一道高考物理計(jì)算題的答題情況分析

何彪　鄧宏貴　羅固基

摘 要：本文通過對(duì)某省2017年一道高考物理計(jì)算題學(xué)生的得分情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和綜合分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在題意分析、思路整理、表達(dá)方式等環(huán)節(jié)，存在物理概念不明確、物理過程不清楚、物理思維不清晰等系列問題。通過對(duì)這些問題進(jìn)行深入分析，反思了中學(xué)物理教育中面臨的一些問題，并提出了部分改善意見，以便物理教育工作者在教學(xué)過程中參考。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；高考；計(jì)算題

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）8-0039-3

2017年全國高考I卷第24題是關(guān)于人造航空器在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能的計(jì)算及摩擦阻力的做功情況，題目分兩問，總分12分。題目的初衷是考查學(xué)生動(dòng)能、勢能、機(jī)械能的概念和計(jì)算，以及動(dòng)能定理、功能關(guān)系、能量關(guān)系的具體應(yīng)用。題目難度適中，考查的物理知識(shí)點(diǎn)也是中學(xué)教學(xué)反復(fù)講授的重點(diǎn)和難點(diǎn)。筆者在閱卷過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的整體得分率很低，答題過程中反映出諸多問題，這些問題從側(cè)面反映了目前中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀及面臨的困境。在此，從學(xué)生得分情況的統(tǒng)計(jì)分析出發(fā)，剖析教學(xué)過程中存在的普遍性問題，以便教學(xué)中加以改進(jìn)。

1 試題再現(xiàn)

（2017年全國I卷24題）一質(zhì)量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.5×103 m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s時(shí)下落到地面。取地面為重力勢能零點(diǎn)，在飛船下落過程中，重力加速度可視為常量，大小為9.8 m/s2。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（1）分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；

（2）求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功。已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。

2 學(xué)生的得分情況分析

根據(jù)對(duì)近10萬考生得分情況的抽樣統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)近30%的學(xué)生得分為0分，得2分的約為10%，得4分的約為10%，得5分的約為2.4%，得6分的約為5.7%，得7分的約為1.3%，得8分的約為15.2%，得9分的約為8.9%，得10分的約為8.2%，得11分的約為3.2%，得12分的約為4.2%。得分情況如圖1所示。

總體來看，學(xué)生作答并不理想，得10分以上的總共為15.6%左右，滿分的只有4.2%不到。

從得分情況的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，近30%的學(xué)生在該題得分為零，由此可以推斷出這部分學(xué)生對(duì)機(jī)械能的概念及表達(dá)式是完全沒有掌握的。得2分和4分的學(xué)生各占10%左右，此分?jǐn)?shù)段的學(xué)生分別寫出了一個(gè)狀態(tài)機(jī)械能的表達(dá)式和二個(gè)狀態(tài)的機(jī)械能表達(dá)式，只是沒有給出正確的計(jì)算結(jié)果。一方面可能是沒有時(shí)間繼續(xù)往下做，另一方面可能是無法將題干信息與公式中相應(yīng)的字母一一對(duì)應(yīng)，只是將機(jī)械能的表達(dá)式“默寫”出來而已。由此推斷，這20%的學(xué)生對(duì)動(dòng)能、勢能、機(jī)械能的概念并沒有理解透徹，還停留在似懂非懂的狀態(tài)，對(duì)第二問要用到的動(dòng)能定理、功能關(guān)系的適用條件及表達(dá)式則完全沒有掌握。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，得分在6～8分的學(xué)生總共為22%，我們姑且認(rèn)為該部分學(xué)生第一問的6分全對(duì)，在第二問解答中得分為0～2分。分?jǐn)?shù)表明，該部分學(xué)生基本掌握了機(jī)械能的概念及計(jì)算，但對(duì)動(dòng)能定理、功能關(guān)系的適用條件及表達(dá)式也沒有完全掌握。得分在9～10分的學(xué)生約為17%，對(duì)于此分?jǐn)?shù)段的學(xué)生，基本掌握了機(jī)械能的概念和計(jì)算，并在第二問中基本寫出了針對(duì)本題的動(dòng)能定理、功能關(guān)系的方程式，只是沒有完全給出正確的結(jié)果?？傮w看來，約30%的學(xué)生對(duì)基本的物理知識(shí)完全未掌握，近20%的學(xué)生對(duì)基本的物理概念等知識(shí)沒透徹理解，約22%的學(xué)生掌握了基本的物理概念，但對(duì)規(guī)律性的知識(shí)及運(yùn)用掌握不到位，只有約15%的學(xué)生對(duì)該題的知識(shí)點(diǎn)及運(yùn)用掌握較好。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，得分在7分以下的學(xué)生約為60%，也就是說近六成的學(xué)生沒達(dá)到及格水平，只有約15%的學(xué)生基本掌握了動(dòng)能、勢能、機(jī)械能的計(jì)算及動(dòng)能定理的應(yīng)用（得分在10分及以上的）。

3 答題過程中存在的普遍性問題

閱卷過程中，通過對(duì)學(xué)生作答過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行歸納整理，發(fā)現(xiàn)一些普遍存在的問題。

3.1 物理概念不清楚

動(dòng)能、勢能、機(jī)械能是中學(xué)物理的基本概念，從初中就開始接觸，但很大一部分學(xué)生對(duì)上述概念都缺乏深刻的理解；對(duì)用符號(hào)來表示物理量及計(jì)算物理量的基本技能掌握不到位，從而導(dǎo)致答題中不能完整地寫出機(jī)械能的計(jì)算公式，或者無法將公式中的字母與題干信息一一對(duì)應(yīng)起來。最后的結(jié)果是很容易得分的地方拿不到分，其中的根本原因就是不清楚物理的基本概念。

3.2 物理過程分析不清晰

該題第二問要求計(jì)算從某一高度到地面阻力所做的功，從物理過程的分析來看，此處阻力是變力，物體的運(yùn)動(dòng)也不是直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)于變力的功，典型的是運(yùn)用動(dòng)能定理、功能關(guān)系、能量關(guān)系等物理原理來處理。而從答題情況來看，很多學(xué)生不知從何下筆，只是胡亂地寫些錯(cuò)誤的公式去碰碰運(yùn)氣；有部分學(xué)生完全沒考慮阻力是變力及物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的狀況，生搬硬套地運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)方程來解答；還有部分學(xué)生把題干要求的始末狀態(tài)弄錯(cuò)。這些錯(cuò)誤發(fā)生的根本原因就是學(xué)生不會(huì)有效地分析物理過程。

3.3 表述能力有待提高

用字母來表示物理量及用物理方程來表示物理規(guī)律是中學(xué)物理中最基本的問題。在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，各物理量都有約定成俗的符號(hào)來表示，如用M或m來表示質(zhì)量。但從學(xué)生的角度來看，他們對(duì)用字母表示物理量，以及用方程表示物理定律很不習(xí)慣，還是沉浸在數(shù)字計(jì)算的慣性思維中。本題中各物理量給出的是數(shù)值，沒有給出物理量的符號(hào)，在答題過程中，很多學(xué)生不寫公式就直接代入數(shù)據(jù)，或者表述很隨意，很多物理量的符號(hào)不規(guī)范，如用EP、Ek直接表示機(jī)械能，用Q、Fh來表示阻力的功等，甚至還有些錯(cuò)誤的表示，如用f、Ff來表示阻力的功，導(dǎo)致失分嚴(yán)重。

3.4 有效數(shù)字處理錯(cuò)誤，忽視題干信息

題干給出了重力加速度的取值是9.8 m/s2，結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字。而學(xué)生失分的很大一部分原因是有效數(shù)字不對(duì)或缺省單位，有部分學(xué)生是重力加速度取10 m/s2計(jì)算，導(dǎo)致最后結(jié)果有出入而失分。

4 對(duì)中學(xué)物理教育的啟示與建議

綜合性的計(jì)算題是最能客觀反映學(xué)生真實(shí)水平及教學(xué)效果的題目。仔細(xì)分析近10萬份答卷的得分情況，可以從中窺探出教學(xué)中存在的一些普遍性問題。其中，學(xué)生群體的多元化趨勢明顯、學(xué)生的思維能力薄弱等是普遍存在的問題。對(duì)這些問題，教學(xué)中應(yīng)該加以重視并制定針對(duì)性的教學(xué)策略，對(duì)提高整體教學(xué)效果十分有益。

4.1 重視學(xué)生群體的多元化問題

隨著義務(wù)教育政策的實(shí)施和高中教育的普及，幾乎所有的適齡青年幾乎都能進(jìn)入初級(jí)中學(xué)學(xué)習(xí)，能進(jìn)入高中學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)也有大幅度的增加。面對(duì)全國這么龐大的學(xué)生群體，由于地區(qū)教育的差距、城鄉(xiāng)差距、各種家庭背景的差距、再加上人類智力多元化的天然差異，使得學(xué)習(xí)物理課程的學(xué)生群體呈多元化的趨勢，該題的得分情況分布就很能說明問題。學(xué)生群體的多元化問題應(yīng)引起重視，從得分情況可以看出，優(yōu)秀學(xué)生約占15%，基礎(chǔ)一般的約占35%，基礎(chǔ)較差的約占20%，基礎(chǔ)最差的約占30%。如何在教學(xué)中照顧到基礎(chǔ)較差的那50%的群體，使得他們可以完成物理教學(xué)的基本目標(biāo)，這是中學(xué)教育階段面臨的現(xiàn)實(shí)問題。

物理科目作為中學(xué)的科學(xué)類課程，不能只關(guān)心高考的成績，只關(guān)注少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生，我們應(yīng)該更多地關(guān)注和關(guān)愛基礎(chǔ)較差的群體，給他們更多的幫助，讓他們掌握基本的物理知識(shí)和物理學(xué)思維方法，不僅對(duì)學(xué)生個(gè)人今后的發(fā)展有益，而且對(duì)提高整個(gè)社會(huì)的科學(xué)文化素質(zhì)將是不無裨益的。今天的高中生幾年后將成為社會(huì)的主要?jiǎng)趧?dòng)者，他們文化水平的高低直接關(guān)系到未來社會(huì)的發(fā)展，正如德雷克·博克在書中所說：“如果教育誤導(dǎo)了學(xué)生，吞下惡果的終將是整個(gè)國家。相反，如果學(xué)校能教會(huì)學(xué)生準(zhǔn)確自如地表達(dá)思想、清晰地思考、嚴(yán)密地分析問題、富有道德感、對(duì)國家大事敏感而有見地，社會(huì)將受益無窮[1]?！?/p>

4.2 重視思維能力培養(yǎng)

物理概念掌握不透徹、物理過程分析不清、表述能力差等都是物理思維能力缺乏的表現(xiàn)，而良好而有效的思考能力既是學(xué)好物理課程的基礎(chǔ)，也是教育的基本目標(biāo)之一。《哈佛通識(shí)教育紅皮書》中將“有效的思考能力”作為通識(shí)教育的四大目標(biāo)之一[2]。杜威認(rèn)為：“持久地改進(jìn)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法的唯一直接途徑，在于把注意力集中在要求思維、促進(jìn)思維和檢驗(yàn)思維的種種條件上?！苯虒W(xué)過程中，教師應(yīng)該特別注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，教師的主導(dǎo)作用關(guān)鍵體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)與啟迪上。

物理課程在思維能力培養(yǎng)方面有著重要的作用。一般來說，物理知識(shí)和理論都來源于生活又高于生活，這要求在教學(xué)過程中從生活中的物理情景出發(fā)，分析其物理過程與狀態(tài)，然后建立恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ停剿魑锢硪?guī)律并建立物理方程，最后總結(jié)反思，回歸方程的物理意義，明確其適用范圍。在探索規(guī)律的過程中都是從文字語言出發(fā)，將其轉(zhuǎn)化成“物理語言”，必要時(shí)還必須描繪出物理的情景圖畫，再運(yùn)用思維能力，在分析物理過程的基礎(chǔ)上，抽象出相應(yīng)的物理模型，并將“物理語言”轉(zhuǎn)化成“數(shù)學(xué)語言”。整個(gè)學(xué)習(xí)過程中要求學(xué)生綜合運(yùn)用邏輯思維、抽象思維、形象思維、直覺思維等多種思維形式，對(duì)學(xué)生思維能力的提升有著積極的作用。教學(xué)過程中教師應(yīng)該正確地引導(dǎo)、啟迪、評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，將學(xué)習(xí)的價(jià)值取向由關(guān)注考試分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為注重自身思維能力的提高上，只有這樣，才能更好地實(shí)現(xiàn)物理課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

5 小 結(jié)

本文從一道高考題的得分情況出發(fā)，通過歸納總結(jié)考生答題過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和對(duì)得分情況的統(tǒng)計(jì)分析，剖析了中學(xué)物理教學(xué)面臨的部分問題，并對(duì)改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果提出了一些具體建議，以供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]德雷克·博克.候定凱，梁爽，陳瓊瓊，譯.回歸大學(xué)之道[M]. 上海：華東師范大學(xué)出版社，2012.

[2]哈佛委員會(huì).李曼麗，譯.哈佛通識(shí)教育紅皮書[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.

（欄目編輯 陳 潔）