何季軍

(南通市教育科學(xué)研究院，江蘇 南通 226001)

實(shí)驗(yàn)是物理研究和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),是獲取物理知識的重要手段和途徑．因此,探尋在紙筆測試條件下如何對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行全方位的考查,從而對教學(xué)起到良好的導(dǎo)向作用,應(yīng)當(dāng)是我們需要研究的重要課題．筆者結(jié)合中考命題的實(shí)踐,對怎樣命制實(shí)驗(yàn)筆試題有了一些粗淺認(rèn)識和感悟,現(xiàn)形諸筆墨,以期對一線教師有所裨益．

1 實(shí)驗(yàn)筆試題命制的有益探索

由于受紙筆測試條件的限制,筆試實(shí)驗(yàn)題在有效考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和方法上,不容易真正實(shí)現(xiàn)考查的目標(biāo)．縱觀各地的中考試卷，不乏存在一些實(shí)驗(yàn)試題,即使沒有實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷的學(xué)生,也可以憑借記憶機(jī)械作答,這樣的試題很難對“做實(shí)驗(yàn)與講實(shí)驗(yàn)、真探究與假探究”的考生進(jìn)行有效區(qū)分．基于此,近幾年南通中考命題組在實(shí)驗(yàn)筆試題的命制上,作了一些創(chuàng)新嘗試,初步做到讓真正體驗(yàn)質(zhì)疑、探究、實(shí)驗(yàn)過程的學(xué)生能夠在考試中脫穎而出．

(1) 現(xiàn)場操作,提高實(shí)踐意識．通過創(chuàng)設(shè)情境,要求考生根據(jù)要求,利用所帶的物品進(jìn)行現(xiàn)場操作來解決問題．這樣的試題,不僅達(dá)到了考查學(xué)生

相關(guān)的物理知識和基本操作技能的目的,也增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐意識．如:

圖1

例1.(2017年南通中考試題)用高速攝影機(jī)拍攝子彈射穿雞蛋前后的兩幀畫面,如圖1所示.已知拍攝兩幀畫面的時(shí)間間隔為6.0×10-4s,則子彈的速度約為

(A) 80 m/s. (B) 180 m/s.

(C) 280 m/s. (D) 380 m/s.

評析： 本題需要估計(jì)出雞蛋的長度后,利用刻度尺測算出子彈運(yùn)動距離與雞蛋長的比例關(guān)系,再由速度公式算出速度．本題預(yù)估難度0.6,但實(shí)際難度只有0.4．為什么會出現(xiàn)這樣大的偏差?筆者對部分考生訪談后發(fā)現(xiàn),一是考生對雞蛋的質(zhì)量大小都記得很牢,但對雞蛋長沒有感覺;二是沒有想到要用刻度尺去測量,只憑自己想當(dāng)然;三是想到用尺去量,由于缺少正確的思維而出錯,這些學(xué)生認(rèn)為雞蛋長7 cm,判斷出子彈運(yùn)動距離為14 cm,計(jì)算到速度約為233 m/s,因?yàn)檫@一數(shù)值靠近280 m/s,所以選(C)選項(xiàng).殊不知,如果是280 m/s的速度,雞蛋的長推算下來將達(dá)到8.4 cm,遠(yuǎn)大于一般雞蛋的長．可見,如果學(xué)生在解題過程中拿出刻度尺比劃一下,就能看出結(jié)果是否符合實(shí)際．像這類將基本技能考查隱含在問題解決過程中的試題,平時(shí)積極參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生就有實(shí)踐的意識,會用工具去量一下,從而作出正確的判斷．當(dāng)然,此類問題由于受考場中學(xué)生所帶物品的限制,在考查內(nèi)容及形式的選擇上有一定的局限性,但卻較好地拓展了紙筆測試的功能,值得命題者去研究挖掘．

(2) 方案設(shè)計(jì),突出優(yōu)化意識．試題要求考生在正確理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合所給條件,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案．這類試題能考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力,尤其能增強(qiáng)學(xué)生優(yōu)化方案的意識.但通常設(shè)問難以順暢銜接,文字表述冗長,閱卷工作量大,且容易造成答題的相互暗示．如讓考生“設(shè)計(jì)方案—選擇器材—設(shè)計(jì)表格—得出結(jié)論”,這樣的設(shè)問方式不僅問題之間相互有提示,也會出現(xiàn)方案設(shè)計(jì)出錯余下皆錯的弊?。虼?設(shè)計(jì)好此類問題對命題者來說有一定挑戰(zhàn)性．

例2.(2017年南通中考試題)在“測量小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)中,提供的器材有:銘牌上僅能看清標(biāo)有“0.3 A”字樣的小燈泡、電池組、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.……

問： 在實(shí)驗(yàn)過程中,電壓表發(fā)生故障,現(xiàn)增加電阻箱和單刀雙擲開關(guān),設(shè)計(jì)了如圖2甲、乙兩種方案,則能測出燈泡額定功率的方案是________(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”).

圖2

評析： 此題巧妙地把方案設(shè)計(jì)通過選擇的形式放在試題的最后,既在某種程度上達(dá)到了考查學(xué)生優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的能力,也沒有影響對其他問題考查的效果,而且避免了因文字表述較多,給閱卷帶來的困難,應(yīng)該說是考查方案設(shè)計(jì)問題比較好的形式之一．

(3) 操作細(xì)節(jié),強(qiáng)化思維意識．試題要求考生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中思考分析、解決由于實(shí)驗(yàn)操作中的細(xì)節(jié)而引發(fā)的問題．這是評價(jià)學(xué)生“真做與假做”、“用心與無心”實(shí)驗(yàn)的最好辦法．此類問題的解決，增強(qiáng)了學(xué)生“動作思維”的意識,使學(xué)生明白在實(shí)驗(yàn)操作過程中需要手腦并用,才會有“意外收獲”,而不是亦步亦趨地做“實(shí)驗(yàn)操作”．

例3.(2014年南通中考試題,題干略)

圖3

小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖3所示的電路測量Rx的阻值……

實(shí)驗(yàn)中,若將開關(guān)撥至“2”時(shí),不小心將滑動變阻器的滑片向右移動了少許,其他操作正確,則Rx的測量值________(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實(shí)值.

評析：本題利用等效替代法測量電阻,當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動了少許后,R的阻值變大,因R0與R兩端電壓的比值最終應(yīng)保持不變,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理,R0與R的阻值之比也不變,故R0的阻值要變大,測量值大于真實(shí)值．那么,對于題中“手碰到滑片”這樣一個在實(shí)驗(yàn)操作可能存在的誤操作問題,考生可能不曾經(jīng)歷過,亦或?qū)Υ爽F(xiàn)象視而不見,以至在答題時(shí)手足無措．這種在操作中真實(shí)存在的問題達(dá)到了考查學(xué)生是否關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、是否思做結(jié)合的命題意圖．

(4) 問題開放,培養(yǎng)創(chuàng)新意識．開放性問題解答的思想、方法或結(jié)果不唯一.因此,學(xué)生有豐富的想象空間,必然會展開多角度、多方向的思維活動.這不僅拓寬了學(xué)生的思維度,也能挖掘其創(chuàng)新潛能．比如,近幾年南通中考卷的探究題經(jīng)常會設(shè)計(jì)這樣的問題:“請?jiān)O(shè)計(jì)一個簡單實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證猜想是否正確,并簡述你的實(shí)驗(yàn)方案”．這種開放性的問題設(shè)計(jì)促使學(xué)生去探尋各種解決問題的方法,事實(shí)證明學(xué)生的答案往往新穎、獨(dú)特,有的甚至可以說是異想天開,極大地激發(fā)了學(xué)生的發(fā)散性思維,培養(yǎng)了學(xué)生的想象力和創(chuàng)新力．這類從學(xué)生可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)的實(shí)驗(yàn)試題,有利于引領(lǐng)課堂教學(xué)從知識立意轉(zhuǎn)向核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)．

2 實(shí)驗(yàn)筆試題命制的思考

如何命制實(shí)驗(yàn)筆試題,筆者從“有”“無”轉(zhuǎn)換的哲學(xué)視角,提以下幾點(diǎn)想法.

(1) 資源重組,實(shí)現(xiàn)“有”中生“有”．命題過程中,除了關(guān)注《課程標(biāo)準(zhǔn)》附錄中規(guī)定的20個學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、課堂演示實(shí)驗(yàn)、課外小制作、小發(fā)明、綜合實(shí)踐活動等內(nèi)容外,還應(yīng)對這些學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)組合,巧妙設(shè)問,或許會產(chǎn)生意想不到的效果．比如將測量密度與稱重法測浮力、阿基米德原理、浮沉條件進(jìn)行組合;將歐姆定律、伏安法測電阻、測燈泡功率組合;將探究比熱與焦耳定律組合、將電磁作用與磁生電組合等等,這些組合的實(shí)驗(yàn)問題,具有一定的綜合性．有的學(xué)生雖能應(yīng)對單一的實(shí)驗(yàn)問題,但組合后由于對實(shí)驗(yàn)過程一知半解,只滿足于記住實(shí)驗(yàn)結(jié)論,并沒有領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)的本質(zhì),導(dǎo)致問題一綜合,即使面對平時(shí)遇到過的問題也出現(xiàn)了無所適從的窘境．這樣的試題,需要學(xué)生對前后關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“同中求異”、“異中求同”的辯證分析,將有利于進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力．

(2) 問題改造,實(shí)現(xiàn)“有”中生“無”．一些試卷中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)問題往往以填空式、唯一性、記憶性居多.這樣的試題不僅不能反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),也抑制了學(xué)生的思維,不利于學(xué)生思維的開放、生成與發(fā)展.所以有必要對問題進(jìn)行改造，通過轉(zhuǎn)換設(shè)問視角,尤其針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程遇到的困難去創(chuàng)設(shè)問題情境,以此對學(xué)生構(gòu)成必要的智力挑戰(zhàn),讓他們感到有所“麻煩”．改造后的這些對學(xué)生來說“半生不熟”的問題,更能激起、喚醒他們的思維,尤其是高階思維的發(fā)生．

例4.(原題)小峰為了探究某電動玩具車內(nèi)部電動機(jī)與指示燈的連接方式,他將這輛玩具車的電池取下,保持開關(guān)閉合,轉(zhuǎn)動車輪,車上的指示燈還能發(fā)光.進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn),玩具車內(nèi)部電路是由電源、開關(guān)、電動機(jī)、指示燈各一個組成的,則該玩具車電路中電動機(jī)與指示燈

(A) 可以確定,一定串聯(lián).

(B) 可以確定,一定并聯(lián).

(C) 可以確定,串聯(lián)、并聯(lián)都行.

(D) 需要再斷開開關(guān),轉(zhuǎn)動車輪,觀察指示燈是否發(fā)光,才能判斷.

改造： 小峰在探究某電動玩具車內(nèi)部電路時(shí),發(fā)現(xiàn)玩具車內(nèi)部電路是由電源、開關(guān)、電動機(jī)、指示燈各一個組成的,他將車內(nèi)的電池取下,保持開關(guān)閉合,轉(zhuǎn)動車輪,指示燈能否發(fā)光?

顯然前后兩題思路不同,原題指向明確,強(qiáng)調(diào)邏輯思維； 后者思維發(fā)散,更重視知識內(nèi)化后形成的能力.學(xué)生需要理解“形成電流的條件”和“串、并聯(lián)電路特點(diǎn)”后,才能分析推理出結(jié)果.命題的立足點(diǎn)更注重落位于學(xué)生發(fā)散性思維能力和想象能力的培養(yǎng)上．

(3) 拓展遷移,實(shí)現(xiàn)“無”中生“有”．此類試題要求學(xué)生將已有的知識技能遷移到新情境中去，考查解決新問題的素質(zhì)和能力,包括對新情境的感知、信息的獲取和處理、新情境與已有知能的鏈接、對陌生問題的認(rèn)知和解決能力等方面．因此,中考重視對學(xué)生遷移能力的考查,不僅是為了引導(dǎo)教學(xué)要舉一反三、觸類旁通,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)之間的勾連轉(zhuǎn)換,使其知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化,更是為了使學(xué)生認(rèn)識事物的本質(zhì)和規(guī)律,提高解決問題的靈活性和有效性．

例7.如圖4甲所示的測量工具是帶表外卡規(guī),用于測量精密機(jī)械的外徑、外溝槽、厚度等,則其分度值為____mm,此時(shí)的示數(shù)為____mm．

甲 乙

評析： 了解測量工具的量程和分度值,并據(jù)此讀出測量工具的示數(shù),這是初中生必須掌握的基本實(shí)驗(yàn)技能,但題中的工具學(xué)生沒有見過,需要學(xué)生根據(jù)已有的使用測量工具的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合對該卡規(guī)刻度盤面的觀察來進(jìn)行解答．這要求我們在平時(shí)的教學(xué)中重視對學(xué)生遷移能力的培養(yǎng).比如學(xué)生在學(xué)習(xí)用刻度尺進(jìn)行長度測量的時(shí)候,為加深學(xué)生對分度值、量程概念的理解,學(xué)會帶有刻度量具的讀數(shù),我們要多提供一些測量工具給學(xué)生,包括平時(shí)學(xué)生不太熟悉的實(shí)物或者照片(如圖4乙所示的氣壓計(jì)),讓學(xué)生分析這些測量工具的分度值、量程和讀數(shù),從而培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決類似問題的能力和方法．

總之,中考試卷無疑是教學(xué)的指揮棒,如何使這一指揮棒更加科學(xué)，如何在中考筆試題中創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)考核的方式，從而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)引到正確軌道上來,是命題者需要研究的重要課題,這也是教師的專業(yè)素養(yǎng)提高的一個重要途徑.希望有更多的老師能走到命題研究的行列中來,正所謂“做十道題不如命一道題”．