談物理試題命制中對知識的應用再造

陳臣騫

(浙江省寧海中學浙江 寧波315600)

摘 要：由新高考理念下對命題的價值取向分析，到物理試題命制中倡導對知識的應用再造，同時提出了對知識應用再造的幾個切入角度并舉例分析.

關鍵詞：新高考命題價值取向 知識的應用再造命題思路

收稿日期：(2015-03-26)

《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》的頒布和明確在滬浙兩地2014級新生中試點執(zhí)行，意味著我國教育改革實施的真正落地生根.此次高招改革有兩個主要的著力目標：一是著力扭轉(zhuǎn)片面的應試教育；二是著力彰顯選擇性的教育理念.所謂有考試就有應試，且有怎樣的試題價值取向就有怎樣的教學價值取向，這是本能的功利所趨.為此，《實施意見》針對高考內(nèi)容有一項專門的導向要求：科學設計命題內(nèi)容，增強基礎性、綜合性，著重考查學生獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力.

何為“科學設計命題”？筆者個人理解至少滿足以下3點：一是內(nèi)容上回歸學科知識本源，即所謂“基礎性”；二是思維上體現(xiàn)學科思想，學科知識與學科思想方法的有機結(jié)合即為“綜合性”；三是功用上反對應試.習題教學與學生練習是我們學科教學的重要組成部分，習題是知識的落實鞏固途徑，是知識的再建構(gòu)途徑，也是學科思維方法培養(yǎng)深化的途徑，更是學生學習診斷、評價的途徑.故習題具有不可替代的作用，我們在命題中強調(diào)反對應試，簡單說就是反對所謂的“熟能生巧”.所以命題中我們反對“模型化對象”、“套路化過程”、“程式化思維”、“固式化結(jié)論”，我們也反對“記憶式”,反對“游戲式”,反對“演算式”，總之務求使“寶典”廢功，使“秘笈”失靈，還學生的思考以“獨立性”、“真實性”.

2對圖像的移動

圖像粘貼后，位置一般不理想，大小也不合適，可以點擊圖像，這時圖像四周出現(xiàn)了一個虛框，可以拖動虛框改變大小，感覺大小合適就行了.

再右鍵點擊“圖像”/設置圖片格式(I)/版式/環(huán)繞方式/四周型(Q)(如果分欄排版的話，選用“環(huán)繞方式”為“嵌入型”較好)，然后點擊“確定”.這時再點擊圖像就可以移動圖像了.選擇一個合適的位置就大功告成了.筆者個人習慣把圖像放在本試題文字的右側(cè)或右側(cè)文字的下面，以圖片不超過文字的右側(cè)邊界(對齊)為好.

3圖像上文字的處理

如果截取的圖像上面有文字，又不想用(或改用其他文字)，這時只要插入一個文本框就行了.插入文本框后，調(diào)整好文本框的大小使其能夠蓋住原文字.再把文本框去掉，右鍵點擊文本框的“邊框”，點擊設置文本框格式/線條/顏色/點后面的下拉箭頭/選擇第一個顏色“白色”格/點擊“確定”.這時文本框就看不見了，圖像上原來的文字就被蓋住了，如果要加上文字，就在文本框里輸入文字即可.再選擇文本框和圖像，組合一下就行了.

如果有多個文字要覆蓋或加上，采用同樣的辦法進行就行，或?qū)⒃O置好邊框的文本框復制、粘貼、拖動大小等，也可以在文字框里輸入新的文字.

其他方面的處理和Word，WPS處理方法基本一致，大家都會，不再復述.

以上是筆者在實際工作中總結(jié)出來的一點兒小技巧，這種方法使用簡單、操作方便，對處理物理試卷很有幫助，供同仁參考使用，請多提寶貴意見.

物理學作為一門自然科學，它來自生活，立足于客觀事實，指導并服務于生產(chǎn)生活實際，即物理是真實的，物理是有用的.故筆者理解《實施意見》中所指的“運用所學知識分析問題、解決問題的能力”，即在物理命題中強調(diào)的一個重要價值取向就應該體現(xiàn)其“實際性”和“應用性”.比較《實施意見》頒布后針對新高考修訂的2014年新版《浙江省普通高中學科教學指導意見——物理》所做的知識條目和相關教學要求的調(diào)整，我們不難看到這種價值取向的體現(xiàn)，筆者個人把它總結(jié)為“限制知識性拓展”和“強化應用性延伸”兩點.另外，我們再來比較人教版物理教材的歷次改編，單就其課后習題的選編方向也是不斷取向“知識在實際中的應用”.故此，我們可以肯定“讓知識在應用中應用”就是新高考物理試題命制的一個重要的價值取向.

如何“給知識插上應用的翅膀”呢？下面筆者就結(jié)合本人在平常試題命制中的原創(chuàng)體會，來談談物理命題中對知識應用再造的幾個切入角度.

1從生活中取景取材 賦予物理習題以生活的氣息和痕跡

物理來自生活，生活中充滿物理.生活形式豐富多彩，因此在生活中取材可謂取之不盡，變化無窮.當然物理知識是抽象的，而生活中的物理是具體的，從生活到物理需要一個提煉，這個提煉既是教師命題的設計過程，也是學生讀題解題的分析過程，最終也即 “分析問題、解決問題能力”的體現(xiàn)過程.一句話，只有當物理走進生活，學生認知中的物理才是“活”的，才是“真”的.這樣，習題自然就延伸了它本源的教育功能：物理就在我們的身邊，物理是真實有用的.

【例1】(臺州三校高三聯(lián)考) “鯉魚躍龍門”是我們熟知的現(xiàn)象，鯉魚在準備跳躍時，先在水下的一定深處啟動，使勁地擺動尾巴和魚鰭，使整個身體向上沖向水面，并最終一躍而出.假設魚身的平均密度約等于水的密度，魚在水下啟動的深度為20 cm，魚躍出水面的高度為1 m，并假設魚是豎直向上運動.我們暫且稱“躍”的過程中魚擊水的平均作用力與自身重力的比為彈跳系數(shù)k.(不考慮水、空氣阻力的影響，也不考慮魚本身大小的影響).

(1)估算此鯉魚的彈跳系數(shù)k;

(2)某人做立地跳躍(使身體豎直向上跳躍)，設他具有與此魚相同的彈跳系數(shù)，且下蹲時重心下降也為20 cm，估算他跳躍時相對站立狀態(tài)上升的高度H.

參考答案:(1)k=5; (2)H=0.8 m.

命制思路：題述“鯉魚躍龍門”是我們熟知的現(xiàn)象，如何從中提煉物理過程、解讀很具生活化的“彈跳系數(shù)”概念和“設魚身的平均密度約等于水的密度”條件含義都是著意體現(xiàn)解決實際問題的能力.有趣的是,此題的基本情境和分析思路時隔兩年被2012年高考浙江理綜第23題反其過程而命之(見下).

圖1　探究“魚”受到水的阻力與形狀的關系實驗圖示

(1) “A魚”入水瞬間的速度vA1；

(2) “A魚”在水中運動時所受阻力fA；

(3) “A魚”與 “B魚”在水中運動時所受阻力之比fA∶fB.

(1)若飛機掛鉤后滑行17.3 m時達到著艦過程的最大速度60 m/s，求此攔阻索的張力T;

(2)飛行員在著艦掛鉤0.4 s后關閉發(fā)動機，若飛機最終滑行60 m時停住，求整個著艦過程克服攔阻索所做的功.

圖2　艦載機借助于攔阻索成功降落

參考答案:(1)T=3.6×105N; (2)W=0.72×107J.

命制思路：航母“遼寧”艦艦載機的著艦試航成功是當年國人的話題熱點，故此題最大的特點在于取材具有強烈的現(xiàn)實生活氣息，并蘊含很好的愛國主義和科技興國的教育意義.而在具體物理知識的運用設計上，本題的另一亮點在通過“復飛”情境的設計，使(1)問的力平衡穿插了幾何關系和功率、牽引力、速度三者的關系，從而在(2)問中引進了變力做功的應用.

2凸顯學科思想

物理學科中蘊含著豐富的學科思想，典型的有：猜想與假設、等效思想、理想模型、總分思想、守恒思想、對稱思想、放大思想、微元思想、極限思想、轉(zhuǎn)化思想、逆向思維、簡單美……毫無疑問，這些學科思想既是學科教育的重要目標，更是新理念倡導的素質(zhì)教育的精髓所在.這里尤其要提出的是，生活中的物理是真實的，則也必定是復雜的，而高中階段所學的物理卻是“理想”的.怎樣從“真實”到“理想”，讓“理想”照耀“真實”是個重要的實際問題，我們把它稱之為“建模思想”，但它又絕不是簡單的“削足適履”.

【例4】(學校月考)發(fā)給小明兩張相同的白紙，小明分別把它折成了一個紙飛機和揉成了一個小紙團.現(xiàn)假設讓小明站立著以相同的水平速度分別扔出，則下列判斷一定成立的是

A．兩樣東西同時落地

B.紙團先落地

C.兩樣東西的落地軌跡均滿足拋物線方程

D.紙飛機飛得更遠

參考答案:B.

命制思路：是“平拋”模型嗎？物理建模的條件審定是本題的主要著意.空氣阻力不是“天然”可忽略的因素，這對思維“模型化”的學生是一劑清醒劑.對于紙飛機的運動，氣流力學不為高中所學，但生活認識會給出答案.

圖3　懸掛重物裝置示意圖

【例5】(寧波市八校聯(lián)考)用一個簡單的裝置在墻壁上懸掛一重物可以有圖3中的甲、乙兩種形式.圖甲中，A，B，O處于同一水平面，且AO，BO為長度相等的兩根輕繩，CO為一根輕桿，其轉(zhuǎn)軸C在AB中點D的正下方， ∠AOB=120°.圖乙輕桿的O點改為水平的DO拉繩，其他同圖甲.下列判定正確的是

A.圖甲裝置更好

B.甲、乙兩圖中CO桿受力相等

C.甲圖中CO桿受力較大

D.AO,BO與DO三繩的拉力相等

參考答案:A,B,D.

命制思路：本題的立意主要在兩個思維方法的運用考查：“等效”——兩圖中CO桿的支撐作用；圖甲中AO，BO與圖乙中DO線的牽引作用.“分解”——水平面上3根線(OA,OB與OD)作用效果的獨立性.而對于選項A基于生活感受完全可作出判斷.

3強化對物理的“感受性”

物理既是真實的，必定也是可以感受的.某種角度講，只有感知到的理論才是致用的基礎.顯然新課標理念對物理習題立意的趨向也在“弱化其抽象的理論推演，顯化其具體的應用和感受”，由此在課堂教學中也是特別倡導由學生參與或感受的“體驗性實驗”的開發(fā).從學生物理學習的目標來講，建構(gòu)科學的物理概念和規(guī)律只是第一層次目標，認識和理解生活現(xiàn)象才是更進一層的目標.因此通過試題命制來強化學以致用的目標導向也是體現(xiàn)物理習題的“正功能”之一.

【例6】(寧波市八校聯(lián)考)今年寧波市機動車C照路考增加的其中一個項目叫“直角轉(zhuǎn)彎”，即在平坦的水平“十字”形路面上駕駛機動車進行90°轉(zhuǎn)彎.試問在機動車轉(zhuǎn)彎過程中

A.內(nèi)側(cè)的車輪受到的壓力更大

B.如果轉(zhuǎn)彎的速度加大，車內(nèi)乘員有外傾的趨勢

C.轉(zhuǎn)彎時有經(jīng)驗的駕駛員一般會不自覺地把身體的坐姿調(diào)整為內(nèi)傾

D.如果遇上冰雪天，有經(jīng)驗的駕駛員一般會采用“急”轉(zhuǎn)彎

參考答案:B,C.

命制思路：物理是需分析的，也是可感受的，強調(diào)從分析到感受，從感受到分析，正是物理“真實”、“有用”的體現(xiàn).此題就是著意于把抽象的向心、離心運動變成具體的感受，并可由這種感受直接作出對題設各項論斷的正確判斷.

【例7】(學校月考)蕩秋千是朝鮮族的一項傳統(tǒng)民族體育娛樂項目(圖4)，歷史悠久又帶幾分驚險和刺激，場面常常令人嘆為觀止.其實我們兒時也多有體驗，下面說法正確的是

A.當秋千下蕩時，人會感到腳底變輕

B.從秋千纜繩強度的安全性來講，在最低處最安全

C.在沒人助推的情形下，要使秋千蕩得更高，人必須在下蕩時采用曲腿下蹲動作

D.在沒人助推的情形下，要使秋千越蕩越高，則人必須要對秋千做功

圖4　朝鮮族民眾在蕩秋千

參考答案:C,D.

命制思路：此題情境為學生熟知且多有切身感受，這直接有利于學生快速進入題境并醞釀思維.用腳底的“輕重”感知來判斷超重、失重，具有較強的“體驗感”.下蹲動作與過程做功分析極具抽象，但學生但凡真有體驗答案卻是顯見的，這也印證了“活的物理”更有用.

4數(shù)據(jù)賦值 實驗操作盡量還原“真實”

物理習題勢必涉及物理量值，便于計算是命題的一個考量因素，除了科學性，賦值的真實性也能大大提升物理題境的原味，并借以宣揚實事求是的科學態(tài)度，且真實的物理賦值也可以成為實際問題解決方案取舍的一個基礎.實驗本是“真實”的物理，所以實驗題的設計應盡量面對真實的問題，緊扣真實的過程，賦予真實的數(shù)據(jù).

【例8】(寧波市高三模擬考)某同學利用“落體法”測量當?shù)刂亓铀俣龋埻瓿梢韵聠栴}：

(1)采用電磁打點計時器，實驗操作后，發(fā)現(xiàn)紙帶上沒有留下任何痕跡，則造成這一結(jié)果的可能原因是____________________(寫出一個即可);

(2)此實驗若采用電火花式打點計時器則需不需要配備學生電源______(“需要”或“不需要”);

(3)某同學實驗中獲得圖5所示紙帶，紙帶上所標1,2,3,4,5,6分別是實驗所打的第1,2,3,4,5,6個打點，則打第5個點時的速度為v5=______m/s(保留二位有效數(shù)字)，由該紙帶記錄的運動可分析該同學實驗中可能存在的不規(guī)范操作是____________________，理論上利用該條紙帶進行數(shù)據(jù)處理對實驗結(jié)果是否有影響？______(“有”或“無”)

圖5　紙帶

參考答案:(1)打點計時器接在直流電源上；電源電壓過?。徽襻樥穹^?。粡蛯懠垱]放或反放等 .(2)不需要 .(3)0.51～0.54;先放紙帶再打開電源或釋放紙帶時初速度不為零;無 .

命制思路：使每個設問都緊扣實驗的實際操作過程是考察實驗“真實性”的基礎，這也正是本題命制的基本思路.在本實驗的實際操作中，出現(xiàn)紙帶無打點或打點很淡現(xiàn)象都屬常見，原因也各不相同，且均需學生自行分析查找.而經(jīng)常在學生實驗中安排出現(xiàn)的打點計時器只會是“電磁式”或“電火花式”中的某一種，故而很容易給學生一種“記憶式”的結(jié)論，造成顧此失彼.雖說實驗采用“落體模型”來測加速度，但實際操作過程大都不能保證“落體模型”的純粹性，結(jié)果閉著眼睛套用結(jié)論者為多，這就是第(3)問的“鑒別”用意所在.

(1)在上述正常狀態(tài)起吊時，判斷建材的運動性質(zhì).

(2)t=2 s時，關閉y維牽引動力，保持x維運動不變，在建材已平穩(wěn)移動后，t=5 s時，由于故障，x維牽引鋼絲突然停止運動，通過計算比較此瞬間與剛啟動瞬間建材上的懸掛鋼絲拉力F的大小.

(3)待系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，啟動塔臂使其勻速旋轉(zhuǎn)，則懸掛在原故障發(fā)生處的建材也隨塔臂一起轉(zhuǎn)動，并最終被甩成與塔臂在同一平面且與豎直成θ角(如圖)，若θ=5°，試估算塔臂旋轉(zhuǎn)的角速度ω(已知sin5°=0.087，g取10 m/s2，結(jié)果取一位有效數(shù)字).

圖6　建筑工地上工作的塔吊

參考答案:(1)做勻變速曲線運動;(2)開始時F=550 N,此瞬間F=500.13 N,故剛啟動時F大;(3)ω=0.4 rad/s.

命制思路：此題取景實在，聯(lián)系曲線運動知識的運用自然，其中蘊含的另一亮點就是題中賦值力求真實，不作雕飾，并由此關涉學生對實際數(shù)據(jù)的科學處理方法的考查，而這一點也正是新高考命題的趨勢之一.

以上幾道例題為筆者在實際試題命制中的原創(chuàng)，幾點認識也為筆者切身之體會，雖為管見，愿給大家一點啟示.