(江蘇省南京市第二十九初級中學,江蘇 南京 210024)

圖1
2014年南京市物理中考題第28題是一道電學計算題,題目如下:在綜合實踐活動課上,小明設計了如圖1所示的模擬調光燈電路.此電路中電源電壓不變,燈泡L標有“6V 3W”字樣,定值電阻R1的阻值為6Ω.將滑動變阻器R2的滑片P置于最右端,閉合開關,電壓表和電流表示數分別為6V和0.3A;滑動滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數分別為1V和0.5A.(1)燈泡L正常發光時的電阻多大?(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率多大?(3)為使燈泡安全工作,R2的滑片能自由滑動,且滑片P滑到某一端時燈能正常發光,應采取怎樣的保護措施?請具體說明.
作為一道物理中考壓軸題,既要符合課程改革的理念,又要圍繞現行教材,還要引導教師的課堂教學改革,更要引導學生進行學習方式的變革,對于命題者來說很不容易,上述的題目就有著很好的體現.
試題的情景來源于蘇科版教材九年級(上)第十三章的綜合實踐活動《設計制作一個模擬調光燈》,也是這一章第一節引入新課時的一個情景,這樣設計的好處是:當學生看到這道題目后會感到親切自然,從而有效地緩解考試的緊張情緒,有利于發揮考試水平.綜合實踐活動是培養學生物理思維和動手能力的非常有效的途徑,但是,由于考試的壓力,有的教師在平時的教學過程中,并不能很好地重視綜合實踐活動教學.這樣的題目有利于引導我們的教學改革,同時也會改變教師的教學理念,重視學生課外實踐活動的開展,真正提高學生的學科思維能力和素養.
該題第1小題的解答對于大多數學生來說沒有難度,直接用公式就可以計算得到結果,但是在解決第(2)小題時,第一個隱含的條件是電源電壓不變但未知大小,同學們要通過題干中提供的“滑動滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數分別為1V和0.5A.”來判斷此時燈是正常發光的,并根據這一條件確定燈兩端的電壓,并利用串聯電路的特點,從而計算出電源電壓的大小為10V.
第二個隱含條件是題目中并沒有給出小燈泡的電阻是否變化的明確表述,學生在平時的練習中接觸較多的是燈絲電阻變化與不變化的題目,有些是文字表述,有些是用圖像呈現,但是本題缺少這樣的條件,因此,需要學生仔細讀題、認真思考,然后才能做出正確的判斷.通過題干中“將滑動變阻器R2的滑片P置于最右端,閉合開關,電壓表和電流表示數分別為6V和0.3A”來判斷燈不是正常發光,然后根據“串聯電路中電流處處相等”的知識來判斷流過燈的電流也為0.3A,再通過電源電壓、R1和R2來計算出小燈泡所分得的電壓為2.2V,從而算出燈的實際功率為0.66W,從而發現燈的電阻是變化的.部分同學計算流過燈的電流為0.3A,直接利用第(1)小題中燈的電阻計算出燈的實際功率為1.08W,顯然這樣的做法是錯誤的.
這樣的條件設計,既能考察學生閱讀、理解題意的能力,又能體現學生運用物理知識解決實際問題的能力,分析、判斷和應用能力在這一小題中也得到了充分的展示.
試題的第(3)小題涉及電路元件在電路中安全工作的問題,但又不同于簡單求電阻的范圍或電表的安全范圍,而是要求“R2的滑片能自由滑動,且滑片P滑到某一端時燈能正常發光”,這一表述從某種層度上說也是一個隱含的條件,需要學生自己判斷出應該是滑片P在最左端時燈安全,然后才能進行計算.這是一道結果開放的題目,結論可以是再串聯一個2Ω的電阻,也可以把原來的定值電阻R1換成阻值為8Ω的電阻,或將電源電壓減小為9V.
近幾年來,中考試題中涉及開放的試題基本屬于語言表達類,在計算類大題中出現這樣的開放題令人耳目一新,解決問題的開放性體現了對于學生個性思維的尊重.
物理是一門以實驗為基礎的學科,除了課堂的演示和學生分組實驗外,綜合實踐活動更能夠體現物理學科的特點,即做中學.在《義務教育物理課程標準(2011年版)》中有明確規定:在教學中,我們要根據教學目標、教學內容及教學對象靈活采用教學方式,提倡教學方式多樣化.注重采用探究式的教學方法,讓學生經歷科學探究過程,學習科學研究方法,培養其創新精神和實踐能力.蘇科版物理教材為了更加明確體現這一課標精神,根據初中學生的實際情況和知識結構特點,非常巧妙地安排了相應的綜合實踐活動.教學實踐證明,學生只有在自主實踐過程中才能真正實現探究、合作和自主學習.但在實際教學中,有的教師不夠重視對學生探究能力的培養,有些學校根本就不進行綜合實踐活動教學.本題的出現,不僅是對學生進行知識的考核,更能夠引導教師教學方式的改進和學生學習方式的改變.
物理是研究自然現象和規律的科學,學習物理的目的是服務于人們的生產和生活,物理與生活、科技和人類的文明密切相關,初中生在物理學習過程中,興趣和學科素養的培養是至關重要的.本題的情景是教材中的綜合實踐活動,題干的原型是調光燈,使用的是串聯電路,這些都是學生在學習電學過程中最為常見的,但是,由于平時對于實際動手能力的重視不夠,學生往往不能很好地把學過的知識用到實際的問題中.如果我們在實際教學中要求學生經常觀察家中的電路和閱讀常見用電器的說明書,了解其中的電路連接,并能夠實際去測量小燈泡在不同電壓下的電阻值,解決這樣的試題就會得心應手,也不會對于題目中的隱含條件不能發現而犯錯.因此,學會觀察生活和自然現象,能夠積極思考發現并提出問題,非常必要.
發散性思維就是人們沿著不同的方向,采用不同的視角去審視和思考同一個問題,它具有靈活性和敏捷性的特征,引導學生多角度深入思考物理問題,會培養學生學習物理的興趣和良好的思維習慣.在初中物理教學中,因為知識難度不大,知識的積累不多,學生抽象思維不足等因素的影響,教師常常疏于該能力的訓練和培養.在本題命制過程中,巧妙地實現了解題結果的開放,相對于以前解題過程不同而結果相同的發散性題目來說,這是一個很大的進步,也真正地考查了學生思維的能力和個性特征.
學科文化是這一門學科的精髓,體現了學科本身的內在價值,學科知識、學科思想、理性思維、研究方法、價值標準等都屬于物理學科的學科文化,物理學科自然和簡潔的學科特點,生活、物理、社會的高度關聯,建立了物理學科獨特的學科文化.本題的命題素材取自生活,簡潔的描述和簡單的電路符合自然規律,對于難度的合理把握體現了人文關懷和能力考查的有機統一.考試不僅是對學生所學知識的考查,更是對于學生能力和思維的考核,同時也是對學生情感、態度、價值觀的引導,本題就體現了課標的要求,既考查了學科內容和學生能力,又引導了教學的方向.
一道好的試題不僅讓人感到新鮮,更重要的是它可以引導教師思考并改進自己的教學,從而改變學生的學習方式,提高學生的思維能力和學科素養,增長能夠終身受用的基本能力和素質.