高中國際班物理教學的幾點思考

鐘贛萍

1 ACT簡介

ACT（American College Test）考試與SAT考試均被稱為“美國高考”，它們既是美國大學的入學條件之一，又是大學發放獎學金的主要依據之一及對學生綜合能力的測試標準.ACT考試包括四個部分：ACT數學、ACT英語、ACT閱讀、ACT科學推理.其中ACT科學推理整合了高中物理、化學、生物、地理等四個自然學科.在ACT科學推理考試中一般共有7篇文章，每篇文章約有6道選擇題.每篇文章字數在2000～3000左右，考試時間為35 min.其中涉及到物理方面的試題一般是有2篇，所占的比重還是比較大的.

2 ACT科學考試簡析

我們對30道ACT物理試題進行了分析，發現試題的內容可能是實驗的統計數據，要你根據統計數據得出一些規律；可能是對一個物理現象的幾種科學理論的解釋；也可能是直接給一個理論假設，要學生進行推理性判斷.因此學生需要閱讀大量相關的文字描述，表格和圖表.這些科學信息往往以以下三種形式出現：

數據分析：要求學生理解，解讀和評估各種圖形和表格信息.

實驗總結：要求學生對實驗的設計進行理解、分析、解釋，并對實驗做出相對應的科學評估；

理論比較：給出兩到三個對于一個科學現象不同的科學理論和假說，要求學生理解和評價.

這些內容看起來會讓很多同學望而卻步，不過答題并不需要廣博的背景知識，因為題目中會給出了充分的解題信息，解題過程本身憑中學階段的物理、化學、生物的基礎就可以勝任.

在科學推理這部分中，取得最好的分數的人不一定是那些高中物理基礎知識最扎實的人，而是最快最好的理解文中信息和基于這些信息對選項做出嚴格判斷和推理的人.正確的解題方法和應試技巧應該以如何抓住題目的關鍵信息為指導，而大家所熟知的信息還有可能對學生造成誤導.

3 ACT真題分析

接下來本文就以一道具有代表性的ACT科學推理考試物理真題及附帶的6個問題為例，簡要作一個分析，旨在讓學生清楚地了解科學推理題目的基本解題思路，并思考如何在高中國際班開展物理教學？

An electrical circuit contained a 12-volt （V） battery， a resistor （a device that resists the flow of electricity）， a capacitor （a device that stores electrical charge and electrical energy）， a voltmeter （an instrument for measuring voltage）， and a switch， as shown in Figure 1.

有一個電路包含有一個電壓為12 V的電源，有一個電阻（一種阻礙電流的流動的電子元件），一個電容器（一種儲存電荷和電能的電子元件），有一個電壓表（一種測量電壓的器材），一個開關.如圖1所示.

Some students studied the behavior of the circuit.

同學們用這個電路做了一些實驗.

Experiment 1

The students used a 1× 107 ohm （？） resistor and a capacitor with a capacitance of 1 × 10-6 farad （F）. （Capacitance is a measure of the maximum amount of electrical charge and electrical energy a capacitor can store.） The capacitor was initially uncharged. At time zero， the students simultaneously closed the switch and started a stopwatch. At time zero and at 12 sec intervals thereafter， they recorded the voltage across the capacitor. Their results are shown in Table 1.

實驗一.學生用一個阻值為1×107 Ω的電阻和一個電容為1 × 10-6 F的電容器（電容是指這個電容器所能儲存的最大電荷和電能）做實驗.把電容器放完電，此時學生立即閉合開關，按下秒表，每隔12 s記錄一次電容器兩端電壓.實驗結果如表一所示.

Experiment 2

Using the 1× 107 Ω resistor and several different capacitors， the students determined the length of time from when the switch was closed until the voltage across the capacitor reached 6 V. Their results are shown in Table 2.

實驗二：學生用阻值為1×107 Ω電阻和不同的電容器進行實驗.他們測量了不同電容器兩端電壓達到6 V所需要的時間，結果如表二所示.

Experiment 3

The students conducted the same procedure described in Experiment 2， except that they used a constant capacitance of 1 × 10-6 F and several different resistors. Their results are shown in Table 3.

學生按照實驗二的方法重做了一遍實驗，不同的是他們用了電容為1×10-6 F的電容器而阻值不同的電阻，結果如表3所示.

1. In Experiment 1， the time constant of the circuit was the time required for the voltage across the capacitor to reach approximately 7.6 V. The time constant of the circuit used in Experiment 1 was：

在實驗一中，電路中電容器兩端電壓達到7.6 V所需要的時間是：

F. less than 12 sec.G. between 12 sec and 24 sec.

H. between 24 sec and 36 sec.J. greater than 36 sec.

2. If， in Experiment 2， a 1.5 × 10-6 F capacitor had been used， the time required for the voltage across the capacitor to reach 6 V would have been closest to：

如果在實驗二中，用一個電容為1.5×10-6 F的電容器，那么這個電容器兩端電壓達到6V所需要的時間最接近于？

A. 4.2 sec.B. 7.0 sec.C. 10.5 sec.D. 15.0 sec.

3. The main purpose of Experiment 3 was to determine how varying the：

實驗三的實驗目的是為了說明什么？

F. battery's voltage affected the resistor's resistance at a given time.

G. capacitor's capacitance affected the time required for the voltage across the capacitor to reach a set value.

H. capacitor's capacitance affected the voltage across the battery at a given time.

J. resistor's resistance affected the time required for the voltage across the capacitor to reach a set value.

4. Based on Figure 1， to measure the voltage across the resistor only， which of the following circuits should one use？

根據圖1可知，如果僅僅是要測量電阻兩端電壓，以下圖示正確的是

5. Consider a circuit like that shown in Figure 1. Based on Experiments 2 and 3， the voltage across the capacitor will reach a given value in the shortest amount of time if the circuit contains which of the following capacitances and resistances， respectively？

假如有一個像圖1一樣的電路圖，根據實驗二和實驗三，以下哪一組電阻和電容器中電容器兩端電壓達到6V所需的時間最短？

F. 0.1×10-6 F， 0.3×107 Ω G. 0.1×10-6 F，1.0×7 Ω

H. 1.2×10-6 F， 0.3×107 ΩJ. 1.2×10-6 F，1.0×7 Ω

6. Consider the following hypothesis： In a circuit arranged as in Figure 1 containing a battery， a capacitor， and a constant resistance， as capacitance increases， the time required to reach a given voltage across the capacitor increases. Do the experiments support this hypothesis？

如果有這樣一個假設：有一個如圖1一樣的電路，有一個電源，一個電容器，一個定值電阻.如果電容器的電容增大，那么這個電容器兩端的電壓達到一定值所需的時間也增大.那么我們所做的實驗中，哪個實驗支持這個假設？

A. Yes； in Experiment 1， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage increased.

B. Yes； in Experiment 2， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage increased.

C. No； in Experiment 1， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage decreased.

D. No； in Experiment 2， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage decreased.

這道ACT物理試題主要考察了以下高中物理知識點：電壓表的使用，C=QU公式的理解與應用，Q=It公式的理解與應用，I=UR公式的理解與應用，控制變量法，最基本的推理能力.

（答案：1.A；2.C；3.G；4.A；5.G；6.B）

解答第1題只需要最基本的推理能力就行，根據表一中，我們可以看到，電壓達到8.4 V所需的時間為12 s，所以，電壓到達7.6 V所需的時間肯定是小于12 s，所以答案是A.

解答第2題也只需要基本的推理能力.實驗二是采用了控制變量的方法，控制電路中電阻不變，改變電容器電容的大小，研究電容器兩端電壓增大到一定值所用的時間.根據表二中可知，當電容器的電容為1.2×10-6 F時，所需的時間為8.3 s，而且隨著電容的減小而，所需的時間在減小.所以，當電容1.5×10-6 F為，時間必定小于8.3 s要大.則最接近的答案應該是C.

解答第3題只需要知道實驗3運用了控制變量法即可，是控制電容不變，改變電阻，研究電容器兩端電壓達到一定值所需的時間.所以，答案是G.

第4題只是考察電壓表的使用.要測量電阻兩端電壓，只需把電壓表并聯在電阻兩端即可.答案為A.

解答第5題可根據表一和表二來推理.從表一和表二的信息我們可知道，當電容一定時，電阻越小，所需的時間越短；當電阻一定時，電容越小，所需的時間越短.但是，如果能利用公式：C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU，可知R越小，C越小，I越大，電容器兩端的電壓增加的越快.答案為G.

第6題是對在整個實驗的基礎上進行的一個設想.答案為B.

4 幾點思考

從此題可以看出，ACT科學考試旨在考查學生的理解、分析、審視、推理和解決問題的能力，其他所涉及到的知識點難度不深，其內容要求只需達到國內物理新課程標準的“了解、認識”層面，極少部分內容可達到“理解、運用”層面.但是如果想要拿到高分，我們在日常教學中應從以下三個方面入手.

4.1 提高閱讀速度

從試題來看，ACT考試的閱讀量很大，要在35 min內，閱讀完7篇文章，做完40道選擇擇題，這個閱讀速度要非?？?而提高閱讀速度可以從以下兩個方面著手：

（1）注意物理專業詞匯的積累.現在的物理教材，每一個物理量都有相對應的英文解釋，例如：人教版必修1第10面，質點（mass point）參考系（reference frame）等.所以，在日常的物理教學中，任課教師應要求學生用一本筆記本用來記錄物理專業詞匯.并且隨記隨背.在高三參加第一次ACT考試之前，再把平時日程月累下來的專業詞匯復習一遍.

（2）注意常見物理情景的英文描述的積累.很多物理情景不是簡單的中英互譯，而是它有自己的描述方式.例如：測量電阻的電壓（measure the voltage across the resistor）；一輛汽車以100km/h的速度行駛在公路上（a car travelling on a road with a speed at 100km/h）；剎車（break were applied）等等.我們在做練習的時候要注意這些常見的描述積累.

4.2 打下扎實的物理基礎

雖然ACT考試難度相比于高考來說簡單的多，哪怕是相比于學業考試來說，也是簡單的多.而且從我們分析的結果來看，ACT考試不會直接考公式的運用，它更多的是從實驗或是實踐的創造模型，要求學生運用物理知識進行解釋、推理.因此，這要求我們的同學在讀完題后有能夠迅速的做出反映，知道這個題考什么知識點，用什么物理規律來解答最快.

例如上述題目中的第5題，如果沒有C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU這些知識的積累，也能夠通過科學推理得出答案，但是思考的時間會稍長.如果有C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU這些知識的積累，那么我們只需要看完題目再看選項就知道答案.

4.3 注重實驗

從我們分析的30道題來看，幾乎所有的題目都來自于實驗或是直接的生活經驗，而且是用學生實驗或是研究作為整個題目的背景.在普通高中物理教學中，我們應該充分利用現有條件，把分組的實驗就分組做，能演示的實驗就演示做，不能做的實驗我們也可以充分利用網絡資源，讓學生看視頻，查找資料看圖片等了解這個實驗，讓學生能真正的體驗實驗的過程.特別注意實驗過程中同學們所遇到的疑難，鼓勵同學動手實驗，引導同學提出問題，引導同學分析問題，指導同學解決問題.

以上幾點就是作者在實踐教學的一些感悟.