学生问题意识培养的教学再思考——基于2017年全国卷实验试题的研究

安徽 杨海青

(作者单位：安徽省合肥市巢湖四中 安徽省合肥市教科院)

(作者单位：安徽省阜阳市第三中学)

研究高考真题，提炼教学思想。

学生问题意识培养的教学再思考
——基于2017年全国卷实验试题的研究

本文基于对2017年全国卷Ⅰ、Ⅱ实验试题的研究，体悟试题特点，联系物理学科核心素养和高中物理新课程标准，再次提出了我们关于培养学生强烈的问题意识的教学思考。

一、关于2017年全国卷Ⅰ、卷Ⅱ的实验试题的研究

1.力学实验原题简录

【例1】(2017·全国卷Ⅰ第22题)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图1所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图2记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)

(1)由图2可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。

(2)该小组同学根据图2的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图2中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留2位有效数字)

【例2】(2017·全国卷Ⅱ第22题节选)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

(1)按原理图甲将图乙中的实物连线。

(2)完成下列填空：

①R1的阻值为 (填“20”或“2 000”)Ω。

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图甲中的滑动变阻器的 (填“左”或“右”)端对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 (填“相等”或“不相等”)。

④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω。(结果保留到个位)

【简析】(1)略。

(作者单位：安徽省合肥市巢湖四中 安徽省合肥市教科院)

2.力学实验试题研究

笔者研究2016年全国卷Ⅰ第22题力学实验试题，写过《基于教材和高考的双重启示，谈学生问题意识的培养》的文章发表在《物理教学探讨》2016年第12期上，得到编辑老师的赏识，是篇封面文章。现在再看2017年新课标卷实验试题，有同感，试题有着更为明显的教学导向：教学中需要着重培养学生的强烈的问题意识。

试题是这样体现培养问题意识的教学导向的。卷Ⅰ第22题，在实验器材上选用探究小组自制“滴水计时器”计量时间，暗示老师在和学生共同做实验探究时，启发学生思考能不能用其他器材来取代打点计时器，能不能用自制的实验器材，以此来培养学生的问题意识、实践意识和创新意识。滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，周期是多少？这半分钟有多少个滴水周期？与其说是考查学生对数字的敏感性和细心度，还不如说是对学生问题意识的强烈程度的考查。对纸带的研究分析，设计问题启发思考。我们的学生在研究小车在桌面上的直线运动时，最多是按老师的要求处理一下各点的速度大小，很少有学生会想到联系小车的运动规律，依据纸带点迹分布特点判断小车运动的方向，大部分学生在求解加速度a时，只会按照考试的一般情况4段或6段，用老师给出的公式来计算，很少会问如果是5段或7段又该如何求解呢？逐差法的物理原理究竟是什么？这些都是考生问题意识不强的表现，都是值得老师关注和教学思考的。

卷Ⅱ第22题，实验主题是“研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系”，课标规定的实验中是没有的。物理研究的是概念，是概念和概念之间的关系规律，在运动学中，我们学习了很多物理概念，在概念与概念之间也学习了一堆物理规律，我们的学生有没有这种联系的观念，有没有用实验来探究更多的物理规律的问题意识和探究意识呢？在教材的问题与联系中有过类似问题的设计与引导，显然这道高考试题是对学生问题意识培养的再一次关注与导向。

3.电学实验原题简录

【例3】(2017·全国卷Ⅰ第23题)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E0(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干。

(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图5所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图6所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W。(结果均保留2位小数)

【例4】(2017·全国卷Ⅱ第23题节选)某同学利用如图7所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：

。

4.电学实验试题研究

同样，电学实验试题有着明显的教学导向：教学中需要着重培养学生的强烈的问题意识。试题这种教学导向具体体现是我们要研究发现的。

卷Ⅰ第23题，在实验器材，本实验中电流表题给量程是0.5 A的，而实验室中电流表常见量程是0.6 A或3 A，器材的不常见，能够引发学生对真实情境中物理问题的思考。实验的主题是“研究小灯泡的伏安特性”，但问题的设计与之有关的只有一问，即小灯泡的电阻及电阻率变化情况，而更多的是电路设计、电表改装、图象的分析认知、电功电热计算以及电源等效思想等方面的考查，显然没有按照实验的物理原理、实验器材的选取、实验步骤、实验注意事项、实验数据处理以及误差分析的套路考查。试题突出的特点是一境多问，整合深化，即在一个实验情境中多视角多层次设问，通过知识与问题的整合，来实现对考生知识、能力和思想的深度考查。卷Ⅱ第23题试题特点与卷Ⅰ第23题有很多的相似点，问题意识考查的突出体现在实验的测量建议。实验做了，但依然有很多有待探究思考的问题，围绕实验目的，以实验原理是否合理、实验器材有无缺陷、实验步骤与注意事项、数据处理等为思维视角，思考提高实验精度的方案建议，很明显是对考生问题意识及探究能力的考查，还原学生的主体地位，问题驱动，引领思考，强化意识，提升素养。

因此，按照套路备考的功利性教学显而易见，不是高考倡导的，更不是物理教育的初心，以学科特点和学生的心理认知规律为立足点，以提升学生物理学科核心素养为教学目标，培养学生强烈的问题意识，提升学生利用物理规律解决生活中的问题才是物理教育的正道坦途。

基于对2017年全国卷Ⅰ、卷Ⅱ的实验试题的研究，显然高考的导向是很明确的：教学中需要着重培养学生的强烈的问题意识！那么摆在我们一线教师面前的问题是：基于这种认知与理念，联系物理学科核心素养和高中物理新课程标准，我们采取什么样的具体教学策略和教学行动才能更好地培养学生强烈的问题意识？

二、关于学生强烈问题意识培养的教学再思考

从总体上讲，我们是这样认为的，基于顶层设计的理念思考，教师要有培养学生强烈问题意识的理念和高度，这样才能使问题意识的培养更具体化、渐进化、常态化和持续性。从学生认知心理学角度讲，实际教学中教师可以创设适当气氛，减小限制，鼓励学生主动质疑，使学生在自由探究的氛围里学习，渗透问题意识养成。立足核心素养的教育要求，设计并开展基于问题或基于项目的学习，围绕真实情境中的问题展开探索，让学生围绕真实情境中的问题主动学习和解决现实情境中的问题。就教育教学的模式方法上讲，我们可以采用问题教学法，按照创设问题情境—引导活动探究—讨论反馈问题—反思深化问题的程序进行教学，这样教学可以实现以问题为教学起点，以问题为探究学习主线，以问题为课堂的“终结”，真正构建从问题出发、引导探究、解决问题、归纳反思、发现新问题，再探究新问题的开放式教学模式。以开放性、问题化、自由探究的教学模式培养、强化学生的问题意识。

具体来说，限于篇幅，我们采取提纲式论述，这样也有利于专家同行们发挥教学主动与创造性，围绕培养学生的问题意识为目标设计自己的教学。策略一：选取问题驱动的教学模式，让问题引领思考，在思考中建立问题意识。如《普通高中物理课程标准修订稿(内部征求意见稿)》中的教学案例：追寻“嫦娥一号”的踪迹。策略二：创设真实的情境进行物理概念的建立、物理规律的探究教学，结合具体的实际情境，在应用物理知识解决具体问题中培养学生的问题意识以及知识与情境的关联意识。如变压器的教学。策略三：采取一境多问的发散式教学，一题多思研讨式教学，类题多考的进阶式教学，师生对话的诊断式教学。策略四：实验探究，多维思考，在问题中践行。如实验：探究小车的运动规律。策略五：师生角色互换，学生设问，老师求解。如例题所示，老师发起角色转化的指令：请小伙伴们想想本题还可以设计哪些问题，老师我来求解。

【例题】如图9所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动，木块从被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为

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(作者单位：安徽省阜阳市第三中学)