例谈物理中考实验探究题命制时出现的弊端

赵永忠

(江苏省南菁高级中学初中部 江苏 无锡 214400)

胡生青

(江阴市中小学教研室 江苏 无锡 214400)

1 问题引出

图1

在“机械能和内能”教学过程中，笔者碰到了2012年广州市的一道中考题，感觉颇为棘手，题目是这样的.

【例1】水的比热容比煤油的大．如图1，用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水，隔着石棉网同时对两试管加热．如图2中的哪一图线能反映该实验情况

图2

解析：试卷给出的参考答案是C．因为质量相等的不同物质吸收相等热量，比热容大的物质升高的温度小．由于水的比热容比煤油的大，煤油和水在相同的环境中加热，相同时间内吸收的热量相等，故相同时间煤油升高的温度多．

仔细分析试题的题干和答案，产生以下困惑.

困惑一：实验提供的“水浴”到底是“冷水浴”还是“热水浴”？“冷水浴”和“热水浴”实验现象相同吗？

困惑二：若水和煤油在相同的“热水浴”中加热，它们相同时间内吸收的热量一定相等吗？用“热水浴”加热时，水和煤油吸收热量的多少与什么因素有关？

困惑三：“水浴”加热可避免直接加热造成受热不均匀与温度的不可控．本探究通过温度的变化来反映水和煤油的不同特性，那么用“水浴”加热对温度进行了控制，是否符合控制变量的实验要求？这样得到的实验结果可信吗？

图3

为解开困惑，笔者用如图3装置，利用温度传感器进行如下实验.

器材：2 000 mL大烧杯一个，温度传感器2个，电炉一个，2个相同的大试管及电脑．

第一次实验：在2个相同大试管中装入初温相同、质量都为30 g的水和煤油，将大试管浸在装有冷水的大烧杯中，用电炉对大烧杯进行加热，温度传感器每10 s采集一组温度，得到的部分数据，如表1.

表1 在冷水中实验数据

第二次实验：在两个相同大试管中装入初温相同、质量都为30 g的水和煤油，将大试管浸在90 ℃热水中，用电炉对大烧杯进行加热，温度传感器每0.5 s采集一组温度，得到的部分数据如表2.

表2 在90℃热水中实验数据

时间/s3035…100160水温度/℃29.433.2…67.380.8煤油温度/℃27.231.4…67.580.7

由实验数据可知，将煤油和水放在“冷水浴”中加热，煤油和水几乎是同步升温；而将煤油和水放在“热水浴”中加热，开始水升温比煤油快，随后几乎是同步升温．

本试题对水浴的情况没有明确说明，从上面实验数据反映，无法进行正确解答．

第二次实验的数据还表明：若是“热水浴”，虽然水和煤油都从相同的热水中吸热，但开始水升温快，说明它们相同时间内吸收的热量并不相同．究其原因，因为“水浴法”主要是通过热传导方式进行传热，水和煤油的“导热系数”的差异将会明显地影响实验效果．查阅资料发现：水的“导热系数”近似等于煤油“导热系数”的4倍，而水的比热容只是煤油的2倍，因此“水浴法”加热，水和煤油的导热特性左右了实验现象．显然命题者没有躬身实验，只根据自己的想像，简单化处理了选项和答案．

2 需要什么样的实验探究试题

看了上题，不禁让人思考：中考物理需要怎样的实验探究试题？

我们知道物理中考，应有利于课改新理念的实施和推进；应有利于高一级学校选拔新生；应有利于提高初中物理教学质量．中考物理试题应能对教师的教和学生的学具有较强的指导性，能引导教师关注平时的教学，积极自觉去研读、理解课标，参与教学改革，实现课程功能的转变，改善学生的学习方式，从而使学生终身受益；应注重科学探究能力及运用物理思维方法解决实际问题能力的考查．而这些能力的考查主要通过实验探究题体现，现在各地中考都十分重视实验探究题，提高实验探究题所占的考核比例，在近几年各地中考卷中，确实涌现不少高质量的实验探究题，但也有部分实验探究题在命制中存在明显弊端，主要表现如下.

2.1 盲目提升知识深度使试题缺乏效度

【例2】如图4所示，在两个完全相同的高脚玻璃杯内装有相同深度的水，当用筷子轻轻敲击杯子时，两个杯子就会发出相同的声音．那么下列说法中正确的是

图4

A．当用筷子敲击甲杯，让其发声，发声后用手捏住杯边，此时乙杯不能发出声音

B．当用筷子敲击甲杯，让其发声，发声后用手捏住杯边，此时乙杯能发出声音，产生了共鸣

C．当用筷子敲击杯子时，甲的音调较低

D．当用筷子敲击杯子时，乙的音调较低

评析：此题相关知识是，声音是由物体的振动产生；振动的频率越高，音调越高．但是试题中穿插了“共鸣”现象，超出了初中学生实际认知水平，从而影响了学生的思维，妨碍了学生的解答，试题也就不能真正体现学生的思维能力．

中考实验探究题主要考查学生是否养成良好的思维习惯，是否能建立科学的思维模式，而不是通过探究扩充知识的深度和广度．高中知识、延伸知识进入中考探究，不能就知识本身的认识、理解对学生进行考查，只能作为一种手段，一份探究素材，考查学生探究能力，反映学生对探究各个环节的合理性、准确性的把握程度，否则试题将失去考查效能．

2.2 随意创设问题情境使试题脱离事实

【例3】用一组相同的瓶子盛上不等量的水就可以组成一个“乐器”，通过敲击瓶子就可以演奏出优美动听的乐曲．被敲击的瓶子发出的音符与瓶中空气柱长度的对应关系如图5所示.

图5

(1)由图可知音调的高低与空气柱长度的关系是________；

(2)往热水瓶或杯子里倒水，有经验的人不用看，就可以根据声音判断水是否快倒满了，这是因为________________．

评析：此题的原意是想通过对实验现象分析，考查学生“分析与论证”的准确性，但是试题提供的实验情景并不符合实际：我们知道，敲击瓶子，瓶子振动发出声音，瓶中的水越多，瓶子振动受到的阻碍越大，所以振动越慢，音调越低．试题创设的情境会使一些知识面广，习惯思考问题，关注生活现象的考生答题产生困惑，而那些对问题思考不严密，草率、教条化答题的考生却容易得分，这样的试题失去了选拔的功能．

该题与文首提到的广州中考试题类似，虽然形式新，但由于命制时题干思考不严谨，问题考虑不周，命题态度不科学，使探究情景脱离了实际，有人为编造试题的嫌疑．这样的中考试题，无法促进学生的发展，对初中物理教学起到负导向功能．中考实验探究题在命制过程中，注意形式新颖、多样的同时，更应强调题目内涵的真实、科学．

2.3 机械设计分析过程使试题流于形式

【例4】在探究运动和力的关系实验中，将同一辆小车分别从相同的高度处由静止开始沿斜面滑下，小车在三种不同的水平面运动一段距离后，分别停在如图6所示的位置.

图6

(1)让小车从斜面的同一高度滑下，是为了使小车到达水平面时的______相同；

(2)小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，小车运动的距离越______，这表明小车受到的摩擦力越______．由此推断，当小车不受摩擦力作用时，将保持______运动状态不变；

(3)由这个实验可以推理得出的物理学基本定律是________．

评析：本题是探究阻力对物体运动的影响，从而得到力与物体运动的关系，进而推理得出牛顿第一定律，这是课堂探究的重现．第(2)问是本题的重点，由现象分析归纳得出结论，再通过结论进行推理得出不受摩擦力时小车的运动状态．分析过程虽由浅入深，有层次感，但是让人感觉是形式化的识记，特别是结论针对摩擦力大小进行回答，让探究的问题、实验的现象与结论完全不吻合，整个分析过程没有了思考性．课本实验探究在中考中出现，切忌简单的再现或记忆，应该是对实验的理解和再思考，这样才能评价学生在问题解决过程中的思维能力和思维品质．

2.4 封闭学生创新思维使试题丧失信度

【例5】在“测量小灯泡的电阻”实验中，小灯泡的额定电压是2.5 V.

图7

(1)请你用笔画线代替导线将如图7所示电路连接完整．

(2)小梦在接完最后一根导线时，小灯泡立即发光，请你分析产生这一现象的原因是______．

(3)排除故障后，继续实验，如图8所示是小灯泡正常发光时的电流，此时灯丝的电阻为______Ω．

图8

(4)大梦和小梦按照老师的要求，设计了如下在缺少电流表时测量小灯泡电阻的方案：

大梦：用如图9(a)所示电路(滑动变阻器最大阻值已知)，闭合开关，分别读出滑片在A和B两端时电压表的示数，然后计算出小灯泡的电阻．

小梦：把一个电压表分别接在小灯泡和阻值已知的定值电阻两端，如图9(b)所示，闭合开关，读出电压表的示数，然后计算出小灯泡的电阻．

图9

你认为____设计的方案好，理由是__________．

评析：本题考点是欧姆定律中的典型实验——小灯泡电阻的测量．此实验，学生既有亲身经历的感性认识，又有分析思考的感悟，因此对实验细节非常了解，特别熟悉灯丝电阻随电压变化的特点．第(4)问是对学生实验中评估能力的考查，试题有一定的开放性，是作为有一定区分度的试题来甄别学生．但笔者感觉试题考查方向有问题，将电压表改接与滑动变阻器滑片的移动没有本质上的差异，实际学生思考较多的是实验的可行性和针对性.本实验的目的是测量灯泡的电阻，学生知道灯丝电阻会随电压的变化而变化，因此会考虑测量灯泡什么状态下的电阻，但试题没有对这个现实问题进行说明，特别是两人的操作都没有考虑灯丝电压不同，灯丝温度不同，造成灯丝电阻的变化，都是纸上谈兵，没有实际可行性，这样的实验探究如何能考查学生的实验探究能力？

“物理”两字真切体现了这一学科的特色和魅力：“物”——事实依据，即以实验为基础；“理”——理性思维，即以思维为中心，而这也正是物理中考实验探究题命制的基点．我们中考实验探究题若能从学生实际出发，以真实情景为依据，体现科学思想和思维方法，注重激发学生思维、凸显学生实验探究能力，那么它将极大地促进学生的发展，真正对初中物理教学起到导向作用．

参考文献

1 义务教育物理新课程标准.北京:北京师范大学出版社,2012

2 2012年各地物理中考试题