楊勇誠



[摘 要]中考不僅是對初中兩年物理教學質量的全面檢測,也是為高一級學校選拔人才服務的,更是初中物理學科教學的指揮棒和風向標。 2021年蘇州中考物理試題在初高中教學銜接、數學物理方法運用、情境創設權衡和思維品質提升等方面,都釋放出全新的初中物理教學改革信號。
[關鍵詞]蘇州中考;“不入套”試題;教學銜接
[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058(2021)35-0036-03
蘇州市2021年中考結束后,關注初中教學的公眾對物理試卷的看法爭議較大。一方面,與往年相比,公眾認為卷面整體難度大,甚至反映有些試題超出物理課程標準的要求,讓教師不知道該怎么教,學生該怎么學……批評之聲不絕于耳。另一方面,一些資深物理教師否認試題超難、超標,認為只是試題設計不落“俗套”而受到“詬病”。他們認為這是一份對當下初中物理教學改革方向有指導意義的好試卷。其實中考試題的命制是非常嚴肅的,參與命題的都是初中物理教學研究領域的專家學者,他們必須:讓試題能有效檢測絕大多數學生的學業水平;讓試題有一定的區分度,方便高一級學校選拔優秀考生;讓試題較好地體現“課標”理念,體現新時代深化教育評價改革的總體思想,以便有效引導來年蘇州市的初中物理教學。當然中考物理命題專家也應該傾聽一線物理教師、其他教研專家以及社會大眾的意見,使中考物理試題盡善盡美。筆者了解了社會各界對2021年蘇州中考物理試題的看法,也嘗試站在命題者的角度,從以下三方面對比較有爭議的三道試題進行分析。
一、重視初、高中物理教學銜接,關注學生的后續學習
做好初高中物理教學銜接,是需要初中物理教師思考的課題。在應試教育思想的影響下,有部分教師只關注學生的考試成績,不重視學生學習能力的提升,導致不少中考高分考生升入高中后,不適應高中物理學習,以致學習成績大幅度下降。為了有效改變這種現象,中考物理試題需要有一兩道看似超綱,其實可以用初中物理知識分析解答的題目,但這個度的把握不容易。如2021年蘇州中考物理第12題是選擇題的壓軸題,爭論焦點在變速運動和牛頓第二運動定律不是初中階段的學習內容,有超出課程標準之嫌,學生和教師普遍反映難度大。考后筆者對本校及周邊學校的考生進行抽樣調查,發現該題得分率不到0.35。
[例1](2021年蘇州中考物理第12題)如圖1,質量為[2 m]的物塊[P]下方連接有一個質量為[m]的鉤碼。上端通過細線繞過輕質定滑輪連接一質量為[2 m]的物塊[Q],將它們由靜止釋放,在物塊[P]下落到地面的過程中,[P]、[Q]間細線拉力大小為[F]。(細線重力及各處的摩擦均不計,鉤碼落地后不彈起)( )。
A.鉤碼落地前[F=3 mg],[Q]的機械能增大
B.鉤碼落地前[F<3 mg],[Q]的機械能增大
C.鉤碼落地后[F=2 mg],[Q]的機械能不變
D.鉤碼落地后[F>2 mg],[Q]的機械能減小
解析:題干描述的情境可以分為鉤碼落地前和鉤碼落地后兩個部分。鉤碼落地前,定滑輪兩側物塊做加速運動,根據牛頓第二運動定律分析定滑輪左側物塊[P]和鉤碼的組合體受力情況有[3 mg-F=3 map];分析定滑輪右側物塊[Q]的受力情況有[F-2 mg=2 maQ]。定滑輪左右兩側物塊的加速度的大小是相等的,即[aP=aQ],解得[F=2.4 mg],這樣就可以排除答案A。鉤碼落地后至物塊[P]落地前,定滑輪兩側物塊做勻速直線運動,繩子的拉力為[F=2 mg],就可以排除答案D。
再看機械能變化,鉤碼落地前,物塊[Q]加速上升,動能和重力勢能都增大,所以選項B正確。鉤碼落地后,物塊[Q]勻速上升,動能不變,但重力勢能增大,所以機械能也增大,選項C的判斷是錯誤的。
對這道“超綱題”,即便沒有學過高中牛頓第二運動定律也不妨礙學生正確作答,具備較強分析能力的學生完全可以憑借初中學習的物理知識,采用排除法進行分析判斷。假如[F=3 mg],那么左側物塊P和鉤碼將做勻速運動,而右側物塊Q受力不平衡,將做加速運動,但同一根繩子繃緊后不可能一端勻速,另一端加速,這與事實不符,故很容易排除A。 再根據物體的運動狀態以及物體上升時重力勢能增加,可知[Q]的機械能增大,故可排除C和D。 剩下的B就是要選擇的正確選項。
綜合評述:物理課程具有螺旋式上升的特點,同一個情境完全有可能在初中、高中乃至大學物理中出現。比如,初中、高中和大學普通物理中都有“電磁感應”知識,其區別只是學生學習的深度和廣度不同,以及處理問題的思路和方法上有進階,但并沒有明確規定哪些物理知識應該在初中學,哪些物理知識應該在高中學。解決同一個物理問題,初中、高中各有不同的思維方式、知識要求和技能水平, 中考中能用初中生的思維方式和已有的知識、技能解決的問題都不應該算是超難、超標的試題。 因此,初中物理教師要充分認識到:初中、高中物理學習不是割裂的、相互獨立的,初中物理教學是為高中物理教學打基礎、積累經驗的。在“碎片化”學習渠道越來越豐富的當下,教師應當摒棄“堂堂清、段段清”的那種“只掃自家門前雪,不管他人瓦上霜”的錯誤想法,要關注學生當前學習與之前學習、今后學習之間的關聯,千萬不能“不考不學,常考常學”,人為地割裂初、高中物理知識的聯系。
二、重視深度學習,關注數學運算
深度學習是物理教學改革的要求之一,講了很多,但真正落到實處的很少,深度學習需要教師引導,學生自覺實施。實際教學中,由于各種客觀、主觀因素的影響,導致物理教學處于對相關知識的淺表學習,較少對相關知識的來龍去脈進行深入探究,導致多數學生對一些稍微復雜的物理問題或稍難的數學運算,都難以正確完成。比如2021年蘇州中考物理第20題對數學運算的要求相對較高,學生作答花費時間過長,導致影響后續答題,為此爭議不斷,特別是第二空得分率極低,抽樣調查顯示得分率不到0.25。
[例2](2021年蘇州中考物理第20題)如圖2,兩只質量相等的圓柱形杯子甲、乙放置于水平桌面上,杯底與桌面的接觸面積之比為1∶2,裝入一定量的水后杯子對桌面的壓強均為[p0]。將乙杯中的水全部倒入甲杯中放回原處后,甲杯對桌面的壓強[p1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[(>/=/<)2p0],乙杯對桌面的壓強[p2 ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[(>/=/<)12p0]。
解析:設甲杯子質量為[m0],底面積為[S]。甲、乙兩杯中分別倒了質量為[m1]、[m2]的水后,杯底對桌面的壓強都為[p0]。這時,甲、乙杯底對桌面的壓強分別為:[p0=(m0+m1)gS]和[p0=(m0+m2)g2S]。
將乙杯中的水全部倒入甲杯放回原處后,甲、乙杯底對桌面的壓強分別變為:[p1=(m0+m1+m2)gS]和[p2=m0g2S]。
第一空要比較[p1]與[2p0]大小,可以采用作差法比較,即[p1-2p0]的值與[0]比較。
∵[p1-2p0=(m0+m1+m2)gS-2×(m0+m2)g2S=m1gS>0]
[∴p1>2p0]
第二空作答,同理可以計算得到[p2-12p0]的值與[0]的大小關系。
∵[p2-12p0=m0g2S-12×(m0+m1)gS=-m1g2S<0]
∴[p2<12p0]
綜合評述:物理與數學是不可分割的,數理方法是研究物理問題的有效工具和重要手段。當前,初中物理課堂教學常常忽視數理方法的傳授與訓練,把解決物理問題的運算簡化為套公式計算,大大削弱了數學運算技能在物理學習中的作用。 這道題考查的就是比較杯子前后兩次對桌面的壓強大小,沒有具體的數字,運算的結果是一個代數式。基于初中生的認知水平,如果代數式是多項式,就求兩個量的差,如果是單項式,就求兩個量的商,再將差值與0比較或者將商值與1比較,最后推斷兩個量的大小。遺憾的是,現在大多數學生不知道“比值法和差值法”這些有效的判斷兩數大小的方法。在對作答正確的學生進行調查時發現大多數學生是蒙對的,甲杯里水量增加,就填個“>”號,乙杯水量減少,就填個“<”號,真正用數學方法解決問題的考生少之又少。還有一些學生雖然知道這些運算技巧,但是因為物理課堂上沒有講過,所以物理考試時就想不到,這種數理割裂的認知狀況讓人唏噓,讓我們不得不反思我們的物理教學。所以,初中物理教學絕對不能只圍繞公式進行簡單的計算訓練,運算技能和處理問題的技巧也需要在物理課堂中傳授、訓練,要讓學生在物理啟蒙學習時,就明白數理是不能“分家”的。
三、重視情境創設,關注知識應用
物理教學提倡“從生活中來,服務于社會”,倡導用生活中的日常用品開展物理教學,并用所學的物理知識解決實際問題。如2021年蘇州中考物理第29題是整份試卷倒數第二題,屬于綜合解答題。 這道試題的爭議點是第(5)問,抽樣調查顯示這一問的得分率在0.4上下。 其實,這是“替換法”在真實場景中的運用,但是學生無法對情境進行抽象分析,形成生動的物理模型。
[例3](2021年蘇州中考物理第29題)純電動汽車是一種采用蓄電池作為唯一動力源的汽車,電池的安全性主要體現在對其溫度的控制上,當某組電池溫度過高時,立即啟動制冷系統進行降溫。 圖3甲是小明設計的模擬控溫裝置示意圖,電磁繼電器與熱敏電阻[Rt]、滑動變阻器[R1]串聯接在電壓為[6 V]的電源兩端。當電磁鐵線圈(電阻不計)中的電流[I]大于或等于25[ mA]時,銜鐵被吸合。熱敏電阻置于溫度監測區域,其阻值[Rt]與溫度[t]的關系如圖3乙所示,滑動變阻器的最大阻值為200[ Ω]。
(1)圖3甲中應將[b]端與? ? ? ? ? 端相連;
(2)當開關[S]閉合時,電磁鐵上端為? ?; ? ? ? 極;
(3)若設置電池溫度為60 ℃時啟動制冷系統,則滑動變阻器阻值應為? ? ? ? ? [Ω];
(4)該電路可設置啟動制冷系統的最高溫度是? ? ? ? ? ? ? ?℃;
(5)現利用一個電阻箱在室溫條件下對上述電路進行調試,使電路能在60 ℃時啟動制冷系統。為此,先將電阻箱調為70[ Ω],然后還需要經過三個關鍵的調試步驟才能完成調試。
第一步,斷開開關,? ? ? ? ? ;
第二步,閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,直到繼電器的銜鐵被吸合;
第三步,斷開開關,? ? ? ? ? ,完成電路調試。
解析:(1)學生憑生活經驗知道:溫度高了,要開啟制冷系統,第一空應選填[c];(2)用右手螺旋定則,不難判斷電磁鐵的極性,第二空選填N(北);(3)設置電池溫度為60 ℃時啟動制冷系統,這時電磁鐵線圈中的電流可認為是25 mA,繼電器控制電路的總電阻算得是240 Ω,在圖3乙中,可由圖像查得60 ℃對應的熱敏電阻值為70 Ω,那么變阻器的值就是170 Ω,這是第三空的答案;(4)要想知道電路可設置的啟動制冷系統的最高溫度,就要知道熱敏電阻的最小值是多少,而控制電路的總電阻值為240 Ω,當變阻器200 Ω全部接入電路時,熱敏電阻值最小,即阻值為40 Ω,回到圖像中查得其對應的溫度值為90 ℃;(5)為了準確調節滑動變阻器接入控制電路的阻值,先用阻值為70 Ω的電阻箱替換熱敏電阻,當調節好變阻器后,再用熱敏電阻把電阻箱替換回來。
綜合評述:情境在初中物理教學中除了提高學生學習興趣、激發學習動機,還有三項不能忽視的功能:一是幫助學生喚醒記憶,反芻經驗,參與當下學習;二是引發學生深刻的思維,促進學生深度學習;三是促進學生在真實場景中解決實際問題能力的提升。 但是,在初中物理現實教學中,情境的作用往往被窄化為激發學生的學習興趣,弱化為營造課堂氣氛,泛化為過多追求開放式的學生活動,導致課堂教學情境雖然接二連三地呈現,學生體驗活動一波接一波地開展,看似熱熱鬧鬧的情境大多數是轟轟烈烈走過場。 大量同質化、重復性的情境充斥的課堂很難引發學生深刻思維,導致物理教學異化成科普體驗,學生從情境中發現物理問題、厘清物理方法、感悟物理規律、形成物理模型的能力得不到有效訓練,最后在考試作答時缺少心智模型的支撐,思維極易陷入迷茫。因此,認識情境在教學中的作用是用好情境促進教學的關鍵。
縱觀2021年蘇州中考物理試題,亮點遠不止上述三個。這些亮點都是聚焦于“立德樹人、服務選材、引導教學”的命題原則,體現“立足生活實際,關注學生能力發展,著眼學科素養形成,引導初高中物理教學銜接”命題思路。當前,我們所有的教育改革并不是要“標新立異、獨樹一幟”,而是千方百計地讓教育返璞歸真,回歸育人的本質。 中考、高考對學校教學的導向作用也無非是讓學科教學歸于常識、常態。因此,只要我們遵循教育規律,堅守教學原則,回歸物理學科本原,幫助學生完善必備品格,發展關鍵能力,那么不管試題如何變化,我們都能做到以不變應萬變,從容應對。相信只要堅持這樣的命題原則,肯定能積極引導物理教學方式的變革,真正培養學生的關鍵能力,使學生形成良好的思維習慣,促使學生終身學習和持續發展。
(責任編輯 易志毅)