宋亞杰 胡雨宸

(1. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210024; 2. 南京市金陵中學(xué)，江蘇 南京 210005)

1 引言

科學(xué)性原則是指試題、答案及解答過程均正確、規(guī)范,不出現(xiàn)科學(xué)性、常識性的錯誤．試題的科學(xué)性是保證考試公平的基本要求．一般來說,試題的科學(xué)性可以包含兩種不同的層面:狹義的科學(xué)性是指試題本身是正確的、可以解答的,不存在科學(xué)性錯誤．廣義的科學(xué)性除了包含試題本身的科學(xué)性以外,還包括試題的表述要簡潔、明確、規(guī)范,圖表準(zhǔn)確,不存在歧義．諸如“情境背景不真實”、“模型建構(gòu)不合理”、“題設(shè)條件不相容”、“已知數(shù)據(jù)不正確”等原因,均與試題命制的科學(xué)性原則相違背．這里,我們認為高考物理試題命制時應(yīng)遵循一般意義上的科學(xué)性原則,即試題本身應(yīng)正確無誤、規(guī)范有解,同時試題的表述(即情境創(chuàng)設(shè))應(yīng)簡明規(guī)范,故而這里從試題情境創(chuàng)設(shè)的角度將科學(xué)性原則歸納為以下3條:試題考查內(nèi)容的科學(xué)性、試題圖文描述的一致性以及試題情境取材的真實性．下面我們通過幾道典型的高考物理真題來體會試題情境創(chuàng)設(shè)的科學(xué)性原則．

2 試題考查內(nèi)容的科學(xué)性

試題考查內(nèi)容的科學(xué)性是指指試題本身是正確有解的,不存在科學(xué)性、常識性或規(guī)范性錯誤．雖然這是試題設(shè)計過程中最基本的要求,但由于構(gòu)思欠密,推敲不細,有科學(xué)性失誤的試題及解答在高考卷中亦偶有出現(xiàn),其結(jié)果必然有損選拔性考試的公平性．因此,科學(xué)性原則是試題情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)遵循的最基本原則．

例1.[2012年江蘇卷第15(1)題]如圖1所示,待測區(qū)域中存在勻強電場和勻強磁場,根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場．圖中裝置由加速器和平移器組成,平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成,極板長度為l、間距為d,兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反．質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后,水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器,最終從A點水平射入待測區(qū)域．不考慮粒子受到的重力．求粒子射出平移器時的速度大小v1.

圖1

評析：該題為2012年江蘇卷壓軸題第一問,考查“帶電粒子在電場中的運動”基本模型,試題難度較易,解題時只要考慮到該粒子在電壓等大反向的平行板電容器(即題中“平移器”)內(nèi)的偏轉(zhuǎn)運動具有對稱性,并據(jù)此得出粒子在平移器的入射速度與出射速度大小相等,最后根據(jù)動能定理求解帶電粒子在加速器中的加速過程便可得出答案．需要特別指出的是,命題者在這里為了符合中學(xué)生的認知水平并服務(wù)于試題的測試與選拔功能,主觀上對該模型進行了簡化:認為兩電壓等大反向的平行板電容器之間不存在電場,故帶電粒子在兩平移器之間做勻速直線運動,即忽略電場的邊緣效應(yīng)．事實上,帶電粒子的重力是可以被忽略的,但這里的電場效應(yīng)顯然不可輕易忽略:依題意,兩組金屬板電容器的下極板均接地,即電壓均為0,而兩電容器上極板的電壓分別為-U1和U1,故兩上極板之間電勢差依題意應(yīng)達到2U1．題中并未附加U1遠遠小于U0這樣的條件,顯然這時兩電容器之間存在電場,帶電粒子在兩金屬板電容器之間的運動不可能是勻速直線運動,故原題的解答不能成立．所以,筆者認為此題在這里創(chuàng)設(shè)情境時有所缺失,不夠嚴謹．當(dāng)然,在試題考查內(nèi)容本身上可認為符合科學(xué)性原則．實際上，若考慮到兩極板邊緣之間的復(fù)雜電場,不僅會導(dǎo)致該粒子的實際運動情況對中學(xué)生來說難以分析,也會使該題失去考試的選拔功能與意義．

3 試題圖文描述的一致性

物理學(xué)科的特點決定了物理試題的情境創(chuàng)設(shè)除文字敘述類試題之外,還包括大量的模型、圖表類試題,而模型建構(gòu)類試題中的物理模型往往以模型圖的形式加以呈現(xiàn).這就對試題情境的創(chuàng)設(shè)提出了更高的要求．一般來說,文字敘述類問題經(jīng)過命題者的反復(fù)斟酌與提煉,大多滿足簡潔、明確并規(guī)范的要求,但圖表類問題則容易成為試題命制過程中的被忽視之處,尤其是題干中含有“如圖所示”這類字眼的試題．我們知道,無論是實物圖還是模型圖,構(gòu)圖應(yīng)遵循一定的原則,在力所能及的情況下圖繪內(nèi)容應(yīng)盡量符合實際;而“如圖所示”這類文字敘述,意味著試題中圖片與文字處于同等位置,這也就要求在繪圖過程中小心謹慎,試題圖文描述之間應(yīng)具有一致性,以免使學(xué)生產(chǎn)生歧義,給學(xué)生帶來誤導(dǎo)．一般來說,物理學(xué)中某些過程難以在圖片中準(zhǔn)確地呈現(xiàn),例如“行星運動”“萬有引力與航天”或者“回旋加速器”這樣宏觀大尺度的模型;但是對于簡單的運動學(xué)模型,構(gòu)圖時應(yīng)注意題圖中各元素的大小、位置等比例關(guān)系,保證試題圖文描述的一致性,從而提升試題的科學(xué)性．

圖2

例2.(2015年山東卷第15題)距地面高5 m的水平直軌道上A、B兩點相距2 m,在B點用細線懸掛一小球,離地高度為h,如圖2所示．小車始終以4 m/s的速度沿軌道勻速運動,經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下,小車運動至B點時細線被軋斷,最后兩球同時落地．不計空氣阻力,取重力加速度的大小g=10 m/s2．可求得h等于

(A) 1.25 m. (B) 2.25 m.

(C) 3.75 m. (D) 4.75 m.

4 試題情境取材的真實性

物理學(xué)本身的特點決定了物理試題情境的創(chuàng)設(shè)要注意聯(lián)系生活、科技,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實際已達到學(xué)以致用的目的．試題情境取材的真實性不僅是試題科學(xué)性的必備條件,也是拓寬學(xué)生視野的必要保證,真實的情境也有助于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度．在歷年的高考物理卷中往往會出現(xiàn)以當(dāng)今世界中外科技的前沿進展與突破為情境的試題,例如最新的諾貝爾物理獎成果,我國現(xiàn)代科技成就等．這類試題不僅可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用,更可以通過試題情境實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪、榮譽感,拓寬學(xué)生視野、與時俱進等多種功能．試題情境取材的真實性不僅是試題科學(xué)性的必備條件,也是拓寬學(xué)生視野的必要保證,真實的情境也有助于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度．然而我們發(fā)現(xiàn),即便在高考題的命制過程中,也偶有出現(xiàn)因命題專家自身疏漏而導(dǎo)致的試題情境不真實的個例．試題命制過程中,命題者需要大量查閱文獻資料,謹慎比較并進行選擇,以保證試題情境取材的真實性．

例3.(2013年廣東卷第13題)某航母跑道長200 m．飛機在航母上滑行的最大加速度為6 m/s2,起飛需要的最低速度為50 m/s．那么,飛機在滑行前,需要借助彈射系統(tǒng)獲得的最小速度為

(A) 5 m/s. (B) 10 m/s.

(C) 15 m/s. (D) 20 m/s.

參考解答： 由題意可知,最大位移x=200 m,加速度a=6 m/s2,末速度vt=50 m/s,求最小初速度v0．由vt2-v02=2ax可得v0=10 m/s,故(B)選項正確．

評析： 本題文字表述與解答皆無科學(xué)性錯誤,規(guī)范準(zhǔn)確．但筆者通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),一般來說,航空母艦上戰(zhàn)斗機起飛需要的最低速度約為250 km/h,即70 m/s左右,而航母本身在運行過程中其速度約為50 km/h,即15 m/s左右,故戰(zhàn)機起飛時相對航母的最低速度約為50 m/s,其自身絕對速度約70 m/s．眾所周知,物理學(xué)中描述物體的運動時,若不特殊指明,我們約定俗成選取地面為參考系,本題中飛機“起飛需要的最低速度為50 m/s”無論從默認的參考系選取規(guī)則還是試題具體語境的角度去理解,都是以地面為參考系,故而顯然與事實并不相符．

5 反思與啟示

通過對上述典型例題的分析,筆者認為:高考物理卷作為當(dāng)前國內(nèi)最具權(quán)威性與代表性的物理試題,無論在選拔人才還是反撥引導(dǎo)教學(xué)方面均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,并具有典型代表意義,其試題命制工作在創(chuàng)設(shè)情境時首先應(yīng)遵循科學(xué)性原則:創(chuàng)設(shè)試題的內(nèi)容及解答應(yīng)保證科學(xué)、嚴謹,不存在科學(xué)性錯誤;試題情境中圖文描述應(yīng)一致,以免產(chǎn)生歧義,給考生造成困惑甚至誤導(dǎo);命題時應(yīng)對素材進行必要的加工或適當(dāng)?shù)木?、理想?但對試題情境中的選材內(nèi)容、必要的數(shù)據(jù)或結(jié)論應(yīng)保持其真實性,避免向考生傳達錯誤的信息,引導(dǎo)學(xué)生樹立實事求是的精神．