重視探究能力考查的中考物理情境題解析

譚振興

[摘 要] 情境是命制試題的要素之一，是試題的載體。科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。基于真實情境創(chuàng)新設(shè)問，考查學(xué)生的思維能力，是教學(xué)改革和中考命題的要求。中考命題者為了有效考查學(xué)生運用所學(xué)知識分析解答相關(guān)問題的能力，會從各種實際情境中選取中考試題的情境素材，使學(xué)生身臨其境地思考問題，并運用所學(xué)知識解決問題。為了有效提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，物理教師在日常教學(xué)中應(yīng)多關(guān)注中考試題所涉及的情境素材，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的物理知識解釋日常生活中的物理現(xiàn)象，解決實際問題。

[關(guān)鍵詞]探究能力;中考物理;情境題

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0038-04

情境題是將試題所要考查的學(xué)科知識與一定的情境素材融合在一起的試題，這類試題能有效考查學(xué)生的思維能力及探究能力。不少中考試題將所要考查的學(xué)科知識與一定的情境素材融合在一起，目的就是考查學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)（物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）。命題者根據(jù)不同的考查要求，結(jié)合不同的情境，設(shè)計不同考查難度的試題。有的試題相對簡單，僅要求學(xué)生運用所學(xué)的物理知識解釋簡單的物理現(xiàn)象;有的試題需要學(xué)生分析和提取情境中的有用信息，再綜合運用所學(xué)的知識進行推理運算，才能有效解答。本文以2021年廣東中考物理試題為例，對其中部分情境題進行分析探討。

一、聲學(xué)情境題

聲音是我們從小就聽到的，對每位學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)相關(guān)聲學(xué)知識前都有一定的知識經(jīng)驗（或者是前概念）。因此，在平時教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知起點，多結(jié)合日常生活中的聲現(xiàn)象開展情境化教學(xué)，讓學(xué)生能夠運用所學(xué)知識和技能解決實際問題。

[例1]（2021年廣東中考物理第2題）圖1是八個相同的玻璃瓶，裝有高度不同的水。用筷子分別敲擊瓶口，下列說法正確的是（ ）。

A.聲音主要是由瓶內(nèi)空氣振動產(chǎn)生的

B.聲音主要是由玻璃瓶振動產(chǎn)生的

C.a瓶的音調(diào)最低

D.d瓶的音調(diào)最低

評析：此題情境來源于熟悉的生產(chǎn)、生活實際，改編自人教版物理教材八年級上冊第37頁“動手動腦學(xué)物理”中的第4小題“小小音樂會”。新情境所隱含的問題處于大多數(shù)學(xué)生思維和能力的“最近發(fā)展區(qū)”，是大多數(shù)學(xué)生能夠運用所學(xué)知識和技能解決的基于學(xué)生認(rèn)知特點的情境題，是學(xué)生在已有知識水平基礎(chǔ)上通過分析推理能夠解決的問題。當(dāng)用筷子敲擊玻璃瓶時，聲音產(chǎn)生的原因不是瓶內(nèi)水或空氣振動，而是玻璃瓶振動。解答此題時，學(xué)生往往用已有的錯誤生活經(jīng)驗判斷，沒有區(qū)別產(chǎn)生聲音的原因是“吹氣”還是“敲擊”。若用嘴貼著裝有水的瓶口吹氣，則是瓶內(nèi)的空氣柱振動發(fā)聲。空氣柱越短，振動頻率越高，發(fā)出聲音的音調(diào)越高。若用筷子或其他物體敲擊玻璃瓶，則是玻璃瓶振動發(fā)聲。瓶中的水越少，敲擊瓶子時，瓶子越易振動，且振動越快，振動頻率越高，發(fā)出的聲音的音調(diào)越高;反之，瓶內(nèi)水越多，敲擊瓶子時，瓶子就不容易振動，且振動的頻率越低，發(fā)出的聲音的音調(diào)就越低。此題體現(xiàn)了積極的價值取向，強調(diào)運用所學(xué)知識解釋生活中的物理現(xiàn)象。

二、光學(xué)情境題

以真實的自然背景作為問題情境進行命題，或就真實的情境進行命題，是考查學(xué)生運用學(xué)科知識解決實際問題能力的有效方法。物理教學(xué)改革的目的之一是讓學(xué)生知道物理與生活是緊密聯(lián)系的，知道物理源于生活，并服務(wù)于生活。初中光學(xué)涉及大量的生產(chǎn)生活素材，值得廣大師生學(xué)習(xí)探討。中考命題者可以從教材、 實驗、社會熱點、科技新產(chǎn)品、學(xué)生生活實際等方面選取情境素材，命制光學(xué)情境題。

[例2]（2021年廣東中考物理第11題）小明給弟弟變了個魔術(shù)，他將裝有一枚硬幣的杯子放在弟弟面前，如圖2所示，弟弟在A處看不到硬幣，這是因為光沿? ? ? ? ? ? ? ? ?傳播。小明向杯中緩緩注水后，弟弟能看到硬幣了，這是由光的? ? ? ? ? ? ? ? ?產(chǎn)生的現(xiàn)象。弟弟看到的是硬幣的? ? ? ? ? ? ? ? ?（選填“實”或“虛”）像。

評析：此題由人教版物理教材八年級上冊第83頁“想想議議”原題改編而來。“原來看不見硬幣，加水后又能看到硬幣”的奇妙現(xiàn)象是真實的生活情境。本題以生活情境為背景考查學(xué)生相應(yīng)的光學(xué)知識，讓學(xué)生有一種“不識廬山真面目，只緣身在此山中”的親身體驗。這樣的情境題可以加深學(xué)生對“光的折射”概念和規(guī)律的理解。學(xué)生結(jié)合生活體驗，自己發(fā)現(xiàn)并提出問題，并對問題進行深度思考。這能有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，同時對教師的課堂探究教學(xué)起到很好的導(dǎo)向作用。

[例3]（2021年廣東中考物理第21題）小明發(fā)現(xiàn)，晚上坐公交車時在車窗玻璃里看到另一個“自己”，而白天卻看不清。結(jié)合平面鏡成像知識，他思考了以下問題：

（1）在車窗玻璃里看到的另一個“自己”是光的? ? ? ? ? ? ? ? ?形成的像。

（2）如圖3甲所示，小車的前擋風(fēng)玻璃是傾斜的。從光學(xué)角度分析，這樣設(shè)計的目的是：? ? ? ? ? ? ? （寫出一條）;此外，晚上開車時，來自后方車輛的強光入射到前擋風(fēng)玻璃，被反射到? ? ? ? ? ? ? ? ?（選填“上方”或“下方”），以減少對司機視線的干擾。

（3）在探究平面鏡成像特點的實驗中，如圖3乙所示。

①組裝器材時，要使玻璃板與水平桌面相互? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

②實驗需要記錄像與物的大小關(guān)系，還需要記錄物理量? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?和? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

③實驗中如果將蠟燭B也點燃，對實驗的影響是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （寫出一條）。

評析：此題融“探究性、開放性和綜合性”于一體，所給條件為學(xué)生提供了想象的空間，探究方法多樣化。此題以生活素材為背景，結(jié)合情境設(shè)置問題，有效反映學(xué)生在平時學(xué)習(xí)中是否重過程、重探索、重能力。本題針對“平面鏡成像”的教學(xué)重點、難點、疑點，把一個難度較大的復(fù)雜問題分解成若干互相聯(lián)系的子問題，釆用“小步走”的方式，使問題的提出由易到難，由淺入深，由近及遠(yuǎn)，讓學(xué)生“跳一跳，能夠摘到果子”，為學(xué)生搭建成功的臺階。實驗應(yīng)用化有助于原實驗方案的改進優(yōu)化，有利于評估探究過程和探究結(jié)果。

三、力與運動情境題

真實的情境往往是復(fù)雜、多變且模糊的，若不加以適當(dāng)?shù)暮喕统橄螅敲椿谇榫吃O(shè)計的問題就會過于開放而指向性不明。因此，中考試題中情境素材的選擇應(yīng)盡可能簡單、清晰，顯示的原理應(yīng)盡可能容易理解。復(fù)雜情境的創(chuàng)設(shè)可能會分散學(xué)生的注意力，增加學(xué)生理解問題的難度，這些都會影響學(xué)生答題的效果。簡易化情境有利于在實驗中創(chuàng)造實踐機會。

[例4]（2021年廣東中考物理第17題）小明在“探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實驗中，如圖4所示。

（1）根據(jù)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 條件，當(dāng)彈簧測力計沿水平方向拉著木塊做? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 運動時，木塊所受滑動摩擦力的大小等于拉力的大小，如圖4甲所示。

（2）小明在圖4甲實驗中發(fā)現(xiàn)較難保持木塊勻速運動，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定。于是，他與同學(xué)們一起改進實驗，如圖4乙所示，固定彈簧測力計，通過拉動長木板進行實驗，實驗記錄如下表，則木塊所受的滑動摩擦力大小為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? N。

[實驗次數(shù) 長木板運動情況 彈簧測力計示數(shù)/N 1 勻速 2.0 2 由慢到快 2.0 3 由快到慢 2.0 ]

（3）寫出用圖4乙裝置的一個優(yōu)點：? ? ? ? ? ? ? ? ?。

評析：本題主要考查“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗探究思想。學(xué)生若能明白實驗原理，能獨立操作，會讀彈簧測力計的示數(shù)，解答此題便簡單了。本題突出考查學(xué)生的實驗操作能力、分析探究能力。因為試題的提問是開放性的，所以對學(xué)生的答題能力要求更高。答題時，學(xué)生要能夠提取解題所需的有用信息，并進行分析推理。“固定彈簧測力計，然后拉動長木板進行實驗”，這樣便把大家熟悉的、直觀淺顯的物理事實遷移抽象成容易理解的物理概念，有效考查了學(xué)生的創(chuàng)新意識及物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、電學(xué)情境題

中考命題者要根據(jù)不同學(xué)生的認(rèn)知水平創(chuàng)設(shè)不同層次的試題情境。試題情境的創(chuàng)設(shè)，應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生的差異性，讓不同知識基礎(chǔ)、不同智力水平與特點的學(xué)生都能有相應(yīng)的分?jǐn)?shù)收獲。根據(jù)中考試題情境層次化要求，在日常教學(xué)中，教師要注意聯(lián)系實際，多用學(xué)生日常生活中的物品開展物理教學(xué)，讓學(xué)生體會“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念。

（1）要使電吹風(fēng)機正常工作，圖5甲中的A處應(yīng)安裝? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?，B處應(yīng)安裝? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。（選填“電動機”或“電阻絲”）

（2）如圖5乙，要使電吹風(fēng)機處于“冷風(fēng)”狀態(tài)，應(yīng)閉合開關(guān)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?;要使電吹風(fēng)機處于“暖風(fēng)”狀態(tài)，應(yīng)閉合開關(guān)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（3）已知電吹風(fēng)機處于“暖風(fēng)”狀態(tài)時，從出風(fēng)口吹出的空氣溫度升高了20 ℃;處于“熱風(fēng)”狀態(tài)時，從出風(fēng)口吹出的空氣溫度升高了30 ℃。假設(shè)這兩種狀態(tài)下的熱效率相同，相同時間內(nèi)吹出的空氣質(zhì)量相同，則[R1]∶[R2]=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（4）電吹風(fēng)機用了幾年后，由于電阻絲的升華，實際發(fā)熱功率會? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（選填“變大”“變小”或“不變”）。

評析：本題改編自人教版教材中的相關(guān)題目，改編時穩(wěn)中有創(chuàng)新。本題問題設(shè)置有層次，有一定的綜合性，能結(jié)合具體情境重點考查學(xué)生對物理概念和規(guī)律的掌握情況，如電路的分析、焦耳定律的應(yīng)用及電功率、電熱的計算等。本題并沒有簡單地考查學(xué)生的機械記憶能力，而是聯(lián)系生活實際進行相關(guān)能力的考查，避免了試題偏、怪、難的現(xiàn)象，為教師指明了課堂教學(xué)方向，有利于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，有利于促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)和全面發(fā)展。

[例6]（2021年廣東中考物理第18題）在“探究電流與電阻的關(guān)系”實驗中，實驗器材有：電源（電壓恒為4.5 V）、電流表、電壓表、滑動變阻器（標(biāo)有“20 Ω? 2 A”字樣）和開關(guān)各一個，定值電阻五個（5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω），導(dǎo)線若干。

（1）將圖6甲實驗電路連接完整。

（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移到最? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?端。

（3）圖6乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的定值電阻的I-R圖像，其中陰影面積的物理意義是? ? ? ? ? ? ? ? ? ?，其數(shù)值為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

評析：本題主要考查“探究電流與電阻的關(guān)系”實驗的電路圖連接、滑動變阻器的使用及電流、電壓數(shù)據(jù)的處理。其中第（3）問易判斷錯誤，不少考生的答案是“研究電壓與電流的關(guān)系”，這一回答沒有區(qū)分生活語言和物理語言，表述不準(zhǔn)確、不完整，體現(xiàn)出學(xué)生對問題的理解出現(xiàn)偏差。

五、磁場情境題

在中考命題中，創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)概念本質(zhì)特征的情境是考查學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵。情境本質(zhì)化，一要選出情境中引人入勝的、簡潔明快的、最接近本質(zhì)的部分;二要在此基礎(chǔ)上建構(gòu)物理概念，在諸多客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象出事物的本質(zhì)特征，完成經(jīng)驗性常識向物理概念的轉(zhuǎn)變。

[例7]（2021年廣東中考物理第16題）蹄形磁體附近的導(dǎo)體與靈敏電流計組成閉合電路，如圖7所示，現(xiàn)將該導(dǎo)體豎直向上快速移動（沿圖示箭頭方向），電路中? ? ? ? ? ? （選填“有”或“無”）感應(yīng)電流產(chǎn)生。

評析：此題主要考查學(xué)生對產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的判斷，創(chuàng)新之處是考查學(xué)生對蹄形磁體外部磁感線的認(rèn)識，解答關(guān)鍵是學(xué)生對物理概念、規(guī)律的理解和辨析準(zhǔn)確到位，不被試題情境牽著鼻子走。解答此題時，大部分考生中了“假洋鬼子”的圈套，誤認(rèn)為導(dǎo)體運動方向與磁感線方向平行，沒有切割磁感線。

總之，情境化命題既能考查學(xué)生知識與技能、過程與方法的掌握情況，又能考查學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。大量情境化試題的測試，可以有效引導(dǎo)各學(xué)科教師課堂教學(xué)的改進和學(xué)校育人模式的變革，促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 費志明，陳民兵.初中物理情境性試題的開發(fā)[J].物理教學(xué)，2021（1）：48-50.

[2]? 屠旭濱.基于真實情境培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)路徑[J].物理教學(xué)，2021（1）：26-29，251.

[3]? 陶宏玲.關(guān)注情境創(chuàng)設(shè)，提升高中數(shù)學(xué)的教學(xué)效率[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2020（21）：43-44.

[4]? 代懷安，王炯，中考電和磁復(fù)習(xí)指要[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（5）：55-66.

（責(zé)任編輯 易志毅）

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