從3年來學業水平測試物理(必修)試題的變化談學業水平測試的改革

楊宏兵

(南京市第十三中學,江蘇南京 210008)

1 設置學業水平測試的目的與意義

根據教育部《普通高中課程方案(實驗)》(教基〔2003〕6號)和江蘇省教育廳《江蘇省普通高中課程改革實施方案(試行)》(蘇教基〔2005〕16號)的精神,設置全省普通高中學生學業水平測試.

實行學業水平測試是為了加強對高中的課程管理和質量監控,同時,向高校提供更多有效的考生信息.實行學業水平測試有利于促進高中學生全面發展,有利于高校更加科學、自主地選拔人才.

2 從物理學科看學業水平測試對學生能力要求的變化

從2007年起江蘇省高二的學生開始參加學業水平測試,迄今已有3年.

2.1 2007年試卷簡要分析

2007年試卷有兩道選擇題和一道計算題的第3小題對考生能力的要求比較高.

21.如圖1所示,一固定斜面的傾角為 α,高為 h,一小球從斜面頂端沿水平方向落至斜面底端,不計小球運動中所受的空氣阻力,設重力加速度為g,則小球從拋出到離斜面距離最大所經歷的時間為

圖1

這題對考生而言,它的難點在于首先要應用數學知識判定小球在拋出的過程中離斜面距離最大的位置,然后運用平拋運動的規律求所需要的時間.

圖2

22.如圖2所示,一薄木板斜擱在高度一定的平臺和水平地板上,其頂端與平臺相平,末端位于地板的 P處,并與地板平滑連接,將一可看成質點的滑塊自木板頂端無初速度釋放,滑塊沿木板下滑,接著在地板上滑動,最終停在Q處.滑塊和木板及地板之間的動摩擦因數相同.現將木板截短一半,仍按上述方式擱在該平臺和水平地板上,再次將滑塊自木板頂端無初速度釋放,則滑塊最終將停在

(A)P處. (B)P、Q之間. (C)Q處. (D)Q的右側.

這題要求考生對滑塊整個運動過程運用動能定理進行分析求解,得出在動摩擦因數相同的情況下物體在斜面上克服摩擦力所做的功等于物體在這段斜面所對應平面上克服摩擦力所做的功.

28.滑板運動是一種陸地上的“沖浪運動”,滑板運動員可在不同的滑坡上滑行,做出各種動作,給人以美的享受.如圖3是模擬的滑板組合滑行軌道,該軌道由足夠長的斜直軌道、半徑R1=1 m的凹形圓弧軌道和半徑 R2=1.6 m的凸形圓弧軌道組成,這3部分軌道處于同一豎直平面內且依次平滑連接,其中 M點為凹形圓弧軌道的最低點,N點為凸形圓弧軌道的最高點,凸形圓弧軌道的圓心O點與M點處在同一水平面上,一質量為m=1 kg可看作質點的滑板,從斜直軌道上的P點無初速滑下,經過M點滑向N點,P點距M點所在水平面的高度h=1.8 m,不計一切阻力,g取10 m/s2.

圖3

(1)滑板滑到 M點時的速度多大?

(2)滑板滑到 M點時,軌道對滑板的支持力多大?

(3)改變滑板無初速下滑時距 M點所在水平面的高度h,用壓力傳感器測出滑板滑至 N點時對軌道的壓力大小FN,試通過計算在方格紙上作出FN-h圖像.

這題考查了動能定理、圓弧的內側軌道和外側軌道的向心力及圖像的畫法問題,第(1)、(2)兩個小題難度不大,第(3)小題要求考生首先根據圓周運動向心力的計算式和動能定理求出在N點軌道對滑板的支持力FN和h的關系式,然后在坐標系中描述FN和h函數圖像,同時要注意虛實結合,這一小題對考生而言是一道難關.

綜觀2007年的學業水平測試物理試卷,試卷難度適中,有相當多的基礎題保證達C的考生能控制在95%以上,有適量的能力要求較高的題,它能較好地控制獲得A等級的人數,只讓少數優秀的考生達A.這份試卷的不足之處在于科學教育中的人文教育體現不夠,只有兩道選擇題明顯體現人文教育,而考生在選擇文科后,物理教學滲透了更多的人文教育,因此也應該有更多的試題體現這種變化.但總的說來這是一份比較好的試卷.

2.2 2008年試卷簡要分析

與2007年相比,2008年試卷的選擇題要簡單一些,試題突出時代性,例如第9題和第16題,分別以我國的抗雪救災和“嫦娥1號”探月衛星為背景考察功率和圓周運動有關概念.

9.今年年初我國南方部分地區遭遇了嚴重雪災.在抗雪救災中,運輸救災物資的汽車以額定功率上坡時,為增大牽引力,司機應使汽車的速度

(A)減小. (B)增大. (C)保持不變. (D)先增大后保持不變.

16.我國于2007年10月24日成功發射了“嫦娥 1號”探月衛星.若衛星在半徑為 r的繞月圓形軌道上運行的周期為T,則其線速度大小是

2008年試卷的計算題要比2007年試卷難得多,具體表現在第27題第(2)題和第28題.

27.如圖4所示,固定的光滑圓弧軌道 ACB的半徑為0.8 m,A點與圓心O在同一水平線上,圓弧軌道底端B點與圓心在同一豎直線上.C點離B點的豎直高度為0.2 m.物塊從軌道上的A點由靜止釋放,滑過B點后進入足夠長的水平傳送帶,傳送帶由電動機驅動按圖示方向運轉,不計物塊通過軌道與傳送帶交接處的動能損失,物塊與傳送帶間的動摩擦因數為0.1,g取10 m/s2.

圖4

(1)求物塊從 A點下滑到B點時速度的大小.

(2)若物塊從 A點下滑到傳送帶上后,又恰能返回到C點,求物塊在傳送帶上第1次往返所用的時間.

這題第(2)小題要求考生熟練掌握物體運動多過程分析,考生首先要弄清楚物塊在傳送帶上的運動過程分為三個階段:第1階段是物塊先在傳送帶上向右做勻減速直線運動,末速度為零,第2階段是物塊再在傳送帶上向左做初速度為零的勻加速直線運動,其末速度為到達B點的速度(B點的速度是個隱含條件,要根據B、C兩點間的關系用動能定理求解),第3階段是做勻速運動到達B點.然后再求出物塊在傳送帶上各段運行的位移和相應的時間,最后把各段的時間相加.

圖5

28.如圖5所示,水平轉盤可繞豎直中心軸轉動,盤上疊放著質量均為1 kg的 A、B兩個物塊,B物塊用長為0.25 m的細線與固定在轉盤中心處的力傳感器相連,兩個物塊和傳感器的大小均可不計.細線能承受的最大拉力為8 N.A、B間的動摩擦因數為0.4,B與轉盤間的動摩擦因數為0.1,且可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.轉盤靜止時,細線剛好伸直,傳感器的讀數為零.當轉盤以不同的角速度勻速轉動時,傳感器上就會顯示相應的讀數F.試通過計算在坐標系中作出F-ω2圖像,g取10 m/s2.

這題對考生的能力要求很高,第一,A、B兩個物體屬于連接體問題,第二,當有摩擦力和繩子拉力提供向心力時,是由一個力提供向心力,當這個力不足以提供向心力時另一個力開始出現,還是兩個力同時提供向心力?如果是前者,哪個力先提供向心力?第三,臨界條件的確定,第四,F與ω2關系式的確立及圖像的畫法.這4個方面,每一個對考生而言都是一道“坎”.

綜觀2008年的學業水平測試物理試卷,試卷難度對于保C爭B的考生而言是一份很簡單的試卷,對于沖A的考生而言,這是一份非常難的試卷.有相當多的基礎題保證達C的考生能控制在 95%以上,考 B也很容易,“壓軸題”似乎不僅僅是第28題,第27題第(2)問也起到把一部分優秀的考生拒之于等級A之外,只讓少數優秀的考生達A.與2007年考卷一樣,這份試卷的一個不足之處依然是人文教育體現不夠.

2.3 2009年試卷簡要分析

與前兩年相比,2009年的選擇題難度和2008年相當,與2008年一樣有兩題具有鮮明的背景材料.例如第2題以2008年奧運會為載體考查平均速度的計算,第11題以“神舟七號”返回為背景考查重力做功和重力勢能的變化.

2.在2008年北京奧運會上,我國選手孟關良、楊文軍在男子雙劃艇500 m決賽中以101 s的成績獲得金牌.關于他們在決賽中的運動速度,下列說法中正確的是

(A)最大速度一定為4.95 m/s.

(B)平均速度約為4.95 m/s.

(C)沖刺速度一定為4.95 m/s.

(D)起動速度約為4.95 m/s.

11.我國發射的“神舟七號”飛船在繞地球45圈后,與2008年9月28日勝利返航.在返回艙拖著降落傘下落的過程中,其重力做功和重力勢能變化的情況為

(A)重力做正功,重力勢能減小.

(B)重力做正功,重力勢能增加.

(C)重力做負功,重力勢能減小.

(D)重力做負功,重力勢能增加.

2009年的選擇題克服了前兩年試卷中人文教育不足的缺點,第1題從詩人的角度看待參考系的選擇,第4、16、21從科學發展史的角度考察了科學既有科學本身的科學性,又有科學的人文性.

1.宋代詩人陳與義乘著小船在風和日麗的春日出游時曾經寫了一首詩,如圖6所示,詩中“云與我俱東”所選取的參考系是

(A)船. (B)云. (C)詩人. (D)榆堤.

圖6

4.最早對自由落體運動進行科學的研究,否定了亞里士多德錯誤論斷的科學家是

(A)伽利略. (B)牛頓. (C)開普勒. (D)胡克.

16.牛頓發現的萬有引力定律是科學史上最偉大的定律之一,在天體運動中起著決定性作用.萬有引力定律告訴我們,兩物體間的萬有引力

(A)與它們間的距離成正比.

(B)與它們間的距離成反比.

(C)與它們間距離的二次方成正比.

(D)與它們間距離的二次方成反比.

21.湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子.如圖7所示,把電子射線管(陰極射線管)放在蹄形磁鐵的兩極之間,可以觀察到電子束偏轉的方向是

(A)向上. (B)向下. (C)向左. (D)向右.

圖7

與前兩年相比,2009年試卷的計算題仍然比2007年試卷難得多,比2008年試卷也要難.具體表現依然在第27題第(2)小題和第28題.

圖8

27.如圖 8所示,一質量 M=50 kg、長 L=3 m的平板車靜止在光滑的水平地面上,平板車上表面距地面的高度h=1.8 m.一質量 m=10 kg可視為質點的滑塊,以 v0=7.5 m/s的初速度從左端滑上平板車,滑塊與平板車間的動摩擦因數 μ=0.5,取 g=10 m/s2.

(1)分別求出滑塊在平板車上滑行時,滑塊與平板車的加速度大小;

(2)判斷滑塊能否從平板車的右端滑出.若能,求滑塊落地時與平板車右端間的水平距離;若不能,試確定滑塊最終相對于平板車靜止時與平板車右端的距離.

這題第(2)問要求考生掌握滑塊和小車的相對運動問題,求解滑塊和小車發生相對運動時加速度、速度和位移等物理量,判定滑塊和小車分離的條件;再根據滑塊和小車分離后滑塊做平拋運動時水平方向上看作勻速直線運動的特點,求解滑塊落地點和小車右端的距離.平拋運動屬于B級要求的考點,關于平拋運動的相對運動問題對于考生而言要求很高,是考生在學習過程中的一大難點.

圖9

28.如圖 9所示,V形細桿 AOB能繞其對稱軸OO′轉動,OO′沿豎直方向,V形桿的兩臂與轉軸間的夾角均為 α=45°.兩質量均為m=0.1 kg的小環,分別套在 V形桿的兩臂上,并用長為 l=1.2 m,能承受最大拉力 Fmax=4.5 N的輕質細線連結,環與臂間的最大靜摩擦力等于兩者間彈力的0.2倍.當桿以角速度 ω轉到時,細線始終處于水平狀態,取 g=10 m/s2.

(1)求桿轉動角速度ω的最小值;

(2)將桿的角速度從(1)問中求得的最小值開始緩慢增大,直到細線斷裂,寫出此過程中細線拉力隨角速度變化的函數關系式;

(3)求第(2)問過程中桿對每個環所做的功.

與2008年第28題相比,它們的相同點是對考生的能力要求很高,第一,都屬于連接體問題,第二,當有摩擦力和繩子拉力提供向心力時,是由一個力提供向心力,當這個力不足以提供向心力時另一個力開始出現,還是兩個力同時提供向心力?如果是前者,哪個力先提供向心力?第三,臨界條件的確定,第四,F與ω2關系式的確立.

不同點是2009年第28題對環的受力分析走向空間立體方向上的向心力的分析,需要建立正交坐標系求沿圓周半徑方向上的合外力.在推測環的運動趨勢時,摩擦力在大小和方向上都在發生變化.因此這一題比2008年第28題還要難.

綜觀2009年的學業水平測試物理試卷,試卷難度對于保C爭B的考生而言是一份很簡單的試卷,對于沖A的考生而言,這是一份非常難的試卷.試題的安排先易后難,考生很容易進入考試角色,全卷整體有80%以上的容易題,考查考生的基礎知識和基本技能的掌握情況,考生拿到B等級是輕松的.這份試卷的優點是克服了前兩次人文教育考查內容較少的問題,這份試卷的缺點是最后兩題過難,把很多優秀的考生拒之于等級A之外,只讓極少數優秀的考生達A.

3 對3年來學業水平測試物理學科試題難度變化的思考

3年來,學業水平測試物理學科讓考生達等級B越來越容易了,達等級A越來越難了.這種變化帶來的影響有以下幾點.

第一,物理試卷難度的變化未能體現實行學業水平測試的目的.一份好試卷應該有適當的區分度,這樣學生成績優中差的梯度才會體現得比較明顯.但近兩年都是憑試卷最后一兩題來區分學生學得是否扎實,這種做法有些欠妥,甚至有些故意“刁難”沖A考生的味道.學業水平測試必修科目的等級分為A、B、C、D四個等級,達 B容易沖A難,勢必使得絕大多數優秀的學生和成績一般甚至成績較差的學生都擠在B級,因此無法向高校提供更多有效的考生信息.

第二,物理試卷難度的變化未能體現實行學業水平測試的意義.近兩年的試卷更加關注的是A等級和B等級考生之間的區分度,這種導向并不能激發大多數學生對這些學科的學習熱情,有悖于設置學業水平測試的初衷.物理試卷難度的變化使得很多優秀的考生感覺自己可以輕松達B,而自己再怎么努力對A也是望洋興嘆,于是他們降低對物理等級的要求并減少對物理學科的付出,從而無法實現高中學生的全面發展.

第三,物理試卷難度的變化未能體現學業水平測試對教學的指導作用.我國歷來有一條教學經驗:教學中,一切設計都讓學生“跳一跳能摘到桃子”.桃子在天上,只能望桃興嘆,誰還考慮去摘桃子;桃子滿地,俯首皆是,也會索然無味.教學時,目標太難太高,象聽天書;太易太低,也沒有什么興趣.如果伸手就能摘到,那只是得到了桃子而已.只有選擇一個合理的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維教學目標作為最佳發展高度,讓學生“跳一跳能摘到桃子”,他們就有興趣、有欲望、有奔頭去奮力跳躍,從而在摘桃過程中既摘到了桃子,又培養了摘桃的能力和方法,同時,他們熱情的追求、頑強的拼搏,獲得了自信和樂趣,這是他們在情感態度與價值觀上得到培養.然而我們無須諱言,“高考是高中教學的指揮棒”,作為高考的組成部分,學業水平測試理所當然成為學業水平測試科目教學的指揮棒.如果A等級猶如天上的桃子,教師的教學設計可能更關注B等級,學生在學習時又感覺B等級猶如地上的桃子,伸手就能拿到,也就缺乏學習的動力.

4 對學業水平測試改革的設想

江蘇省教育廳在2008年高考后認識到學業水平測試加分政策的局限性,從而調整學業水平測試加分政策,把“6A加 10分”調整為必修科目“1A加1分,4A加5分”,這一調整讓全體考生加分人數大大增加,極大地調動了廣大學生對學業水平測試科目學習的積極性.然而物理學科試卷難度變化挫傷了大批優秀文科生的學習積極性,勢必給以后的學生帶來消極影響.因此,筆者認為對學業水平測試必須進行改革,今提出以下設想.

第一,繼續調整學業水平測試加分政策,把現行的必修科目“1A加1分,4A加5分”政策調整為必修科目“1B加1分,1A加2分”.在現行的學業水平測試方案中,考生必修科目很關注A等級和D等級,A等級是加分,D等級是不合格,要重考,而B等級和C等級對考生似乎沒有多大差別,只是在高考錄取時少數考生因為B等級或C等級而有所影響.實施必修科目“1B加 1分,1A加 2分”既可以使每個等級都與眾不同,又可以極大地調動了廣大學生對學業水平測試科目學習的積極性,促進高中學生全面發展.

第二,改變學業水平測試(必修科目)的等級計算方法.現行的必修學科等級計算方法:各科原始分滿分為100分.100分～90分為A級,89分～75分為B級,74分～60分為C級,59分及其以下為D級.這種等級的計算方法在各門學科試題難易程度不同時使得考生達到各個等級的比例大相徑庭,又幾乎不可能在命制試卷時使得各門學科試題難易程度差不多.因此為了使考生能夠在各門學科中均衡發展,筆者建議必修學科等級的計算方法參照選修學科等級計算方法,即各科原始分滿分為100分,根據考生成績按比例折換成相應的等級.A級為前20%(含20%)的考生,B級為前20%至前50%(含50%)的考生,C級為前50%至前90%(含90%)的考生,D級為90%以后的考生.

第三,穩定學業水平測試(必修科目)試題的難度.從近3年物理試卷計算題的難度來看,難度一年比一年難,前一年的試卷對后一年的教學失去了指導意義.力學部分的難度對文科考生與對理科考生幾乎沒有差別,這對文科考生實在勉為其難.

第四,突出學業水平測試(必修科目)試題的學科交融性.近3年物理試卷有個可喜的變化,試題中有越來越多的人文教育和時代背景.這種變化讓考生更深切體會到物理貼近生活,物理不再是枯燥的概念、規律和繁雜的計算.