基于繪圖的初中科學(xué)命題創(chuàng)新

□陳遠(yuǎn)毅

（溫嶺市第五中學(xué)，浙江溫嶺 317500）

初中科學(xué)試題中含有大量的圖像。以2018 年浙江省各地中考試題為例，含有圖像的題目比例高達(dá)69.9%，其中紹興、義烏卷的圖像比例甚至高達(dá)90.0%。繪圖的重要性不言而喻。筆者近年來致力于從繪圖視角進(jìn)行命題創(chuàng)新，積累了一些經(jīng)驗，和同行一起探討。

一、基于繪圖技法的命題創(chuàng)新

（一）改變視角繪圖

機械繪圖中常用的視角有主視、俯視、仰視、左視、右視、剖視、向視等，而剖視中常見的又有縱切和橫切。如果我們結(jié)合命題要求，通過視角的變換，可以對常見的圖像進(jìn)行重新繪制，讓人耳目一新。比如教科書中根的結(jié)構(gòu)圖采用縱切剖視角度，我們可以將它改成橫切，考查成熟區(qū)特有的結(jié)構(gòu)。

例1如圖1所示為植物根尖某部位的橫切面，該部位是（▲）

A.根冠 B.分生區(qū)

C.伸長區(qū) D.成熟區(qū)

圖1 根尖橫切面

（二）三維繪圖

三維圖比起平面圖更直觀、生動、立體感強，接近于現(xiàn)實，所以三維圖更能有效還原真實情境。而目前的中考試題很少有從三維構(gòu)圖視角去考查學(xué)生，這值得我們思考和挖掘。三維繪圖如果結(jié)合繪圖視覺的變換還可以創(chuàng)造出更多有意義的命題素材。

例2圖2甲為心臟結(jié)構(gòu)示意圖，圖2乙為心臟側(cè)視模式圖。圖2乙中的⑤對應(yīng)圖2甲中的（▲）

A.① B.② C.③ D.④

圖2 心臟結(jié)構(gòu)和模式圖

二、基于繪圖素材來源的命題創(chuàng)新

（一）模仿創(chuàng)新繪圖

模仿創(chuàng)新即通過模仿而進(jìn)行的創(chuàng)新活動，是技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的常用方法，一般包括完全模仿創(chuàng)新、模仿后再創(chuàng)新兩種模式。將這種方法遷移到科學(xué)命題創(chuàng)新的繪圖上后，模仿后再創(chuàng)新具有更大的靈活性和創(chuàng)新空間。比如，教科書中“腎的濾過作用”插圖將循環(huán)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)結(jié)合在一起，成了教師命題的常用素材。基于模仿后再創(chuàng)新的思路，筆者思索，既然血液幾乎流經(jīng)全身各處，那么其他器官也可以和血液循環(huán)結(jié)合在一起進(jìn)行繪圖創(chuàng)新。胃、肝臟、五官、肌肉、皮膚等大部分器官或部位都可以和血液循環(huán)結(jié)合在一起，結(jié)合考點進(jìn)行繪圖創(chuàng)新。

例3如圖3 所示，血液通過肝門靜脈從其他器官流向肝臟，箭頭方向表示血液流動方向。據(jù)圖回答下列問題：

（2）除了腎臟外，圖中還有哪些器官內(nèi)的血液通過肝門靜脈流向肝臟？（至少說出3個）

圖3 肝門靜脈及相關(guān)血液流動方向

（二）為教科書文本配圖

教科書中有很多重要的知識沒有配圖，這給有些學(xué)生帶來了學(xué)習(xí)難度，也給繪圖創(chuàng)新留下了很大的空間。比如人體免疫系統(tǒng)的第三道防線、人工免疫的原理、酶的特性、擴(kuò)散的動態(tài)過程、某化學(xué)反應(yīng)的微觀過程等大量的文本內(nèi)容都是我們繪圖創(chuàng)新的素材。

例4流感疫苗接種后，人體內(nèi)一種白細(xì)胞的反應(yīng)階段如圖4 所示，據(jù)圖回答下列問題：

圖4 一種白細(xì)胞的反應(yīng)階段

三、基于繪圖功能的命題創(chuàng)新

（一）借繪圖還原真實情境

有些情境缺少了圖像就難以用文字表述清楚。因此，繪圖是還原真實情境的重要手段。為了能有效地把真實情境準(zhǔn)確、高效地還原并展示給學(xué)生，借助繪圖來還原真實情境在命題創(chuàng)新上自然有其大展拳腳的空間。

例5車輛行駛速度可以由高速攝像頭拍攝后通過處理器自動計算得出。圖5甲所示為一輛即將通過高速攝像頭視線的面包車。道路上各相鄰的兩條線間隔都是1米。圖5乙所示為高速攝像頭拍攝第一張照片時面包車的位置。圖5 丙所示為0.2 秒后相機拍攝了第二張照片時面包車的位置。據(jù)圖回答下列問題：

圖5 高速攝像頭抓拍示意圖

（1）如果在拍下圖乙所示的第一張照片后，面包車以60km/h的速度勻速直線行駛，請在圖乙中用小圓圈“o”標(biāo)出0.1s后車頭的大致位置；

（2）該道路對面包車的限速是80km/h。請通過計算說明該面包車有沒有超速，寫出計算過程。

（二）以繪圖為工具解決實際問題

繪圖不僅僅是一種表現(xiàn)手法，更是解決問題的工具。初中科學(xué)中利用繪圖來解決問題的例子有很多，光的反射和折射、磁場、等效電路、杠桿、受力分析、等高線、月相、顯微作圖等都用到繪圖來解決問題。如果我們能發(fā)揮繪圖在這方面的優(yōu)勢，通過拓展遷移，可以解決更多實際問題，也就衍生了更多有意義的創(chuàng)新情境。

例6如圖6所示，甲、乙兩位同學(xué)分別站在山谷的兩邊用平面鏡進(jìn)行反射測距。甲同學(xué)通過一面平面鏡反射陽光到乙身上，就可以利用入射角的大小、甲乙兩人所在地的海拔高度等數(shù)據(jù)，計算出甲、乙所在兩地間的直線距離。甲同學(xué)所擺放的平面鏡的大致角度是（▲）

圖6 反射測距

（三）借繪圖簡化結(jié)構(gòu)、原理

很多先進(jìn)技術(shù)對初中生而言比較復(fù)雜、深奧，如果能利用好圖像的獨特優(yōu)勢，將先進(jìn)技術(shù)借助繪圖形象地展示出來，學(xué)生會更容易接受。沿著這條思路，我們不僅可以創(chuàng)新大量新穎的命題情境，更能有效地傳遞先進(jìn)技術(shù)，體現(xiàn)STSE教育理念。當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)更新速度很快，種類繁多，并不是所有的先進(jìn)技術(shù)都可以原封不動地搬過來作為命題情境，這就需要我們以初中學(xué)生所學(xué)知識為背景，對技術(shù)種類或從技術(shù)的某個角度進(jìn)行選擇、加工，而繪圖是對技術(shù)信息進(jìn)行加工的有力手段。比如，人造心臟涉及的技術(shù)領(lǐng)域很廣，涉及電學(xué)、氣體力學(xué)、運動力學(xué)、機械學(xué)、血液循環(huán)等多個領(lǐng)域。有些原理不適合作為初中學(xué)生的命題情境，但是我們可以從某些角度進(jìn)行挖掘創(chuàng)新，不管是電學(xué)、氣體力學(xué)、血液循環(huán)，還是其他，都有可以挖掘的空間。很多儀器、機械、元件等的結(jié)構(gòu)或原理比較復(fù)雜，如果我們能抽絲剝繭，把和初中科學(xué)知識相關(guān)的內(nèi)容剝離出來，并借助繪圖將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或原理簡化后呈現(xiàn)給學(xué)生，可以挖掘出很多有意義的命題情境。

例7人造心臟是科學(xué)家為了挽救越來越多心臟病患者的生命而研制出來的一種人造器官，人造心臟與人類心臟大小相當(dāng)。如圖7所示為一個人造心臟，箭頭方向表示血液流動方向。據(jù)圖回答下列問題：

（2）比較A 部分和B 部分的電功率大小，并說明理由。

圖7 人造心臟

繪圖在初中科學(xué)命題中不僅扮演著重要角色，更是我們命題創(chuàng)新的重要素材來源。我們應(yīng)落實課標(biāo)的理念，充分發(fā)揮繪圖在命題中的獨特優(yōu)勢和作用，創(chuàng)造更多有意義的試題，利用命題對教學(xué)的導(dǎo)向性，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。