例析中考實(shí)驗(yàn)試題編制的命題思想

陳蒼鵬

摘 要：2016年浙江省各地中考物理試題編制思路清晰，突出對基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的考查，通過對實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)來考查學(xué)生思維的廣闊性，通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)來考查思維的獨(dú)立性，通過實(shí)驗(yàn)的分析來考查思維的邏輯性，通過實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新來考查思維的靈活性，試題考查層次多樣、重點(diǎn)突出、方法靈活、思維多元。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)試題；命題思想；例析

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）4-0012-4

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，浙江省初中物理中考除了重視考查基礎(chǔ)知識與基本技能外，還注重考查學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，注重實(shí)驗(yàn)探究過程，包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、獲取事實(shí)與證據(jù)，以及解釋與檢驗(yàn)、交流與評價(jià)等探究的能力。同時(shí)，還關(guān)注科學(xué)方法的考查，比如控制變量、比較、類比、分析、綜合、歸納、演繹等方法。

1 重視實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，突出思維的廣闊性

這幾年來，浙江省物理中考試題突出了實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性，從不同角度、不同層次考查實(shí)驗(yàn)探究過程與方法，重視初中物理基本儀器和基本實(shí)驗(yàn)原理的考查，突出思維的廣闊性。具體來說，力學(xué)實(shí)驗(yàn)試題注重考查力的相互作用、彈力、壓強(qiáng)、浮力、杠桿等基本實(shí)驗(yàn)，電學(xué)考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，尤其是伏安法測小燈泡的電功率、伏安法測電阻，考查儀表讀取、電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理和方法、變量控制以及數(shù)據(jù)處理等，光學(xué)涉及凸透鏡成像、平面鏡成像以及光的直線傳播等的原理、數(shù)據(jù)分析與處理，試題突出對物理本質(zhì)的探究、理解與運(yùn)用，考查提出問題、進(jìn)行猜想與假設(shè)，考查實(shí)驗(yàn)方案獲取數(shù)據(jù)以及分析處理數(shù)據(jù)等過程，掌握觀察、實(shí)驗(yàn)、收集處理信息的基本技能。[1]

比如杭州市31題的“凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)”，寧波市26題的“電流與電阻的關(guān)系”，溫州市26題的“探究電流熱效應(yīng)的影響因素”，紹興市25題的“探究影響彈簧受力形變的因素”，嘉興市25題的“研究阻力對物體運(yùn)動的影響”，金華市29題的“探究串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)”，等等。以上實(shí)驗(yàn)既是初中物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)考查的主要內(nèi)容，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要載體。教師按照“基本技能—綜合實(shí)踐—創(chuàng)新能力”一體化、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和方法，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法，加強(qiáng)對學(xué)生基礎(chǔ)知識、實(shí)踐能力的培養(yǎng)，真正做到“做中學(xué)”。

例1 （2016年杭州）如圖1所示，實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。當(dāng)三個(gè)元件移動到圖示位置時(shí)，光屏上出現(xiàn)了清晰的像?；卮鹣铝袉栴}：

（1）光屏上像的性質(zhì)為 。

（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)中得到的像在生活中的應(yīng)用，舉一個(gè)例子 。

（3）從圖中讀出物距為 cm，并推算出焦距為 （選填字母）。

A.f<15 cm B.15 cm30 cm

（4）如果保持蠟燭與凸透鏡的位置不變，撤去光屏，是否仍然成像？ 。

參考答案：（1）倒立縮小的實(shí)像；（2）照相機(jī)；（3）40 B；（4）能成像。

這個(gè)題目設(shè)計(jì)具有層次性，對于凸透鏡重要的知識點(diǎn)考查比較全面。試題既與生活結(jié)合，也突出物理的推理，體現(xiàn)思維的廣闊性。本題的高明之處在第4小題，命題者的意圖很明顯，不是知識立意，而是能力立意。只有學(xué)生真正做過本實(shí)驗(yàn)或者說只有認(rèn)真做過本實(shí)驗(yàn)，才能很自信地作答。凸透鏡所成的實(shí)像是真實(shí)光線匯聚而成的實(shí)像，不是虛像。沒有光屏實(shí)像也是依然成像的，但虛像不能用光屏承接。學(xué)生只有真正做過本實(shí)驗(yàn)，理解這些“知識”，才能正確作答，也能較好地考查出學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)。物理科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，課堂教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生自身通過觀察、操作與體驗(yàn)，親身經(jīng)歷探究過程，構(gòu)建物理概念，掌握科學(xué)方法。

2 重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，凸顯思維的獨(dú)立性

2016年浙江省初中《考試說明》指出：“能對科學(xué)探究過程中的信息進(jìn)行記錄、選擇、分析和處理。能用語言、文字、圖表、模型等方式來表述探究的過程?！盵2]實(shí)驗(yàn)探究能力是物理學(xué)的核心素養(yǎng)之一，它要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題，針對特定的物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、提問、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)、對照處理、獲取證據(jù)、變量控制和檢測、實(shí)驗(yàn)評價(jià)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。比如：2016年杭州市31題的“比較甲乙合金絲電阻大小”，麗水市28題的“探究壓力和物體重力之間大小關(guān)系”，金華市27題的“物體從高空下落時(shí)的收尾速度與什么因素有關(guān)？”等試題，都強(qiáng)調(diào)思維的獨(dú)立性，而不是強(qiáng)調(diào)“死記硬背”的“人云亦云”的思維方式。因此，在日常實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，我們不能強(qiáng)調(diào)簡單的模仿，而是要關(guān)注細(xì)節(jié)、關(guān)注實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用、關(guān)注實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取的方法與手段，強(qiáng)調(diào)學(xué)生親身體驗(yàn)，獨(dú)立操作和獨(dú)立思考。

例2 （2016年杭州）現(xiàn)有一個(gè)電壓表、若干導(dǎo)線、兩節(jié)干電池和一個(gè)開關(guān)。請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來判斷兩段材料不同，長度、橫截面積都相同的甲乙合金絲電阻的大小。

（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。

（2）說明實(shí)驗(yàn)的步驟以及需要測量的物理量。

（3）小金認(rèn)為：根據(jù)上述操作即可判斷這兩種材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱。你認(rèn)為小金得出結(jié)論的依據(jù)是什么？（不考慮溫度對電阻的影響）

參考答案：（1）如圖2：

（2）①按照電路圖，把兩根合金絲與兩節(jié)干電池、開關(guān)、導(dǎo)線連成串聯(lián)電路。②用電壓表分別測出甲乙合金絲兩端的電壓分別為U和U 。③因?yàn)榇?lián)電路電流處處相等，根據(jù)歐姆定律，電阻大的合金絲，它兩端的電壓也就大。

（3）電阻的大小是由材料、長度和橫截面積來決定的（不考慮溫度對電阻的影響），實(shí)驗(yàn)時(shí)選取的是長度和橫截面積都相同的電阻絲，因此甲乙合金絲電阻的大小就僅由材料來決定，所以測得電阻大的合金絲的導(dǎo)電性就弱。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)探究過程中的重要環(huán)節(jié)，著眼于學(xué)生對問題的理解以及能靈活運(yùn)用物理原理來解決實(shí)際問題，所以在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，需要尊重學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，促進(jìn)思維獨(dú)立性的形成。如本題就涉及到電路設(shè)計(jì)、步驟的安排、有效數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)分析與處理、得出科學(xué)結(jié)論等一系列科學(xué)探究的要素，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。日常教學(xué)中，我們要加強(qiáng)探究的“提出問題，進(jìn)行猜想與假設(shè)，獲取事實(shí)與數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，合作與交流，作出評價(jià)”等探究過程。[3]

3 重視實(shí)驗(yàn)分析，突出思維的邏輯性

2016年浙江省初中《考試說明》指出，能根據(jù)提供的具體探究過程，判斷其方案的合理性，能對科學(xué)探究過程中的信息進(jìn)行分析和處理。在實(shí)驗(yàn)探究試題中，多以圖表和文字相結(jié)合的形式出現(xiàn)，情景復(fù)雜綜合性強(qiáng)，考量學(xué)生思維的思辨性與邏輯性，強(qiáng)調(diào)對實(shí)驗(yàn)信息的獲得及其信息轉(zhuǎn)換、處理和分析能力。比如：2016年衢州的第10、12、20、23等試題，金華的第15、19、20、32等試題，溫州的第12、22、25、31等試題。

例3 （2016浙江金華） 拓展性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)合作進(jìn)行探究“串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)”，設(shè)計(jì)了圖3Ⅰ電路，并連接了圖3Ⅱ電路。

（1）圖3Ⅱ?qū)嶒?yàn)電路連接中有一處錯誤，無法完成實(shí)驗(yàn)，連接錯誤的導(dǎo)線是 （填“a”“b” 或“c”）。

（2）正確連接后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了如圖4Ⅲ所示的曲線圖。

①圖4Ⅲ中甲、乙兩條曲線是根據(jù)圖3Ⅰ電路測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所繪制的曲線，其中與圖3Ⅰ電路中電壓表[V1] 對應(yīng)的曲線是 （填“甲”或“乙”）。

②已知電源電壓恒為6 V，根據(jù)探究目的分析圖4Ⅲ中的曲線，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。

（3）拓展探究：同學(xué)們根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了如圖4Ⅳ所示的電路（電源電壓未知），利用電壓表和定值電阻R0（已知阻值）測量未知定值電阻Rx的阻值。閉合開關(guān)S，接下來的操作是： （只需寫出操作過程和測量的科學(xué)量，不需寫出表達(dá)式）。

參考答案： （1）b；（2） ① 甲；② 串聯(lián)電路中總電壓等于各用電器兩端的電壓之和；（3）閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，測得電壓表示數(shù)為U1；閉合開關(guān)S2，斷開開關(guān)S1（或同時(shí)閉合S1、S2），測得電壓表示數(shù)為U2（前后兩步操作調(diào)換位置也可以）。

此題考查角度多元，分別是對錯誤電路分析、數(shù)據(jù)處理以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)信息得出結(jié)論，并對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展。屬于實(shí)驗(yàn)探究性綜合題，起點(diǎn)較高，落點(diǎn)在歐姆定律的應(yīng)用和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)上，是初中物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)注重引導(dǎo)學(xué)生分析，在實(shí)驗(yàn)中如果結(jié)合圖3I和圖3II，分析R1、R2相對應(yīng)的電壓表所測量的對象，就可以找到邏輯關(guān)系，進(jìn)而分析出其錯誤點(diǎn)。尤其是問題（2），其下的兩個(gè)小問題，都需要一定的邏輯分析：隨著變阻器R2的增大，兩個(gè)電壓表分別怎樣變化？在此找電阻與電壓的邏輯關(guān)系，就可以找到圖4Ⅲ中對應(yīng)的圖線。結(jié)合圖像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，兩表電壓之和為定值，即可得到在串聯(lián)電路中電壓的特點(diǎn)。問題（3）也充分體現(xiàn)物理學(xué)的邏輯特點(diǎn)，根據(jù)歐姆定律，要知道未知電阻的值，就需要知道電阻兩端的電壓和電流，由于本題只給出一個(gè)電壓表和一個(gè)已知電阻的阻值，要得到電流的值，就必須測得相應(yīng)的電壓值。因此，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度來看，命題者的意圖是很明顯的，就是要求在日常教學(xué)中，注意對實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行邏輯分析，充分挖掘試題各個(gè)信息的邏輯點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與邏輯分析能力。[4]

4 重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，突出思維的靈活性

2011版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：科學(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動、實(shí)驗(yàn)活動和邏輯推理交互作用的過程，要在解決這些問題的過程中推動科學(xué)的發(fā)展。所以，在物理教學(xué)中，要把實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新結(jié)合，而且要把兩者有機(jī)地結(jié)合，這樣不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高實(shí)踐能力。[5]例如：2016年杭州市的第11、17、18、26、33、34等試題，嘉興市的第11、25、36、37等試題，寧波市的第14、21、23、31、32等試題。

例4 （2016浙江衢州）如圖5、6為小柯在科技節(jié)中制作的“杠桿力臂演示儀”和“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系演示儀”。

（1）如圖5所示，杠桿自身質(zhì)量和摩擦忽略不計(jì)（固定裝置未畫出），O為支點(diǎn)，OA=OD=3OB=0.6米，CD=0.2米。在做背景的白紙上作以O(shè)為圓心半徑為0.2米的圓。在A點(diǎn)掛5牛頓的重物G，要使杠桿水平平衡，則作用在B點(diǎn)豎直向下的力FB應(yīng)為 牛。撤去FB后，按圖示方向分別施加FC、FD兩個(gè)力，都使杠桿在水平位置平衡，則FC、FD的大小關(guān)系為 。

（2）如圖6，在注射器A、B處分別扎一個(gè)等大的小孔，插入兩根相同規(guī)格的硬質(zhì)塑料管（連接處密封），并在管上分別系一個(gè)未充氣的同規(guī)格氣球（連接處不漏氣）。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充滿空氣，接著快速向內(nèi)推動活塞。請你預(yù)測A、B兩孔處氣球的鼓起情況是 （填序號）。

①A孔處氣球大 ②B孔處氣球大 ③兩個(gè)氣球一樣大

本題中涉及杠桿平衡條件的應(yīng)用、流體壓強(qiáng)和流體的關(guān)系，需要用到實(shí)驗(yàn)分析法、歸納法、控制變量法等科學(xué)方法，難點(diǎn)在問題（1），關(guān)鍵是從圖5中分析出力臂的本質(zhì)是“支點(diǎn)到動力（或阻力）的作用線的距離”，這樣才能找到FC、FD的關(guān)系。而這個(gè)關(guān)系的建立，是基于日常教學(xué)中的物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，結(jié)合比較與歸納等科學(xué)方法，才能建立“力臂的數(shù)學(xué)模型”。問題（2）也是巧妙地設(shè)計(jì)了流體與壓強(qiáng)的關(guān)系，材料簡單，能很好地揭露科學(xué)本質(zhì)。圖6關(guān)鍵是認(rèn)出A與B的下端注射器橫截面積的大小，向左推動活塞，比較A、B下端空氣流速，即可找到答案。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新對學(xué)生積極地參與教學(xué)過程，提高運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生思維的靈活性有積極的推進(jìn)作用。

總之，在日常教學(xué)中，尤其是初三復(fù)習(xí)中，教師要善于把握中考試題的特點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行指導(dǎo)。學(xué)生只有通過大量的物理實(shí)驗(yàn)探究，在不同條件與因素中進(jìn)行實(shí)踐，通過合作交流與智慧碰撞，才能在同樣的學(xué)習(xí)時(shí)間中，有效地訓(xùn)練思維的廣闊性、獨(dú)立性、深刻性和靈活性，提高學(xué)生對物理學(xué)科的分析、抽象、綜合能力，從而也培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。[6]

參考文獻(xiàn)：

[1]唐東輝.把握命題方向，突破生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016（11）：65-67.

[2]浙江省教育廳教研室.2016年浙江省初中畢業(yè)升學(xué)考試說明[M].杭州：浙江攝影出版社，2016：142-147.

[3]金松.以探究為導(dǎo)向的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐與思考[J].物理教師，2016，37（9）：53-55.

[4]周春池，朱柏樹.挖掘教材習(xí)題潛能，發(fā)展學(xué)生思維能力[J].物理教師，2016，37（10）：84-87.

[5]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：13-15.

[6]謝維中.初中物理教學(xué)中創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[J].中學(xué)物理，2013，31（5）：77-78.

（欄目編輯 趙保鋼）