初中物理理解能力考查的实践与思考

史献计

(南京化学工业园区教师发展中心江苏南京210048)

从考生个性特点来看，不同考生的理解能力的水平是有差异的，这是长期的、复杂的各种主观、客观原因造成的。从认知心理角度来看，“理解”可以分为三个水平层次。第一层次是知觉水平的理解，就是能辨认和识别对象，并且能对对象命名，知道它“是什么”;第二层次是在知觉水平理解的基础上，对事物的本质与内在联系的揭露，主要表现为能够理解概念、原理和法则的内涵，知道它是“为什么”;第三层次是属于间接理解，是指在概念理解的基础上，进一步达到系统化和具体化，重新建立或者调整认知结构，达到知识的融会贯通，并使知识得到广泛的迁移，知道它是“怎么样”。因此，中考试卷对理解能力的考查应有层次，以利鉴别不同考生的理解能力的实际水平。当然，能力的考查离不开具体的知识，只有通过考核知识及其运用才能鉴别考生理解能力的高低。本文拟就南京市近两年中考试题谈谈理解能力的考查。

一、理解层次的考查

(一)对于“是什么”的考查

对于“是什么”的理解层次的考查有两个方面的意义:一是不只考“记”概念、规律，而是要准确把握物理概念、规律的含义，知道其中的道理，弄清其存在的条件。二是对于物理公式的理解不能停留在简单的识记上，不能只是笼统地知道每个符号的名称，如F是力、s是路程、v表示速度就完了。经常见到考生答卷中把物理量张冠李戴或乱套公式的现象，就说明了这部分考生对物理学习“是什么”都没有理解清楚。

例1.(南京市2013年中考第17题)如图1所示，将一根针插在绝缘底座上，把折成“Λ”字形的铝箔条水平架在针的顶端。当带电的塑料棒靠近静止的铝箔条一端时，铝箔条会旋转起来，这表明：带电物体能___轻小物体，力可以改变物体的___。将塑料棒取走，铝箔条由于___不能立即停止转动。

试题所考查的是静电现象“带电体吸引轻小物体”，并考查考生对“运动状态”以及“惯性”在具体情境中的识别能力。

在观察到图片和阅读了试题文字描述后，抓住关键词“靠近”、“旋转”，进而思考“靠近”导致“旋转”的原因，从而找到条件“带电的塑料棒”，于是催生出“吸引”的答案。同时，对力的作用效果(改变运动状态)的考查的方式是以记忆性为主的。然而，对最后一空“惯性”的填空，如果考生只是记住惯性定义，填出来的可能性不大。其原因是，取走塑料棒铝箔条还转动，有不少学生只记得动了不会停下来，而不会想到运用“惯性”这个词来表述，这就是考生在学习“惯性”时死记硬背导致的，考生没有将“惯性”的概念与具体的物理事实、物理过程、物理现象等结合起来理解。

例2.(南京市2012年中考第15题)用手将一重为5N的物体全部压入水中，物体排开的水重8N，此时物体受到的浮力为___N，放手后物体将__(选填“上浮"、“下沉"或“悬浮")，待物体静止时所受浮力为____N，排开水的体积是___m3。

试题以阿基米德原理、浮沉条件、受力分析为知识考查要素，考查学生对“阿基米德原理”、“浮沉条件”的理解与简单应用。试题问题情境虽然简单，但物理过程相对来说比较复杂。

物体受到的浮力:F浮=G排=8N;物体重G=5N，F浮＞G，放手后物体将上浮;待物体静止时，漂浮在水面上，F浮'=G=5N，此时排开水的体积:V排=F浮'/ρ水g，代入数据计算得V排=5×10－4m3。

试题设计了“5N”、“8N”两个重力作干扰项来鉴别考生对阿基米德原理中的“重力”的理解。考生在答题时，不能只记住“是什么”，而应对相应的物理量、物理概念和所涉及到的物理规律能够有足够的区分能力，通过区分来把握对问题的认识，形成相应的解决问题的策略。遗憾的是作为纸笔考试无法对学生的解答过程中的情绪变化过程进行观察与了解，学生如果情绪由兴奋到低沉再到兴奋，则说明该学生理解能力水平已经超越了表现平淡的学生。因为，这体现了问题的解决对于学生思维的活动不是简单的知识参与，而是全身心的投入。

(二)对于“为什么”的考查

考生在处理问题时，能够从不同角度或用不同的方法来进行处理，对事物的本质与内在联系进行深层次的揭露，能够理解概念、原理和法则的内涵，解决表现为灵活机动、富有独创性。考生若能够达到这种层次，必须把物理学中的一些基本概念、规律理解透彻，对相关知识之间的联系力求融会贯通，思维的“自由度”相对较大。

例3.(南京市2013年中考第12题)如图2所示，电源电压保持6V不变，电流表的量程为0－0.6A，电压表的量程为0－3V，定值电阻R1的规格为“10Ω 0.5A"，滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A"。闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片P移动过程中，下列说法正确的是：

A.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W－0.9W

B.电流表示数允许的变化范围为0.2A－0.5A

C.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω－20Ω

D.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W－3W

试题主要考查学生对实验要求、电路结构分析、欧姆定律、电功率等知识的掌握;同时，试题突显了对理解能力、实验能力以及分析能力的考查。

从电路结构分析角度看，电路中滑动变阻器R1与电阻R2串联，电压表测量定值电阻两端的电压，电流表测量全电路电流。

从电路工作原理角度看，由欧姆定律可知电路中电流I=U/(R1+R2)，U为电源电压，且恒定(已知条件)，当滑动变阻器R2增大时，电路中电流强度减小;电压表示数U1=IR1(R1恒定)减小，即当电压表的示数最小时，变阻器接入电路的电阻最大;当电流表的示数达到最大值时，变阻器接入电路的电阻最小。电路总功率P=IU、R1电功率P1=I2R1的变化范围由电流变化来决定。值得注意的是试题从实验要求角度设计了电流表与电压表的量程，并要求“电路安全”。这就引发了问题的思考，需要理解电路中各要素之间的联系，把握各物理量之间的制约关系，以整体优化的思维来解决问题。

根据上述分析可知，当电压表的最大测量值为3V时，此时定值电阻R1两端的电压U1=3V，电路中的电流最大I1max=Imax=U1/R1=3V/10Ω=0.3A＜0.6A，则电路中的最大电流为0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小。电阻R1消耗的最大功率P1max=U1maxI1max=0.3A×3V=0.9W。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，即I1min=U/(R1+R2max)=6V/(10Ω+20Ω)=0.2A，R1电路消耗的最小功率P1min=(I1min')2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W。则电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W－0.9W，故A选项正确。

显然，电流表通过的变化范围是0.3A－0.2A。从而可知，滑动变阻器接入最大值为20Ω;最小值是电路中电流最大时，R2min=(U－U1max)/Imax=(6V－3V)/0.3A=10Ω，滑动变阻器接入电路的阻值范围是10Ω－20Ω。电路消耗的最大功率Pmax=UImax=6V×0.3A=1.8W;最小功率Pmin=UImin=6V×0.2A=1.2W，即电路电功率变化范围是1.2W－1.8W。

从上述分析与解答过程来看，思考过程既要考虑物理概念、规律，又要考虑它们之间的相互联系和区别，同时还要考虑公式、规律选用的灵活性，为什么要选这个公式而不选另一个公式，这是由讨论问题过程涉及相关物理量的变化情况所决定的，也隐含了对“控制变量”思维方法理解的考查。

(三)对于“怎么样”的考查

学生学习物理之后所表现出来的是怎样应用所学知识来解决实际问题，它需要学生理解概念、系统掌握、具体应用。其思维整合过程是重新建立或者调整认知结构，达到知识的融会贯通，并使知识得到广泛的迁移。例如，物理规律、状态和过程，在物理学中常用图象来表示，这是一种研究和处理问题的方法，初中生在物理学习过程中接触到，像s－t、vt，I－U图象等。然而，怎样应用这些方法并迁移到具体问题解决之中是显示学生理解能力的重要技术指标。

例4.(南京市2013年中考第32题)小明利用如图3(甲)所示的电路进行实验。已知电源电压不变，闭合开关，改变a、b之间电阻箱R的阻值，得到一组电压表的示数U＇与R的数据，描绘出U＇－R图象如图3(乙)所示：

图3

(1)随着电阻箱接入电路中的阻值增大，定值电阻R0两端的电压____(选填“增大"、“减小"或“不变")。

(2)将a、b间的电阻箱换成未知电阻Rx，读得电压表示数为4.5V，则Rx=___Ω，此时电路中电流为___A。

(3)取下Rx，分别将电阻R1和R2接入a、b之间，读得对应的电压表示数为1V和3V。在这两种情况下，R0上消耗的电功率变化了多少?

试题借助“欧姆表”原理设计问题情境。重点考查学生对电路原理、欧姆定律、电功率的理解，其考查手段是要求学生能够将所学知识进行整合与系统化后具体应用到实际问题当中。电路结构是一个简单的串联电路，即电阻箱与定值电阻串联，电压表测量电阻箱两端电压，虽其本质与例3相同，但解决问题的策略却不同，要求学生对一个不太熟悉的图像进行分析与处理。

由欧姆定律可知，在图3(甲)所示的电路中，随着电阻箱接入电路中的阻值增大，电阻箱两端电压随之增大，根据串联电路电压特点可知，定值电阻R0两端的电压将减小。由U＇－R图象可知，当电压表示数为4.5V时，电阻箱接入电路的电阻为14Ω，因此Rx=14Ω，此时电路中的电流强度I=U/R=4.5V/14Ω=0.32A;同理，由U＇－R图象可知，当电压表示数为1V时，电阻箱接入电路的电阻为1Ω，因此RA=1Ω，此时电路中的电流:IA=U/R=1V/1Ω=1A;根据像R图象，当电压表示数为3V时，电阻箱接入电路的电阻为5.8Ω，因此RB=5.8Ω，此时电路中的电流:IB=U/RB=3V/5.8Ω=0.52A;因为电源电压不变，所以可得:IA(RA+R0)=IB(RB+R0)即1A×(1Ω+R0)=0.52A×(5.8Ω+R0)解得R0=4.2Ω，R0上消耗的电功率变化了:△P=PAPB=(IA)2R0－(IB)2R0=(1A)2×4.2Ω－(0.52A)2×4.2Ω=3.06W。故答案为:(1)减小;(2)14;0.32;(3)R0上消耗的电功率变化了3.06W.

从考生的解答过程中，学生解答第(3)的方法多达13种，反映了学生对物理知识理解的透彻性比较高，学生能够将数、形、物理概念、规律融合在一起，也体现了考生理解能力和在应用过程中的创造性。

二、理解能力考查的思考

从上述分析来看，理解是分层次的，理解是一个由浅入深、由片面到全面、由低层次到高层次的发展过程。中考如何考查理解能力的这种层次，南京市物理中考进行了有益的尝试与实践，取得了一定的成果。中考试题要引导初中物理教学从单一应试教学功能向着以能力培养、素养形成为主体的教学方向转型。

在理解能力考查实践取得经验和成果的同时，仍然需要深入思考:纸笔测试的技术手段对“理解”能力的考查是有一定的限度的，如何通过命题技术的改革来达到预期才是目的。例如，有些问题用选择题来考查时，理解层面的能力要求未必能够达到试题设计的预先目的。像本文例3多数学生在选择A选项正确之后，就不会考虑其他选择项了，其考查的功能与所要承载的考查意义就打了折扣，如果是“猜”而选对的，其考查功能就几乎没有了。如果命题时，将此题改为解答题，通过考生对相关问题的解析来判断其理解水平层次，可能效果就会更好一些。因此，理解能力的考查仍然需要在现有技术条件下进行创新。例如，理解能力中的整体思考，要求学生在物理学习过程中借助积极的思维活动，弄清事件的物理意义，把握事物的结构层次，理解事物本质特征和内部联系，需要对面临的任务结合试题情境作整体性的思考。学生个体的思考，要从洞察问题开始，不断地思考，在解决问题的过程中不断地发现问题，对问题要具有洞察力。又如，理解有时需要想象与类比，如何考查学生的想象力和类比力呢?通过检索发现还很少有探讨此类问题的文献。再如，理解过程中的直觉力、解释力等试题的设计都需要进行研究。我们知道，直觉力是个体学习能力达到一定程度而展现出来的一种能力。有些东西是要靠直觉把握的，学习有时也要靠直觉。直觉力高低对学习效果好坏有时也起重要作用，也是创新能力发展所必须具备的基本前提。解释力是指解释经验现象的能力，也就是运用观念进行逻辑推演的能力。学生在学习物理时，需要将学到的物理知识经过概念、判断、推理的抽象思维过程转化为自身的一种东西，并能对其进行合理的解释;能否对所学知识进行合理的解释，是判断一个人理解力高低的最重要标准。中考中如何考查这种解释水平与能力，目前多数是采用选择、填空的方式进行，试题给予的信息比较多，从而冲淡了考查的主题。此外，此类试题一旦出现往往会导致教师在教学过程中，片面地模仿这种方式，使得正常的物理教学异变为模仿命题者的思路了，这是一种不可取的现象。

理解能力考查是一项复杂而又必须进行的任务，从实践过程来看，初中生物理理解能力的考查主要集中在对物理概念的认识、解释与应用三个方面。美国课程专家格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰在《重理解的课程设计》中，将理解分解为六个层次:解释、诠释、阐释、叙述和翻译、应用、洞察。据此，初中生物理理解能力的考查设计要强调运用多样化的方式进行评价，如学生自评、学生互评和教师评价。学生自评和互评虽然有利于学生对自己和他人的学习情况进行评价，但是，很难发挥评价的反馈功能。因此，教师要有选择地运用学生自评和互评，发挥评价的主导作用，通过多种方式、多种渠道收集学生的评价信息。在教育教学实践中，教师可以通过提出开放式的问题检测学生的理解状况;教师可以在每节课的最后5分钟进行课后小测试，通过设计针对性的题目，检测学生的理解状况;教师可以通过收集并分析学生在理解活动中的成果，如卡片、设计方案、回信、调查报告等，评量学生的理解状况;教师还可以利用思维导图，让学生画出知识网络图、结构图或人物关系图等，检测学生的理解状况;等等。总之，理解能力的考查要通过多种渠道、多种方式收集学生学习状态，设计相适应的考查方案。

［1］史献计，许志.初中物理学业水平评价的案例分析［J］.物理通报，2012，(10)：88－91.

［2］林余.如何引导学生理解物理概念和规律［J］.中学物理，2013，(6)：96－97.

［3］史献计.初中物理探究教学的分层异步策略［J］.江苏教师，2012，(12)：29－30.

［4］史献计.物理探究教学中的“问题"［J］.教育观察，2013，(7)：83－86.