劉漢朋

(真光中學(xué),廣東 廣州 510160)

中考試題的設(shè)計(jì)主要遵循兩個(gè)原則,一是體現(xiàn)初中學(xué)業(yè)水平考試性質(zhì),二是兼顧高中入學(xué)的選拔功能,達(dá)到對(duì)不同層次考生進(jìn)行區(qū)分．中考物理力求體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)要求的各項(xiàng)指標(biāo),考查學(xué)生發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識(shí)和方法,又要考查學(xué)生是否有養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣．重視對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的考查;重視對(duì)學(xué)生推理分析、信息提取及處理、數(shù)學(xué)運(yùn)算能力等的考查．重視考查學(xué)生是否能應(yīng)用物理知識(shí)解釋生產(chǎn)、生活方面的問(wèn)題,考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力．“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程;科學(xué)思維是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判,進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品格．“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素．本文以廣州市中考試題對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力考查為例,淺談中考試題中的原始物理問(wèn)題設(shè)計(jì)．

1 原始物理問(wèn)題與物理習(xí)題

趙凱華教授在《我國(guó)赴美物理研究生考試(CUSPEA)歷屆試題集解(1980—1984)》的序中指出:“CUSPEA試題中,有些問(wèn)題從物理概念來(lái)分析并不復(fù)雜,屬于學(xué)生已學(xué)過(guò)的范圍,但是由于不少學(xué)生對(duì)背景不大熟悉,常常感到無(wú)從下手,這是值得深思的．在我們的教學(xué)中,同一問(wèn)題,既可以把原始的物理問(wèn)題提交給學(xué)生(有時(shí)可以同時(shí)給一些提示,或通過(guò)一系列小問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生去思考解決整個(gè)問(wèn)題的途徑);也可以由教師把物理問(wèn)題分解或抽象成一定的數(shù)學(xué)模型后再提交給學(xué)生．習(xí)慣于解后一類問(wèn)題的學(xué)生,在遇到前一類問(wèn)題時(shí),往往會(huì)不知所措．”

從這段論述中可以看出,趙凱華教授把物理問(wèn)題分成了兩類．一類稱為“原始物理問(wèn)題”,是指自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理現(xiàn)象的描述;另一類為“物理習(xí)題”,是指從實(shí)際問(wèn)題中分解、簡(jiǎn)化、抽象,經(jīng)過(guò)加工出來(lái)的物理問(wèn)題,這類問(wèn)題是為鞏固物理概念、規(guī)律而人為加工選編出來(lái)的練習(xí)題,像教科書(shū)、各類中學(xué)物理輔導(dǎo)資料中的例題、習(xí)題絕大多數(shù)都屬于這類問(wèn)題．目前的教學(xué)以及考試中,學(xué)生知識(shí)的鞏固主要是以物理習(xí)題的形式進(jìn)行的．通過(guò)物理習(xí)題的訓(xùn)練,學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)可以得到鞏固,學(xué)生的應(yīng)試能力可能會(huì)得到提高;但會(huì)致使學(xué)生只知道根據(jù)已知條件去求解,當(dāng)面對(duì)一個(gè)實(shí)際問(wèn)題時(shí)卻往往束手無(wú)策,不能將所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行遷移運(yùn)用,造成這種現(xiàn)象的原因是物理習(xí)題訓(xùn)練并沒(méi)有使學(xué)生的科學(xué)思維能力得到全面的發(fā)展．

同物理習(xí)題相比,原始物理問(wèn)題是對(duì)客觀現(xiàn)象的描述．首先學(xué)生要思考:問(wèn)題與什么物理知識(shí)發(fā)生聯(lián)系,應(yīng)該應(yīng)用什么物理概念和規(guī)律,采用什么物理模型解決問(wèn)題;其次,題目中沒(méi)有已知條件,解決問(wèn)題所需要的條件要學(xué)生自己去設(shè)置．另外,原始物理問(wèn)題具有理論性、生態(tài)性、探索性、開(kāi)放性等特點(diǎn)．問(wèn)題不是一目了然,需要學(xué)生對(duì)問(wèn)題條件及其相互關(guān)系進(jìn)行綜合加工、深化,并進(jìn)行概括和抽象、推理和聯(lián)想,并將已經(jīng)掌握的物理知識(shí)和方法進(jìn)行有效遷移才能解決問(wèn)題．

綜上，原始物理問(wèn)題更能夠考查學(xué)生的科學(xué)思維能力,用在中考試題中能夠更好地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)初中物理的學(xué)習(xí)情況．

2 利用原始物理問(wèn)題考查學(xué)生模型建構(gòu)能力

傳統(tǒng)的物理試題起點(diǎn)往往是經(jīng)過(guò)加工好的物理問(wèn)題,略去了由實(shí)際問(wèn)題到抽象成物理問(wèn)題的過(guò)程,考查不到學(xué)生的物理模型建構(gòu)能力．解決原始物理問(wèn)題過(guò)程中,學(xué)生要運(yùn)用模型化的科學(xué)方法,將來(lái)自現(xiàn)實(shí)生活中信息龐雜的原始問(wèn)題進(jìn)行信息加工和梳理．在這個(gè)過(guò)程中,也涉及到概括、綜合、假設(shè)、類比等一系列科學(xué)思維方法,最終將原始物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為合理的物理或數(shù)學(xué)模型,為進(jìn)一步的問(wèn)題解決奠定基礎(chǔ)．

圖1

例1.(2014年廣州中考18題)圖1是手臂的簡(jiǎn)化圖,手托住重物時(shí),肌肉對(duì)前臂的拉力沿圖中ab線.

(1) 在圖中畫(huà)出重物對(duì)手的壓力.

(2) 畫(huà)出肌肉對(duì)前臂的拉力方向.

(3) 畫(huà)出拉力的力臂.

(4) 根據(jù)公式________判斷肌肉對(duì)前臂的拉力________重物對(duì)手的壓力(選填“大于”、“等于”、“小于”).

顯然,本題沒(méi)有像傳統(tǒng)試題直接給出杠桿,接著問(wèn)是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿．此題的設(shè)計(jì)有一定的梯度,先讓學(xué)生作出力的示意圖,進(jìn)而作出力臂,層層深入;最后,需要學(xué)生自己去設(shè)置物理量,從而建立杠桿物理模型來(lái)解答．

此題屬于原始物理問(wèn)題,源自真實(shí)生活,接近真實(shí)情境,有利于考查學(xué)生對(duì)物理模型的建構(gòu)能力和解決生活中的實(shí)際問(wèn)題的能力．教師在平時(shí)的教學(xué)中也要多提出一些原始物理問(wèn)題．面對(duì)客觀真實(shí)的問(wèn)題,學(xué)生有時(shí)候很難可以直接套用大腦中已經(jīng)形成的物理模型來(lái)解答,而是需要學(xué)生根據(jù)新的物理情景,不斷嘗試,不斷思考,設(shè)置條件;能夠鍛煉學(xué)生建立物理模型的能力．學(xué)生經(jīng)歷解決問(wèn)題的過(guò)程,科學(xué)思維能力才會(huì)得到發(fā)展．

3 利用原始物理問(wèn)題考查學(xué)生科學(xué)推理能力

科學(xué)推理能力就是依據(jù)科學(xué)事實(shí),通過(guò)一定邏輯思維的應(yīng)用所做解釋并得出結(jié)論的能力．包括假設(shè)推理能力、演繹推理能力、類比推理能力和概率推理能力等一系列的推理能力,是形成和完善人們對(duì)自然界各種概念和理論認(rèn)知過(guò)程的重要步驟．原始物理問(wèn)題的解決很難找到可以直接效仿的原型,學(xué)生只能通過(guò)獨(dú)立思考、不斷地假設(shè)和類比推理來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探索,在這個(gè)過(guò)程中,原來(lái)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)被打破,通過(guò)對(duì)問(wèn)題積極的思考而達(dá)到更高一級(jí)的水平．

例2.(2018廣州中考21題)小明每天測(cè)量同一個(gè)雞蛋的質(zhì)量,再把雞蛋放入水中,觀察它的浮沉情況后,取出放好．表1是他記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)及現(xiàn)象.(雞蛋的體積保持不變,g=10 N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)

表1

(1) 求第57天雞蛋所受浮力及雞蛋的體積.

(2) 比較第1天和第70天雞蛋受到浮力的大小,寫(xiě)出判斷依據(jù).

(3) 根據(jù)表格的現(xiàn)象你如何判斷雞蛋存放時(shí)間的長(zhǎng)短?

此題的設(shè)計(jì)來(lái)源于生活,具有趣味性,能夠激發(fā)學(xué)生的思考欲望．特別是第(3)問(wèn),科學(xué)推理環(huán)境的創(chuàng)設(shè)十分到位,在解答此問(wèn)題時(shí),學(xué)生的大腦與物理現(xiàn)象發(fā)生相互作用,發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)推理能力,同時(shí)還考查學(xué)生用物理語(yǔ)言表述問(wèn)題的能力．

4 利用原始物理問(wèn)題考查學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力

質(zhì)疑創(chuàng)新能力是思維的進(jìn)一步發(fā)展和升華,是思維能力最高階段．質(zhì)疑就是提出問(wèn)題,是學(xué)生思維獨(dú)特性和深刻性的一種表現(xiàn),質(zhì)疑過(guò)程能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),通過(guò)質(zhì)疑能力的培養(yǎng)可以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而提升學(xué)生的思維品質(zhì)．原始物理問(wèn)題具有開(kāi)放性和生態(tài)性的特點(diǎn),決定了學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí),必然要經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)和探索的過(guò)程;在經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生必然會(huì)對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生質(zhì)疑,從而進(jìn)一步提高創(chuàng)新能力．

圖2

例3.(2018廣州中考24題)小明把兩端開(kāi)口的細(xì)玻璃管插入水中,發(fā)現(xiàn)管內(nèi)的液面上升(如圖2所示).他查資料得知:管內(nèi)外液面高度差與水溫、管的內(nèi)徑有關(guān).小明想利用這支細(xì)玻璃管探究管內(nèi)外液面高度差與水溫的定量關(guān)系,請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.

(1) 實(shí)驗(yàn)器材:細(xì)玻璃管、________.

(2) 實(shí)驗(yàn)步驟(可畫(huà)圖或文字表述).

(3) 設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格.

此原始物理問(wèn)題,以學(xué)生身邊物理現(xiàn)象入手,考查學(xué)生經(jīng)歷“質(zhì)疑-問(wèn)題-研究”這一思維鏈條的過(guò)程;并考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力．教師在教學(xué)中,可以提出一些開(kāi)放性的原始物理問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力．學(xué)生解決原始物理問(wèn)題形成的科學(xué)思維方法會(huì)深深地印在腦海里而永久保存．

廣州中考試題中的原始物理問(wèn)題設(shè)計(jì)貼近現(xiàn)實(shí)生活,來(lái)源于自然界、生產(chǎn)、現(xiàn)代科技,能夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生初中階段的物理學(xué)習(xí)水平．中考對(duì)教學(xué)也有指向作用,這也要求教師在平時(shí)的教學(xué)中也要注重原始物理問(wèn)題的設(shè)計(jì)．學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中,切身感受到知識(shí)的力量,從而能夠積極主動(dòng)的去獲取物理知識(shí),掌握科學(xué)方法, 提高科學(xué)思維能力．另一方面,學(xué)生通過(guò)原始物理問(wèn)題學(xué)習(xí)物理知識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí),還可以進(jìn)一步提高認(rèn)知能力、科學(xué)素養(yǎng)和直覺(jué)思維能力．激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)物理、探究自然的熱情;通過(guò)解決物理原始問(wèn)題使學(xué)生從生活走向物理,最終從物理走向了社會(huì)．