試內(nèi)容改革
高考考試大綱常有修訂,其中,考點變化更受關注??键c即考查的知識點,考點變化多是調(diào)整某些知識點的等級,也有年份出現(xiàn)增加或刪減某些知識點的情形。本文以恢復高考40年來高考物理刪減考點的變化為論題,探討刪減考點的積極意義,以期為高考物理學科的改革提供借鑒和參考。
物理作為科技的基礎,考試內(nèi)容即考點的任何變化,不僅關系到考生的切身利益,還承載著科技與教育賦予的雙重使命??荚噧?nèi)容的刪減,表面上做的是減法,實則為做加法。刪掉陳舊過時的知識,減去某些枝節(jié)考點,減輕不必要的教學負擔,騰出時間空間,加強能力考查,促進素質(zhì)教育,促進課程頂層優(yōu)化設計,是一種以退為進的策略。
1994年前,高考沒有考試大綱,命題依據(jù)是教學大綱。從1978年教育部頒發(fā)的《全日制十年制學校中學物理教學大綱(試行草案)》[1],到1981年修改的《全日制六年制重點中學及五年制中學教學計劃(試行草案)》[2],以及1986年12月頒發(fā)的第一個不帶“草案”的《全日制中學物理教學大綱》[3],都是將初中、高中作為一個教學整體制定的文件,依據(jù)教學大綱命題也含初中部分,故恢復高考開始幾年中有例1這樣的初中物理內(nèi)容。
例1(1983年高考物理試題)[4]
一個銅塊和一個鐵塊,質(zhì)量相等,銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高。當它們接觸在一起時,如果不和外界交換能量,那么( )
A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個過程中,銅塊放出的總熱量等于鐵塊吸收的總熱量
B.在兩者達到熱平衡以前的任一段時間內(nèi),銅塊放出的熱量不等于鐵塊吸收的熱量
D.達到熱平衡時,兩者的溫度相等
因“文化大革命”十年動亂教育欠賬太多,當時高中普遍感到教學負擔過重,1983年教育部印發(fā)《高中物理教學綱要(草案)》[5],實行兩種教學要求——基本要求和較高要求,明確高考不再考查初中物理內(nèi)容,如阿基米德定律、熱平衡方程等,這樣才有了“定心丸”,高考復習無需再“開挖”初中部分,減少了時間和精力上的消耗。
同時,教育界開始意識到,教學目標和高考目標并不完全一致,教學大綱應側(cè)重教什么、如何教,高考則指向?qū)忌R和能力的測評,如果按教學大綱備考,內(nèi)容廣泛,要求不明,應有考試大綱對考試的性質(zhì)、內(nèi)容、形式等作出規(guī)定。1990年國家教委印發(fā)《普通高中教學計劃調(diào)整意見》,將課程分為必修和選修,明確會考以必修內(nèi)容為邊界,高考以必修加選修為邊界。在1990年頒發(fā)《全日制中學物理教學大綱(修訂本)》[6]的基礎上,國家教委考試中心(現(xiàn)教育部考試中心)開始探索高考考試大綱和考試說明的編寫,于1994年首發(fā)考試說明,細化對高考命題的規(guī)約,體現(xiàn)了高考對國家負責、對人民負責、對歷史負責的科學態(tài)度和務實精神。
物理教育為民族科技奠基,同時,科技本身又成為物理教育的基本內(nèi)容??萍寂c教育相互支撐,互為動力。人類進入信息時代,數(shù)字技術(shù)取代模擬電路,高考物理如何引領科學知識的傳承發(fā)展?
1994年,工時制調(diào)整(周工時從48小時減為44小時),國家教委印發(fā)《高級中學物理課本(必修)的調(diào)整意見》,從1990年頒發(fā)的《全日制中學物理教學大綱(修訂本)》中精簡了約17課時的內(nèi)容。與此對應,高考考試大綱中刪除三極管及其放大作用、調(diào)諧與檢波、簡單收音機原理等內(nèi)容,例2和例3成為高考物理的“謝幕題”。
例2(1981年高考物理試題)[4]
用多用電表電阻擋判斷一只PNP型晶體三極管的基極時,電表指針的偏轉(zhuǎn)情況如圖1所示。哪個管腳是基極?
圖1 用多用電表判斷晶體三極管
例3(1986年高考物理試題)[4]
圖2所示是電臺發(fā)出的無線電信號的接收電路圖(P為耳機),圖中少畫了一個元件,請用慣用的符號把這個元件補畫在電路圖中,圖中電容器C1起著______的作用,電容器C2起著______的作用。
圖2
隨后,“簡單邏輯電路”進入2004年課程標準實驗教材[7]。三年后,2007年高考將“傳感器的簡單應用”列入“課程標準實驗版考試大綱”中[8],高考試題中數(shù)字儀器、光電門等傳感器相繼亮相。高考物理以特有的職能和方式,不斷淘汰陳舊過時的內(nèi)容,吸納最新科技成果,與時代科技同行,彰顯了教育的基礎性、前瞻性和先導性。
隨著20世紀80年代中后期關于“知識與能力”討論的深入,國家教委考試中心在1994年首發(fā)的高考考試說明中明確提出“把能力考查放在首要位置”,物理學科考查“五種能力”[9]。1995年又從考查知識內(nèi)容表刪除了一些枝節(jié)性考點,如樂音、晶體與非晶體、液體的表面張力、電容器的串并聯(lián)、電池組并聯(lián)、三相交流電等。這樣,例4、例5之類的試題內(nèi)容之后沒有再考查。
例4(1986年高考物理試題)[4]
有一個平行板電容器,當兩極板間為空氣時,其電容為C0=40pF,把它連接到一個電動勢為E=500 V的電源上?,F(xiàn)將一塊厚度等于極板間距離的石蠟塊塞進兩極板間,使它充滿極板間空間的一半,如圖3所示。已知石蠟的介電常數(shù)ε=2。求:
(1)塞入石蠟塊后,電容器的電容C;
(2)在石蠟塊塞入過程中,電源所提供的電能。
圖3 含容電路
例5(1987年高考物理試題)[4]
如圖4所示是一臺三相變壓器的示意圖,原線圈和副線圈的匝數(shù)比為n1/n2=30,今測得副線圈一邊a、b、c三端的任意兩端之間的電壓為380 V,則在原線圈一邊A、B、C三端的任意兩端之間的電壓等于________。
圖4 連接的三相變壓器
2002年修訂的考試說明,在保持學科主干知識完整的條件下,再次減少部分非主干知識考點,如力矩、靜電感應、靜電平衡、靜電的防止與應用、振蕩電路、透鏡成像公式與作圖法等。高考物理命題改革力度不斷加大,不再刻意追求知識覆蓋面,知識立意命題逐步轉(zhuǎn)向能力立意命題,測試區(qū)分度高于其他學科。
刪去少量枝節(jié)考點,迎來多方紅利。一是緩解了中學過重教學負擔。適度降低學習難度,提高學習興趣,促進情感、態(tài)度、習慣的培養(yǎng);二是有助于高校選拔。刪去某些考點,并非降低高考要求,而是轉(zhuǎn)向更加注重理論聯(lián)系實際,更加注重思維能力,順應創(chuàng)新時代的人才選拔要求;三是有利于繼續(xù)學習和學生發(fā)展。專業(yè)性過強、理解難度偏大的內(nèi)容移至大學深入學習,更符合教育的階段性規(guī)律。
恢復高考40年來,考查內(nèi)容與課程教材建設緊密相連,又相互促進。課程教材為高考提供考查范圍,高考考點變化反過來影響課程教材的頂層設計。
2004年前的高中物理教材,幾何光學內(nèi)容分量較重,當時的高考幾何光學試題也有相當難度,如例6和例7。進入21世紀后,高考科目方案開始由“3+2”轉(zhuǎn)向“3+X”,因理科綜合能力測試的試卷長度限制,2001年理科綜合考試說明中刪除了透鏡成像規(guī)律與作圖法、眼睛與近視鏡、遠視鏡,幾何光學只保留反射、折射和全反射等考點[10],這也促使后續(xù)課改設計中,透鏡等相關內(nèi)容退出高中教材,只在初中學習。
例6(1993年高考物理試題)[4]
某人透過焦距為10 cm,直徑為4.0 cm的薄凸透鏡觀看方格紙,每個方格的邊長均為0.30 cm。他使透鏡的主軸與方格紙垂直,透鏡與紙面相距10 cm,眼睛位于透鏡主軸上離透鏡5.0 cm處。問他至多能看到同一行上幾個完整的方格?答:______。
例7(1985年高考物理試題)[4]
圖5 攝譜儀示意圖
如圖5為一攝譜儀的示意圖。來自光源的光經(jīng)過狹縫S和透鏡L后,成為平行光射在三棱鏡P上。為了在一照相底片MN上拍攝下清晰的光譜,在P與MN之間須放置一個___。黃、紅、綠三種顏色光譜線在照相底片上從M端到N端的次序為____。
高考內(nèi)容的刪減會產(chǎn)生正反兩種效應。適當?shù)膭h減,有利減輕過重的學習負擔,騰出空間加強能力考查,但板塊式的刪減,可能造成知識塌陷,反過來阻礙能力形成和學業(yè)發(fā)展。過重的學習負擔不利于學生身心健康成長,但沒有負擔或負擔過輕的學習,也不利于人才素質(zhì)的鍛煉?;仡欉^去40年高考物理,對考試內(nèi)容改革提出如下建議。
力矩是剛體力學的一個基本概念。1990年前,力矩平衡是高考物理的一個重要考點,考試頻率也較高。如例8、例9都是常見的典型實例,學生熟悉,也能掌握。
例8(1984年高考物理試題)[4]
如圖6所示為天平原理示意圖,天平橫梁的兩端和中央各有一刀口,圖中分別用A、B、O三點代表,三點在一條直線上,并且。橫梁(包括固定在橫梁上的指針OD)可以中央刀口為軸轉(zhuǎn)動。兩邊的掛架及盤的質(zhì)量相等。橫梁的質(zhì)量為M。當橫梁水平時,其重心C在刀口的正下方,C到O的距離為h,此時指針豎直向下。設只在一盤中加一質(zhì)量為Δm的微小砝碼,最后橫梁在某一傾斜位置上達到平衡,此時指針與豎直方向成θ角。已知L、h、M及 Δm ,求θ。
圖6 天平的橫梁
例9(1982年高考物理試題)[4]
如圖7,閉合的單匝線圈在勻強磁場中以角速度ω繞中心軸OO'逆時針勻速轉(zhuǎn)動,已知:線圈的邊長ab=cd=l1=0.20 m,bc=da=l2=0.10 m,線圈的電阻值R=0.050 Ω,角速度ω=300 rad/s;勻強磁場磁感應強度的大小B=0.50 T,方向與轉(zhuǎn)軸OO'垂直。規(guī)定當線圈平面與B垂直,并且ab邊在紙面(即過OO'軸平行于B的平面)前時開始計算線圈的轉(zhuǎn)角θ。
圖7 交流發(fā)電機的線圈
(1)當θ=ωt=30°時,線圈中感應電動勢的大小、方向如何?線圈所受電磁力矩M磁的大小、方向如何?
(2)這時,作用在線圈上電磁力的瞬時功率等于多少?
(3)要維持線圈作勻角速轉(zhuǎn)動,除電磁力矩M磁外,還必須另有外力矩M外作用在線圈上。寫出M外隨時間t變化的關系式,并以t為橫坐標、M外為縱坐標畫出M外隨t變化的圖線。
1990年國家教委印發(fā)的《普通高中教學計劃調(diào)整意見》刪除了力矩平衡方程,2002年教育部制定的《普通高中物理教學大綱》以及2002年教育部考試中心修訂的考試說明又刪去了力矩概念,這樣,剛體力學只剩初中學過的一點杠桿平衡原理,面對生活中隨處可見的建筑與結(jié)構(gòu)力學等問題,大量疑惑不解只能無奈。刪除力矩概念導致板塊知識缺憾。
能力的生長離不開知識載體,刪減不能顧此失彼。和力一樣,力矩是不可或缺的物理常識,簡單力矩平衡問題高中生也應理解。同樣是高考,上海市從1985年自主命題以來,一直保留著力矩平衡這個考點,考題難度和學生學業(yè)負擔并沒有因此不可承受,相反,較全面的知識基礎更有助于學生終身發(fā)展。
1990年頒發(fā)的《全日制中學物理教學大綱(修訂本)》作出諸多限定[6]:不要求推導向心加速度,有關向心力計算只要求掌握向心力由一條直線上的力的合成情況,動量定理、動量守恒和碰撞只限于解決一維問題,連接體問題只限于連接體加速度大小和方向相同的情況,帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)只限于粒子進入電場時速度垂直電場的情況,等等。這樣,對高考試題難度是有限制,但留下不少遺憾,其影響隨時間推移逐步顯現(xiàn)。
理解加速度概念,首先必須知道什么是速度變化,怎樣求算。一維情形下我們用坐標法,將矢量轉(zhuǎn)化為代數(shù)量解決了求算問題,但平面二維運動如平拋運動、圓周運動等情形的速度改變Δv怎樣理解?其實,有了平行四邊形矢量求和定則,由v1+Δv=v2,過渡到Δv=v2-v1矢量差計算,順理成章,學生也可接受。從直線運動到平面運動,速度變化Δv和動量變化Δp=p2-p1,都可解決。例10中合力為變力,求合力的沖量需用動量的變化反推,也是知識連接的關節(jié)點,為了控制試題難度,如果連速度變化Δv、動量變化Δp這些最基本的矢量差計算都一概回避或硬性限制,會導致某些知識斷鏈。
例10(1981年高考物理試題)[4]
質(zhì)量是m的質(zhì)點,以勻速率v作圓周運動,圓心在坐標系的原點O。在質(zhì)點從位置1運動到位置2(如圖8所示)的過程中,作用在質(zhì)點上的合力做的功等于____;合力沖量的大小是____,方向與x軸正方向成____(逆時針計算角度)。
圖8 勻速圓周運動的動量變化
相對運動關系及計算,過去教材未作介紹,高考也一直回避。現(xiàn)行教材在選修3-4中介紹了相對論速度變換公式,而在必修課程中,經(jīng)典力學范圍內(nèi)相對運動關系及計算,卻是空白。
動量是物理學中最重要的概念之一。動量的概念源于力學,但貫穿熱學、電磁學、光學、近代物理等領域,在宏觀微觀、高速低速世界都適用。動量的學習,不僅有利于理解力學現(xiàn)象、掌握力學規(guī)律,也有利于其他內(nèi)容的學習,如氣體壓強的微觀機理、光子動量、核變化規(guī)律等。因動量的矢量性和綜合性難度,2003年教育部制定的《普通高中物理課程標準(實驗)》將動量和量子初步列為一個模塊(選修3-5),2007年高考將選修3-5列為選考。殊不知對3個選考模塊,絕大多數(shù)學校只攻1個模塊,其余2個連新課也不上,形同虛設,選修3-5多被拋棄,動量知識漸行漸遠。2017年高考物理將選修3-5回歸必考[11],這既是對高考改革預期外問題的及時補救,也有利于學科知識體系的構(gòu)建,有利于高校人才選拔要求,有利學生進入高校后的繼續(xù)學習。
相對于高考物理考點的調(diào)整,高考模式、科目與賦分的設置、難度的調(diào)控等,則是更上位的大課題,它將直接影響國家長遠的人才戰(zhàn)略。這是個題外話,但學科考查不能脫離高考政策大環(huán)境。
高考40年,物理試題可圈可點。學科間橫向比較,物理學科的難度系數(shù)幾乎一直最低(難度最大),標準差保持領先(區(qū)分度高),對優(yōu)秀生選拔作用尤為明顯。但新一輪高考改革中,“選考科目”中物理與其他選考科目分值都設置為100分,一方面,降低了物理對高考總分的比重,弱化了物理對科技與人才教育的基礎支撐作用;另一方面,因物理最難,在人生發(fā)展最關鍵的高考環(huán)節(jié)上,只要高校錄取不要求選考物理(也不排除有些高校為搶生源,放棄對選考科目的必要限制),考生選科勢必避難就易,“繞”過物理跨進大學再說,催生功利行為,也有悖考試公平。2016年10月浙江新一輪高考“7選3”改革試驗首次開考,初步映證這一點:在政治、歷史、地理、物理、化學、生物、技術(shù)7個選考科目中,杭州市選考物理人數(shù)排倒數(shù)第三,這不合常理、有違常態(tài)。如何采取有效措施扭轉(zhuǎn)這種局勢,是亟待研究的重大問題。
改革永遠在路上。要實現(xiàn)國家富強、民族振興、人民幸福的中國夢,科技與人才永遠是關鍵。物理作為現(xiàn)代科技的重要基礎,高考只能加強,不可弱化,否則,后果不堪設想。
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[7]教育部.普通高中物理課程標準(實驗)[M].北京:人民教育出版社,2003.
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[9]國家教育委員會考試中心.1994年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理、化學科說明[M].北京:高等教育出版社,1994.
[10]教育部考試中心.2001年全國普通高等院校入學考試考試說明(理科綜合)[M].北京:高等教育出版社,2000.
[11]教育部考試中心.2017年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱[M].北京:高等教育出版社,2016.
Abstract:This paper illustrates the deletion of physics knowledge points in the 40 years of College Entrance Examination,highlighting their positive role in terms of a)eliminating out-dated knowledge and keeping up to date with cutting-edge technologies;b)reducing only amount of knowledge points that are hard to tackle or trivial in the examination and putting a very strong focus on ability test;c)optimizing top-level curriculum design.In the meanwhile,suggestions are made in the following areas:a)the concept of torque is indispensable for the examination;b)simple plane relative motion and vector difference operation should not be evaded;and c)above all,the importance of physics as a school subject cannot be weakened in the College Entrance Examination reform.
Keywords:Resumption of the College Entrance Examination;College Entrance Examination;College Entrance Examination of Physics;Examination Content Reform
(責任編輯:陳睿)
Retrospection and Reflection on Deletions of Physics Knowledge Points in the 40 Years of College Entrance Examination
ZHU Muqing,YIN Yong
(Huangpi No.1 Senior School,Wuhan 430300,China)
G405
A
1005-8427(2017)07-0052-6
10.19360/j.cnki.11-3303/g4.2017.07.011
朱木清(1954—),男,湖北省武漢市黃陂區(qū)第一中學,中學高級教師;
殷 勇(1978—),男,湖北省武漢市黃陂區(qū)第一中學,中學高級教師。