謝春
新課程改革日趨成熟,教育教學(xué)重心的轉(zhuǎn)移隨之顯而易見(jiàn),諸多的教育教學(xué)主渠道對(duì)學(xué)生終身發(fā)展需求的關(guān)注度日漸升溫。作為教育教學(xué)方向有著標(biāo)桿意義的高考試題,近幾年一直對(duì)STS試題革故鼎新。本文針對(duì)2014年各地高考物理STS試題命題的創(chuàng)新,分別從優(yōu)化應(yīng)用情境、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí),挖掘探究題材、提升研究水平,開(kāi)發(fā)思維活動(dòng)、發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)等路徑分類闡述,并在此基礎(chǔ)上分析其啟示。
“體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程,了解科學(xué)研究方法,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。認(rèn)識(shí)物理學(xué)對(duì)科技進(jìn)步以及文化、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的影響;為終身發(fā)展,形成科學(xué)世界觀和科學(xué)價(jià)值觀打下基礎(chǔ)”。這是對(duì)“一切為了學(xué)生,為了一切學(xué)生,為了學(xué)生一切”新教育理念清楚明了的詮釋,教育教學(xué)由以知識(shí)本位、學(xué)科本位轉(zhuǎn)向以學(xué)生的終身發(fā)展為本。物理作為與科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)聯(lián)系緊密的學(xué)科,更應(yīng)該將知識(shí)與教育有機(jī)結(jié)合起來(lái),突出科學(xué)和技術(shù)的社會(huì)價(jià)值,使學(xué)生懂得知識(shí)的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值,為學(xué)生終身發(fā)展奠基。無(wú)獨(dú)有偶,近幾年來(lái)各地高考物理命題對(duì)于聯(lián)系科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)的STS試題青睞有加,其創(chuàng)新力度只增不減,體現(xiàn)高考從內(nèi)容、從導(dǎo)向等方面都支持課程改革,也正切合當(dāng)今重視學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的要求。本文就2014年高考物理試卷中STS類試題的創(chuàng)新路徑進(jìn)行分類探析。
一、優(yōu)化與時(shí)俱進(jìn)的應(yīng)用情境,以增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)
物理是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性、實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科,物理源于自然世界,物理植根于自然世界。學(xué)科特點(diǎn)決定著相關(guān)教學(xué)活動(dòng)應(yīng)始終保持知識(shí)、實(shí)踐并重。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展、新成果、新成就日新月異,這就意味著物理教學(xué)題材應(yīng)具有時(shí)代氣息,使學(xué)生學(xué)習(xí)的視野與時(shí)俱進(jìn)。
【例1】(2014·江蘇高考)如圖1所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的有
A. 增加線圈的匝數(shù)
B. 提高交流電源的頻率
C. 將金屬杯換為瓷杯
D. 取走線圈中的鐵芯
解讀:該題材不再是教材中現(xiàn)成內(nèi)容,而是要求學(xué)生將電磁感應(yīng)知識(shí)應(yīng)用到從為見(jiàn)識(shí)過(guò)的新情境。只有找到“熱水器”加熱的物理原因,才能對(duì)加熱效果進(jìn)行改造。在線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)影響下,金屬杯產(chǎn)生渦流現(xiàn)象是導(dǎo)致杯內(nèi)的水燒熱的原因。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,若線圈匝數(shù)越多、交流電源頻率越高,則在金屬杯內(nèi)產(chǎn)生的渦流現(xiàn)象越強(qiáng)烈,加熱效果較好;如果取走鐵芯,則穿過(guò)金屬杯磁通量變化率較小,杯內(nèi)渦流現(xiàn)象較弱,加熱效果不好;如果將金屬杯換為瓷杯,則杯內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,也就不會(huì)產(chǎn)生加熱效果。
啟示:(1)要順利實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用,首先須轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)觀念。扎實(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)固然重要,但不可以是孤立地學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí),否則知識(shí)失去實(shí)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值;(2)高考命制STS試題體現(xiàn)命題專家促進(jìn)教學(xué)拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)視野的匠心。2014年高考中,廣東試題取材于列車車廂之間的摩擦緩沖器考查了能量轉(zhuǎn)化與守恒;山東試題取材于設(shè)想“玉兔”從月球表面與繞月飛船對(duì)接過(guò)程,考查功能關(guān)系;浙江試題取材于太空飛行器中的離子推進(jìn)器,考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。都要求學(xué)生從發(fā)展的角度去觀察周圍的世界。STS試題將會(huì)有效促進(jìn)增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)對(duì)新生事物的能力。
二、挖掘形式多樣的探究題材,以提升研究水平
新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“高中物理課程應(yīng)通過(guò)多樣化的教學(xué)方式,幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能,培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。”據(jù)美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)1996發(fā)布的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》,科學(xué)探究在教育上指的是“讓學(xué)生們用以獲取知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)?!?/p>
科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)科學(xué)探究,而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究。兩種探究方式各有利弊、相得益彰,無(wú)可替代、相輔相成。比如研究平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)時(shí),部分教師如果僅僅運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析,告訴學(xué)生“由于平拋物體在豎直方向沒(méi)有初速度且只受重力,所以其豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)”,從教學(xué)手段看,則有“重講授、輕活動(dòng),重知識(shí)、輕方法,重結(jié)論、輕過(guò)程”之嫌。從教學(xué)目標(biāo)看,不利于讓學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的探索方式全面的認(rèn)識(shí)。怎樣選擇合適的探究方式,下面兩道高考試題給出了很好的詮釋。
【例2】(2014·江蘇高考)為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的金屬小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),用如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的有
A. 兩球的質(zhì)量應(yīng)相等
B. 兩球應(yīng)同時(shí)落地
C. 應(yīng)改變裝置的高度,多次實(shí)驗(yàn)
D. 實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)
解讀:在“小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落”中,我們通過(guò)監(jiān)聽(tīng)兩球落地聲音,會(huì)發(fā)現(xiàn)兩球同時(shí)落地。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性,應(yīng)該改變A、B最初高度、改變小錘對(duì)金屬片的打擊力度、適當(dāng)改變金屬小球質(zhì)量,總會(huì)觀察到兩球同時(shí)落地,這說(shuō)明兩球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況總一致,即平拋運(yùn)動(dòng)小球A在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。但該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明小球A在水平方向做何種運(yùn)動(dòng)。
啟示:本試題彰顯實(shí)驗(yàn)探究的重要意義在于:在平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究中,采用實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)方式給學(xué)生帶來(lái)的收獲無(wú)可替代。在實(shí)驗(yàn)探究方式中,我們可以不再重結(jié)果,而是讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程和科學(xué)方法。甚至將發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手操作、分析歸納等探究環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為由學(xué)生自主、合作完成,其目標(biāo)重心從重視知識(shí)向重視科學(xué)方法轉(zhuǎn)移、向重視探索能力轉(zhuǎn)移,更有利于學(xué)生終生發(fā)展。
【例3】(2014·全國(guó)高考)現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)。在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖3所示。拍攝時(shí)頻閃頻率是f=10Hz;通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s。數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g=9.80m/s2。endprint
根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空:
⑴物塊的加速度a= m/s2(保留3位有效數(shù)字);
⑵因?yàn)?,可知斜面是粗糙的。
解讀: (1)根據(jù)逐差法可得(x3+x4)-(x1+x2)=a(2T)2,其中T=
可得a=·f 2,代入數(shù)據(jù)得a=4.30m/s2
(2) 若斜面光滑,則根據(jù)牛頓第二定律有mgsin?茲=ma′,其中sin?茲=
可得a=g·,代入數(shù)據(jù)得a=5.88m/s2
根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空:
⑴物塊的加速度a= m/s2(保留3位有效數(shù)字);
⑵因?yàn)?,可知斜面是粗糙的。
解讀: (1)根據(jù)逐差法可得(x3+x4)-(x1+x2)=a(2T)2,其中T=
可得a=·f 2,代入數(shù)據(jù)得a=4.30m/s2
(2) 若斜面光滑,則根據(jù)牛頓第二定律有mgsin?茲=ma′,其中sin?茲=
可得a=g·,代入數(shù)據(jù)得a=5.88m/s2
根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空:
⑴物塊的加速度a= m/s2(保留3位有效數(shù)字);
⑵因?yàn)?,可知斜面是粗糙的。
解讀: (1)根據(jù)逐差法可得(x3+x4)-(x1+x2)=a(2T)2,其中T=
可得a=·f 2,代入數(shù)據(jù)得a=4.30m/s2
(2) 若斜面光滑,則根據(jù)牛頓第二定律有mgsin?茲=ma′,其中sin?茲=
可得a=g·,代入數(shù)據(jù)得a=5.88m/s2