尹紅 馬賢榮 王麗萍
通過(guò)對(duì)云南省初中學(xué)業(yè)水平考試物理試題的分析,我們不難看出2021年的試題相較以往表現(xiàn)出穩(wěn)中有變的特點(diǎn)。試題以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),緊扣現(xiàn)行物理教材,既考查了學(xué)生應(yīng)掌握的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能,還著重考查了學(xué)生的思維過(guò)程、創(chuàng)新意識(shí),以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。試題大多源于教材,取材于生活實(shí)際,體現(xiàn)了從生活走向物理、從物理走向社會(huì)的理念。
一、試題特點(diǎn)及啟示
1.聚焦立德樹(shù)人,注重價(jià)值引領(lǐng)
試題從“緊扣時(shí)代,弘揚(yáng)抗疫精神”和“關(guān)注國(guó)家發(fā)展,弘揚(yáng)先進(jìn)文化”等方面體現(xiàn)了聚焦立德樹(shù)人、注重價(jià)值引領(lǐng)的特點(diǎn)。
啟示:在教學(xué)中,教師除了讓學(xué)生用所學(xué)物理知識(shí)正確解釋現(xiàn)象,還要滲透德育,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的育人功能,為祖國(guó)培養(yǎng)不僅有扎實(shí)的知識(shí)技能且身心健康的合格接班人。
2.夯實(shí)物理基礎(chǔ),體現(xiàn)學(xué)以致用
試題素材有兩個(gè)源頭:一是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中探究實(shí)驗(yàn)的部分情境;二是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象。以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),試題注重考查學(xué)生終身發(fā)展所必需的物理學(xué)科體系的基本概念和規(guī)律,以及在應(yīng)用這些知識(shí)解決具體問(wèn)題的過(guò)程中所形成的技能。
如第2、3題中的插圖情境是學(xué)生能夠經(jīng)常見(jiàn)到的;第5題中的排球運(yùn)動(dòng)是學(xué)生體育活動(dòng)中的常規(guī)項(xiàng)目;第6題通過(guò)地磁場(chǎng)、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用、電磁鐵原理、電磁感應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用;第11題中的幾種物品也是學(xué)生日常生活中常見(jiàn)的;第23題騎自行車(chē)是學(xué)生所熟悉的情境,以此考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用能力。
啟示:在平時(shí)的教學(xué)中,教師要有意識(shí)地讓學(xué)生留心生活中的物理現(xiàn)象,要能透過(guò)現(xiàn)象找到其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律,不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)基礎(chǔ)知識(shí),還要讓他們養(yǎng)成把所學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際相結(jié)合的良好習(xí)慣。
3.重視物理實(shí)驗(yàn),彰顯科學(xué)探究
科學(xué)探究既是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要目標(biāo),又是重要的教學(xué)方式,是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)重要而有效的途徑。科學(xué)探究的形式是多種多樣的,實(shí)驗(yàn)則是科學(xué)探究的手段之一。實(shí)驗(yàn)探究題有兩個(gè)功能:一是考查學(xué)生的相關(guān)素養(yǎng);二是要將做過(guò)的實(shí)驗(yàn)與沒(méi)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)區(qū)分開(kāi)來(lái),讓做過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)做題,讓沒(méi)做過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生沒(méi)法做題。今年實(shí)驗(yàn)探究題體現(xiàn)出明顯的特點(diǎn),即所設(shè)計(jì)的問(wèn)題與學(xué)生所經(jīng)歷的實(shí)驗(yàn)過(guò)程緊密聯(lián)系。學(xué)生的答題表現(xiàn)反映其通過(guò)實(shí)驗(yàn)所內(nèi)化的經(jīng)驗(yàn)與行為,反映出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中動(dòng)手動(dòng)腦的思維層次。
例1 (第20題)如圖1所示,用兩根完全相同的蠟燭和一塊厚玻璃板探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”。
(1)用透明玻璃板代替平面鏡的目的是可以確定像的? ? 。實(shí)驗(yàn)中有同學(xué)從蠟燭一側(cè)透過(guò)玻璃板看到像有“重影”,其原因可能是玻璃板的前后表面都發(fā)生了光的? ? 射。改善“重影”問(wèn)題的辦法是? ? ?。解決問(wèn)題后,移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭,多次測(cè)量并分析得出結(jié)論。
(2)小明發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)中難于準(zhǔn)確測(cè)量像和物到玻璃板的距離,且未用大小不同的物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),就得出了像與物大小的關(guān)系。于是他換用一些完全相同的木塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①如圖2甲所示,將一組木塊置于玻璃板前,改變?cè)摻M木塊的位置,進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn),用筆在白紙上標(biāo)記出每次像和物的位置,如圖2乙所示。根據(jù)對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)就能準(zhǔn)確測(cè)出相應(yīng)的距離,再將白紙沿? ? (選填“EF”或“GH”)對(duì)折,若像和物的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)都? ? ,則證明平面鏡所成的像和物具有對(duì)稱(chēng)性。
②如圖3所示,用疊加的方法改變物的大小進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)如表2。分析可知平面鏡所成的像與物的大小? ? 。
(3)某小組在較暗的環(huán)境中做實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)木塊的像較暗、不易辨識(shí),聯(lián)系日常照鏡子的經(jīng)驗(yàn),解決的方法是? ? ?(選填“照亮木塊的像”或“照亮木塊”)。
平面鏡成像在生活中的現(xiàn)象有很多,比如照鏡子。如果在日常學(xué)習(xí)中,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下扎實(shí)地做過(guò)平面鏡成像的實(shí)驗(yàn),那么對(duì)于這些問(wèn)題是有足夠的感性認(rèn)識(shí)和一定的理性認(rèn)識(shí)的,考試時(shí)自然也就能調(diào)用已有知識(shí)來(lái)正確應(yīng)答。本題對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),用方塊物體代替了蠟燭,通過(guò)方塊物體的棱角來(lái)確定像和物的關(guān)系。另外,試題還用疊加的方法改變物的大小進(jìn)行實(shí)驗(yàn),是對(duì)實(shí)驗(yàn)的一種創(chuàng)新。
啟示:在教學(xué)中,學(xué)生容易形成定勢(shì)思維,往往認(rèn)為光學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇在較暗的環(huán)境中進(jìn)行,如用蠟燭作為物體進(jìn)行凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)或用蠟燭作為物體進(jìn)行平面鏡成像實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)在較暗的環(huán)境中現(xiàn)象確實(shí)要明顯一些,但我們不能就此認(rèn)為光學(xué)實(shí)驗(yàn)一定要在較暗的環(huán)境中進(jìn)行。這道題用不會(huì)發(fā)光的木塊作為研究物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如果還是在較暗的環(huán)境中進(jìn)行,反而更難觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。所以命題者設(shè)置第(3)小題來(lái)考查學(xué)生是否真在這樣的環(huán)境中做過(guò)實(shí)驗(yàn)。
4.考查綜合能力,體現(xiàn)物理素養(yǎng)
例2 (第8題)如圖4甲所示,用動(dòng)滑輪將正方體物塊從裝有水的容器底部緩慢勻速提起,拉力F隨提升高度h變化的關(guān)系如圖4乙所示。物塊完全離開(kāi)水面后,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為87.5%,繩重和摩擦忽略不計(jì)。下列選項(xiàng)正確的是( )
A.物塊的邊長(zhǎng)為0.6 m
B.動(dòng)滑輪重為300 N
C.提升物塊完全離開(kāi)水面前,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率大于87.5%
D.將物塊提升至上表面與水面相平的過(guò)程中拉力F做的功為1650 J
該題的難點(diǎn):一是對(duì)物理情境的動(dòng)態(tài)分析;二是在分析中要關(guān)注臨界狀態(tài)。對(duì)于復(fù)雜物理問(wèn)題的處理,比較常用且有效的方法就是模塊化,即把大問(wèn)題拆解成一個(gè)個(gè)小問(wèn)題,再逐一解決。這是建立物理模型的一個(gè)過(guò)程。在本題中,我們可以將研究對(duì)象分成動(dòng)滑輪和物塊液面模型,分別對(duì)二者進(jìn)行受力分析,然后組合在一起就是本題的模型:
如圖5所示,對(duì)動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析,可以得到F=;如圖6所示,對(duì)物塊和液面進(jìn)行分析,不難得出F2=G物-F浮;將動(dòng)滑輪與物塊液面組合成一個(gè)整體后,如圖7所示,就可清晰地分析出受力情況,從而得到拉力F===。
啟示:在教學(xué)中,處理比較復(fù)雜的物理問(wèn)題時(shí),我們常用的方法是模塊化。這樣做的目的是培養(yǎng)學(xué)生的建模思想,是物理核心素養(yǎng)的要求。
例3 (第18題)如圖8所示,水中有一支長(zhǎng)14 cm、底部嵌有鐵塊的蠟燭,露出水面的長(zhǎng)度為1 cm。點(diǎn)燃蠟燭,至蠟燭熄滅時(shí),水對(duì)容器底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)? ? ?(選填“變大”“變小”或“不變”)。熄滅時(shí)蠟燭所剩長(zhǎng)度為? ?cm。(ρ蠟=0.9×103 kg/m3)
對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題,我們需要注意物塊是粘在蠟燭底部還是嵌入蠟燭。蠟燭的長(zhǎng)度用l表示,露出水面的長(zhǎng)度用h表示。如果物塊是粘在蠟燭底部,則蠟燭和物塊這個(gè)整體所受浮力F浮=ρ水〔S(l-h)+V鐵〕g,如圖9所示;如果物塊是嵌入蠟燭的,則蠟燭和物塊這個(gè)整體所受浮力F浮=ρ水S(l-h)g。兩種情況下的浮力計(jì)算方法是有區(qū)別的。
如圖10所示,這是蠟燭剛點(diǎn)燃和剛熄滅時(shí)的情境。從圖中我們不難看出,液面下降了,所以第一個(gè)空比較容易得到結(jié)果。而第二個(gè)空則需要對(duì)蠟燭進(jìn)行受力分析,列出方程組才能得出結(jié)果。在解題過(guò)程中,如果學(xué)生將鐵塊的重力忽略了,雖然也可以把空填對(duì),但是受力分析就不對(duì)了。只有把物體的受力分析弄清楚,才談得上正確解決了問(wèn)題。
啟示:在教學(xué)中,教師要指導(dǎo)學(xué)生正確判斷研究對(duì)象,并能對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。這個(gè)能力是學(xué)生正確解題的基礎(chǔ)。
二、對(duì)教學(xué)的思考
通過(guò)以上論述,一線教師要從以下四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)反思和改進(jìn)。
1.深度研讀教材,用好用活教材
教材是學(xué)校教育中最基本、最重要的課程資源之一,是教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要參考資料。教材的編寫(xiě)是以課標(biāo)為依據(jù)的,能全面落實(shí)課標(biāo)所倡導(dǎo)的課程理念和課程目標(biāo)。教材有利于教師有效組織教學(xué),促進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新,有利于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成。教材也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要資源,學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)是教師指導(dǎo)下創(chuàng)造性地使用教材。
2.注重物理概念、規(guī)律的建立與生成過(guò)程
物理概念是從大量的物理現(xiàn)象和過(guò)程中抽象出來(lái)的,反映了事物的共同特征和本質(zhì)屬性。在日常的物理教學(xué)中,教師應(yīng)以人們的認(rèn)知過(guò)程為主線,將科學(xué)家的原發(fā)現(xiàn)過(guò)程展現(xiàn)出來(lái),引領(lǐng)學(xué)生追根溯源,讓物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)過(guò)程真正成為學(xué)生主動(dòng)參與的再發(fā)現(xiàn)過(guò)程。經(jīng)歷了生成過(guò)程后,學(xué)生才能對(duì)物理概念和物理規(guī)律有更深刻的理解,才能做到深度學(xué)習(xí),所學(xué)知識(shí)也才能內(nèi)化,從而為解決實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。
3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)物理課程目標(biāo),全面提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑。教師要充分挖掘并發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用:一是不折不扣地完成課程標(biāo)準(zhǔn)中列出的學(xué)生必做的20個(gè)實(shí)驗(yàn);二是大力提倡用身邊的物品做實(shí)驗(yàn),例如使用易拉罐、飲料瓶等日常用品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn);三是讓學(xué)生了解一些新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
4.知識(shí)方法遷移,解決實(shí)際問(wèn)題
在教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)物理知識(shí)內(nèi)化,然后進(jìn)行遷移,用來(lái)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。如2021年昆明市學(xué)業(yè)水平考試物理試題第21題,就是將歐姆定律和密度相關(guān)知識(shí)內(nèi)化以后,將伏安法測(cè)電阻進(jìn)行了遷移,用來(lái)解決家庭電路中遇到的實(shí)際問(wèn)題。又如,2021年云南省學(xué)業(yè)水平考試物理試題第25題,檢測(cè)儀中的氣敏電阻阻值變化規(guī)律及酒駕標(biāo)準(zhǔn)等信息會(huì)隨著情境不同而產(chǎn)生變化。這些信息需要通過(guò)閱讀來(lái)獲取,從而考查學(xué)生的閱讀和識(shí)圖能力。試題從電壓、電阻、電功及屬于哪種性質(zhì)的駕駛等角度設(shè)問(wèn),把純物理問(wèn)題嫁接到真實(shí)的問(wèn)題情境中,使得解題過(guò)程變成了解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。在教學(xué)中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從題目、圖像和表格中獲取有用信息,并對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析、歸納規(guī)律,嘗試解釋現(xiàn)象或得出結(jié)論,并將知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題中去。這樣做其實(shí)就是在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。
◇責(zé)任編輯 邱 艷◇