中考物理實驗筆試題命制的實踐與思考

何季軍

(南通市教育科學研究院，江蘇 南通 226001)

實驗是物理研究和學習的基礎,是獲取物理知識的重要手段和途徑．因此,探尋在紙筆測試條件下如何對學生實驗能力進行全方位的考查,從而對教學起到良好的導向作用,應當是我們需要研究的重要課題．筆者結合中考命題的實踐,對怎樣命制實驗筆試題有了一些粗淺認識和感悟,現形諸筆墨,以期對一線教師有所裨益．

1 實驗筆試題命制的有益探索

由于受紙筆測試條件的限制,筆試實驗題在有效考查學生實驗操作技能和方法上,不容易真正實現考查的目標．縱觀各地的中考試卷，不乏存在一些實驗試題,即使沒有實驗經歷的學生,也可以憑借記憶機械作答,這樣的試題很難對“做實驗與講實驗、真探究與假探究”的考生進行有效區分．基于此,近幾年南通中考命題組在實驗筆試題的命制上,作了一些創新嘗試,初步做到讓真正體驗質疑、探究、實驗過程的學生能夠在考試中脫穎而出．

(1) 現場操作,提高實踐意識．通過創設情境,要求考生根據要求,利用所帶的物品進行現場操作來解決問題．這樣的試題,不僅達到了考查學生

相關的物理知識和基本操作技能的目的,也增強了學生的實踐意識．如:

圖1

例1.(2017年南通中考試題)用高速攝影機拍攝子彈射穿雞蛋前后的兩幀畫面,如圖1所示.已知拍攝兩幀畫面的時間間隔為6.0×10-4s,則子彈的速度約為

(A) 80 m/s. (B) 180 m/s.

(C) 280 m/s. (D) 380 m/s.

評析： 本題需要估計出雞蛋的長度后,利用刻度尺測算出子彈運動距離與雞蛋長的比例關系,再由速度公式算出速度．本題預估難度0.6,但實際難度只有0.4．為什么會出現這樣大的偏差?筆者對部分考生訪談后發現,一是考生對雞蛋的質量大小都記得很牢,但對雞蛋長沒有感覺;二是沒有想到要用刻度尺去測量,只憑自己想當然;三是想到用尺去量,由于缺少正確的思維而出錯,這些學生認為雞蛋長7 cm,判斷出子彈運動距離為14 cm,計算到速度約為233 m/s,因為這一數值靠近280 m/s,所以選(C)選項.殊不知,如果是280 m/s的速度,雞蛋的長推算下來將達到8.4 cm,遠大于一般雞蛋的長．可見,如果學生在解題過程中拿出刻度尺比劃一下,就能看出結果是否符合實際．像這類將基本技能考查隱含在問題解決過程中的試題,平時積極參與實驗的學生就有實踐的意識,會用工具去量一下,從而作出正確的判斷．當然,此類問題由于受考場中學生所帶物品的限制,在考查內容及形式的選擇上有一定的局限性,但卻較好地拓展了紙筆測試的功能,值得命題者去研究挖掘．

(2) 方案設計,突出優化意識．試題要求考生在正確理解實驗原理的基礎上,結合所給條件,優化實驗的設計方案．這類試題能考查學生設計實驗的能力,尤其能增強學生優化方案的意識.但通常設問難以順暢銜接,文字表述冗長,閱卷工作量大,且容易造成答題的相互暗示．如讓考生“設計方案—選擇器材—設計表格—得出結論”,這樣的設問方式不僅問題之間相互有提示,也會出現方案設計出錯余下皆錯的弊病．因此,設計好此類問題對命題者來說有一定挑戰性．

例2.(2017年南通中考試題)在“測量小燈泡功率”的實驗中,提供的器材有:銘牌上僅能看清標有“0.3 A”字樣的小燈泡、電池組、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干.……

問： 在實驗過程中,電壓表發生故障,現增加電阻箱和單刀雙擲開關,設計了如圖2甲、乙兩種方案,則能測出燈泡額定功率的方案是________(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”).

圖2

評析： 此題巧妙地把方案設計通過選擇的形式放在試題的最后,既在某種程度上達到了考查學生優化設計方案的能力,也沒有影響對其他問題考查的效果,而且避免了因文字表述較多,給閱卷帶來的困難,應該說是考查方案設計問題比較好的形式之一．

(3) 操作細節,強化思維意識．試題要求考生在真實的實驗情境中思考分析、解決由于實驗操作中的細節而引發的問題．這是評價學生“真做與假做”、“用心與無心”實驗的最好辦法．此類問題的解決，增強了學生“動作思維”的意識,使學生明白在實驗操作過程中需要手腦并用,才會有“意外收獲”,而不是亦步亦趨地做“實驗操作”．

例3.(2014年南通中考試題,題干略)

圖3

小明同學設計了圖3所示的電路測量Rx的阻值……

實驗中,若將開關撥至“2”時,不小心將滑動變阻器的滑片向右移動了少許,其他操作正確,則Rx的測量值________(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實值.

評析：本題利用等效替代法測量電阻,當滑動變阻器的滑片向右移動了少許后,R的阻值變大,因R0與R兩端電壓的比值最終應保持不變,根據串聯電路的分壓原理,R0與R的阻值之比也不變,故R0的阻值要變大,測量值大于真實值．那么,對于題中“手碰到滑片”這樣一個在實驗操作可能存在的誤操作問題,考生可能不曾經歷過,亦或對此現象視而不見,以至在答題時手足無措．這種在操作中真實存在的問題達到了考查學生是否關注實驗細節、是否思做結合的命題意圖．

(4) 問題開放,培養創新意識．開放性問題解答的思想、方法或結果不唯一.因此,學生有豐富的想象空間,必然會展開多角度、多方向的思維活動.這不僅拓寬了學生的思維度,也能挖掘其創新潛能．比如,近幾年南通中考卷的探究題經常會設計這樣的問題:“請設計一個簡單實驗,驗證猜想是否正確,并簡述你的實驗方案”．這種開放性的問題設計促使學生去探尋各種解決問題的方法,事實證明學生的答案往往新穎、獨特,有的甚至可以說是異想天開,極大地激發了學生的發散性思維,培養了學生的想象力和創新力．這類從學生可持續發展角度出發的實驗試題,有利于引領課堂教學從知識立意轉向核心素養和關鍵能力的培養．

2 實驗筆試題命制的思考

如何命制實驗筆試題,筆者從“有”“無”轉換的哲學視角,提以下幾點想法.

(1) 資源重組,實現“有”中生“有”．命題過程中,除了關注《課程標準》附錄中規定的20個學生必做實驗、課堂演示實驗、課外小制作、小發明、綜合實踐活動等內容外,還應對這些學生熟悉的實驗進行適當組合,巧妙設問,或許會產生意想不到的效果．比如將測量密度與稱重法測浮力、阿基米德原理、浮沉條件進行組合;將歐姆定律、伏安法測電阻、測燈泡功率組合;將探究比熱與焦耳定律組合、將電磁作用與磁生電組合等等,這些組合的實驗問題,具有一定的綜合性．有的學生雖能應對單一的實驗問題,但組合后由于對實驗過程一知半解,只滿足于記住實驗結論,并沒有領會實驗的本質,導致問題一綜合,即使面對平時遇到過的問題也出現了無所適從的窘境．這樣的試題,需要學生對前后關聯的實驗進行“同中求異”、“異中求同”的辯證分析,將有利于進一步提高學生的實驗綜合能力．

(2) 問題改造,實現“有”中生“無”．一些試卷中呈現的實驗問題往往以填空式、唯一性、記憶性居多.這樣的試題不僅不能反映學生的實驗素養,也抑制了學生的思維,不利于學生思維的開放、生成與發展.所以有必要對問題進行改造，通過轉換設問視角,尤其針對學生學習過程遇到的困難去創設問題情境,以此對學生構成必要的智力挑戰,讓他們感到有所“麻煩”．改造后的這些對學生來說“半生不熟”的問題,更能激起、喚醒他們的思維,尤其是高階思維的發生．

例4.(原題)小峰為了探究某電動玩具車內部電動機與指示燈的連接方式,他將這輛玩具車的電池取下,保持開關閉合,轉動車輪,車上的指示燈還能發光.進一步探究發現,玩具車內部電路是由電源、開關、電動機、指示燈各一個組成的,則該玩具車電路中電動機與指示燈

(A) 可以確定,一定串聯.

(B) 可以確定,一定并聯.

(C) 可以確定,串聯、并聯都行.

(D) 需要再斷開開關,轉動車輪,觀察指示燈是否發光,才能判斷.

改造： 小峰在探究某電動玩具車內部電路時,發現玩具車內部電路是由電源、開關、電動機、指示燈各一個組成的,他將車內的電池取下,保持開關閉合,轉動車輪,指示燈能否發光?

顯然前后兩題思路不同,原題指向明確,強調邏輯思維； 后者思維發散,更重視知識內化后形成的能力.學生需要理解“形成電流的條件”和“串、并聯電路特點”后,才能分析推理出結果.命題的立足點更注重落位于學生發散性思維能力和想象能力的培養上．

(3) 拓展遷移,實現“無”中生“有”．此類試題要求學生將已有的知識技能遷移到新情境中去，考查解決新問題的素質和能力,包括對新情境的感知、信息的獲取和處理、新情境與已有知能的鏈接、對陌生問題的認知和解決能力等方面．因此,中考重視對學生遷移能力的考查,不僅是為了引導教學要舉一反三、觸類旁通,幫助學生實現知識點之間的勾連轉換,使其知識結構網絡化,更是為了使學生認識事物的本質和規律,提高解決問題的靈活性和有效性．

例7.如圖4甲所示的測量工具是帶表外卡規,用于測量精密機械的外徑、外溝槽、厚度等,則其分度值為____mm,此時的示數為____mm．

甲 乙

評析： 了解測量工具的量程和分度值,并據此讀出測量工具的示數,這是初中生必須掌握的基本實驗技能,但題中的工具學生沒有見過,需要學生根據已有的使用測量工具的經驗,結合對該卡規刻度盤面的觀察來進行解答．這要求我們在平時的教學中重視對學生遷移能力的培養.比如學生在學習用刻度尺進行長度測量的時候,為加深學生對分度值、量程概念的理解,學會帶有刻度量具的讀數,我們要多提供一些測量工具給學生,包括平時學生不太熟悉的實物或者照片(如圖4乙所示的氣壓計),讓學生分析這些測量工具的分度值、量程和讀數,從而培養學生靈活運用所學知識解決類似問題的能力和方法．

總之,中考試卷無疑是教學的指揮棒,如何使這一指揮棒更加科學，如何在中考筆試題中創新物理實驗考核的方式，從而將實驗教學引到正確軌道上來,是命題者需要研究的重要課題,這也是教師的專業素養提高的一個重要途徑.希望有更多的老師能走到命題研究的行列中來,正所謂“做十道題不如命一道題”．