中考物理实验笔试题命制的实践与思考

何季军

(南通市教育科学研究院，江苏 南通 226001)

实验是物理研究和学习的基础,是获取物理知识的重要手段和途径．因此,探寻在纸笔测试条件下如何对学生实验能力进行全方位的考查,从而对教学起到良好的导向作用,应当是我们需要研究的重要课题．笔者结合中考命题的实践,对怎样命制实验笔试题有了一些粗浅认识和感悟,现形诸笔墨,以期对一线教师有所裨益．

1 实验笔试题命制的有益探索

由于受纸笔测试条件的限制,笔试实验题在有效考查学生实验操作技能和方法上,不容易真正实现考查的目标．纵观各地的中考试卷，不乏存在一些实验试题,即使没有实验经历的学生,也可以凭借记忆机械作答,这样的试题很难对“做实验与讲实验、真探究与假探究”的考生进行有效区分．基于此,近几年南通中考命题组在实验笔试题的命制上,作了一些创新尝试,初步做到让真正体验质疑、探究、实验过程的学生能够在考试中脱颖而出．

(1) 现场操作,提高实践意识．通过创设情境,要求考生根据要求,利用所带的物品进行现场操作来解决问题．这样的试题,不仅达到了考查学生

相关的物理知识和基本操作技能的目的,也增强了学生的实践意识．如:

图1

例1.(2017年南通中考试题)用高速摄影机拍摄子弹射穿鸡蛋前后的两帧画面,如图1所示.已知拍摄两帧画面的时间间隔为6.0×10-4s,则子弹的速度约为

(A) 80 m/s. (B) 180 m/s.

(C) 280 m/s. (D) 380 m/s.

评析： 本题需要估计出鸡蛋的长度后,利用刻度尺测算出子弹运动距离与鸡蛋长的比例关系,再由速度公式算出速度．本题预估难度0.6,但实际难度只有0.4．为什么会出现这样大的偏差?笔者对部分考生访谈后发现,一是考生对鸡蛋的质量大小都记得很牢,但对鸡蛋长没有感觉;二是没有想到要用刻度尺去测量,只凭自己想当然;三是想到用尺去量,由于缺少正确的思维而出错,这些学生认为鸡蛋长7 cm,判断出子弹运动距离为14 cm,计算到速度约为233 m/s,因为这一数值靠近280 m/s,所以选(C)选项.殊不知,如果是280 m/s的速度,鸡蛋的长推算下来将达到8.4 cm,远大于一般鸡蛋的长．可见,如果学生在解题过程中拿出刻度尺比划一下,就能看出结果是否符合实际．像这类将基本技能考查隐含在问题解决过程中的试题,平时积极参与实验的学生就有实践的意识,会用工具去量一下,从而作出正确的判断．当然,此类问题由于受考场中学生所带物品的限制,在考查内容及形式的选择上有一定的局限性,但却较好地拓展了纸笔测试的功能,值得命题者去研究挖掘．

(2) 方案设计,突出优化意识．试题要求考生在正确理解实验原理的基础上,结合所给条件,优化实验的设计方案．这类试题能考查学生设计实验的能力,尤其能增强学生优化方案的意识.但通常设问难以顺畅衔接,文字表述冗长,阅卷工作量大,且容易造成答题的相互暗示．如让考生“设计方案—选择器材—设计表格—得出结论”,这样的设问方式不仅问题之间相互有提示,也会出现方案设计出错余下皆错的弊病．因此,设计好此类问题对命题者来说有一定挑战性．

例2.(2017年南通中考试题)在“测量小灯泡功率”的实验中,提供的器材有:铭牌上仅能看清标有“0.3 A”字样的小灯泡、电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干.……

问： 在实验过程中,电压表发生故障,现增加电阻箱和单刀双掷开关,设计了如图2甲、乙两种方案,则能测出灯泡额定功率的方案是________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”).

图2

评析： 此题巧妙地把方案设计通过选择的形式放在试题的最后,既在某种程度上达到了考查学生优化设计方案的能力,也没有影响对其他问题考查的效果,而且避免了因文字表述较多,给阅卷带来的困难,应该说是考查方案设计问题比较好的形式之一．

(3) 操作细节,强化思维意识．试题要求考生在真实的实验情境中思考分析、解决由于实验操作中的细节而引发的问题．这是评价学生“真做与假做”、“用心与无心”实验的最好办法．此类问题的解决，增强了学生“动作思维”的意识,使学生明白在实验操作过程中需要手脑并用,才会有“意外收获”,而不是亦步亦趋地做“实验操作”．

例3.(2014年南通中考试题,题干略)

图3

小明同学设计了图3所示的电路测量Rx的阻值……

实验中,若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向右移动了少许,其他操作正确,则Rx的测量值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.

评析：本题利用等效替代法测量电阻,当滑动变阻器的滑片向右移动了少许后,R的阻值变大,因R0与R两端电压的比值最终应保持不变,根据串联电路的分压原理,R0与R的阻值之比也不变,故R0的阻值要变大,测量值大于真实值．那么,对于题中“手碰到滑片”这样一个在实验操作可能存在的误操作问题,考生可能不曾经历过,亦或对此现象视而不见,以至在答题时手足无措．这种在操作中真实存在的问题达到了考查学生是否关注实验细节、是否思做结合的命题意图．

(4) 问题开放,培养创新意识．开放性问题解答的思想、方法或结果不唯一.因此,学生有丰富的想象空间,必然会展开多角度、多方向的思维活动.这不仅拓宽了学生的思维度,也能挖掘其创新潜能．比如,近几年南通中考卷的探究题经常会设计这样的问题:“请设计一个简单实验,验证猜想是否正确,并简述你的实验方案”．这种开放性的问题设计促使学生去探寻各种解决问题的方法,事实证明学生的答案往往新颖、独特,有的甚至可以说是异想天开,极大地激发了学生的发散性思维,培养了学生的想象力和创新力．这类从学生可持续发展角度出发的实验试题,有利于引领课堂教学从知识立意转向核心素养和关键能力的培养．

2 实验笔试题命制的思考

如何命制实验笔试题,笔者从“有”“无”转换的哲学视角,提以下几点想法.

(1) 资源重组,实现“有”中生“有”．命题过程中,除了关注《课程标准》附录中规定的20个学生必做实验、课堂演示实验、课外小制作、小发明、综合实践活动等内容外,还应对这些学生熟悉的实验进行适当组合,巧妙设问,或许会产生意想不到的效果．比如将测量密度与称重法测浮力、阿基米德原理、浮沉条件进行组合;将欧姆定律、伏安法测电阻、测灯泡功率组合;将探究比热与焦耳定律组合、将电磁作用与磁生电组合等等,这些组合的实验问题,具有一定的综合性．有的学生虽能应对单一的实验问题,但组合后由于对实验过程一知半解,只满足于记住实验结论,并没有领会实验的本质,导致问题一综合,即使面对平时遇到过的问题也出现了无所适从的窘境．这样的试题,需要学生对前后关联的实验进行“同中求异”、“异中求同”的辩证分析,将有利于进一步提高学生的实验综合能力．

(2) 问题改造,实现“有”中生“无”．一些试卷中呈现的实验问题往往以填空式、唯一性、记忆性居多.这样的试题不仅不能反映学生的实验素养,也抑制了学生的思维,不利于学生思维的开放、生成与发展.所以有必要对问题进行改造，通过转换设问视角,尤其针对学生学习过程遇到的困难去创设问题情境,以此对学生构成必要的智力挑战,让他们感到有所“麻烦”．改造后的这些对学生来说“半生不熟”的问题,更能激起、唤醒他们的思维,尤其是高阶思维的发生．

例4.(原题)小峰为了探究某电动玩具车内部电动机与指示灯的连接方式,他将这辆玩具车的电池取下,保持开关闭合,转动车轮,车上的指示灯还能发光.进一步探究发现,玩具车内部电路是由电源、开关、电动机、指示灯各一个组成的,则该玩具车电路中电动机与指示灯

(A) 可以确定,一定串联.

(B) 可以确定,一定并联.

(C) 可以确定,串联、并联都行.

(D) 需要再断开开关,转动车轮,观察指示灯是否发光,才能判断.

改造： 小峰在探究某电动玩具车内部电路时,发现玩具车内部电路是由电源、开关、电动机、指示灯各一个组成的,他将车内的电池取下,保持开关闭合,转动车轮,指示灯能否发光?

显然前后两题思路不同,原题指向明确,强调逻辑思维； 后者思维发散,更重视知识内化后形成的能力.学生需要理解“形成电流的条件”和“串、并联电路特点”后,才能分析推理出结果.命题的立足点更注重落位于学生发散性思维能力和想象能力的培养上．

(3) 拓展迁移,实现“无”中生“有”．此类试题要求学生将已有的知识技能迁移到新情境中去，考查解决新问题的素质和能力,包括对新情境的感知、信息的获取和处理、新情境与已有知能的链接、对陌生问题的认知和解决能力等方面．因此,中考重视对学生迁移能力的考查,不仅是为了引导教学要举一反三、触类旁通,帮助学生实现知识点之间的勾连转换,使其知识结构网络化,更是为了使学生认识事物的本质和规律,提高解决问题的灵活性和有效性．

例7.如图4甲所示的测量工具是带表外卡规,用于测量精密机械的外径、外沟槽、厚度等,则其分度值为____mm,此时的示数为____mm．

甲 乙

评析： 了解测量工具的量程和分度值,并据此读出测量工具的示数,这是初中生必须掌握的基本实验技能,但题中的工具学生没有见过,需要学生根据已有的使用测量工具的经验,结合对该卡规刻度盘面的观察来进行解答．这要求我们在平时的教学中重视对学生迁移能力的培养.比如学生在学习用刻度尺进行长度测量的时候,为加深学生对分度值、量程概念的理解,学会带有刻度量具的读数,我们要多提供一些测量工具给学生,包括平时学生不太熟悉的实物或者照片(如图4乙所示的气压计),让学生分析这些测量工具的分度值、量程和读数,从而培养学生灵活运用所学知识解决类似问题的能力和方法．

总之,中考试卷无疑是教学的指挥棒,如何使这一指挥棒更加科学，如何在中考笔试题中创新物理实验考核的方式，从而将实验教学引到正确轨道上来,是命题者需要研究的重要课题,这也是教师的专业素养提高的一个重要途径.希望有更多的老师能走到命题研究的行列中来,正所谓“做十道题不如命一道题”．