一道高考物理计算题的答题情况分析

何彪　邓宏贵　罗固基

摘 要：本文通过对某省2017年一道高考物理计算题学生的得分情况进行统计和综合分析，发现学生在题意分析、思路整理、表达方式等环节，存在物理概念不明确、物理过程不清楚、物理思维不清晰等系列问题。通过对这些问题进行深入分析，反思了中学物理教育中面临的一些问题，并提出了部分改善意见，以便物理教育工作者在教学过程中参考。

关键词：中学物理；高考；计算题

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）8-0039-3

2017年全国高考I卷第24题是关于人造航空器在运动过程中机械能的计算及摩擦阻力的做功情况，题目分两问，总分12分。题目的初衷是考查学生动能、势能、机械能的概念和计算，以及动能定理、功能关系、能量关系的具体应用。题目难度适中，考查的物理知识点也是中学教学反复讲授的重点和难点。笔者在阅卷过程中发现学生的整体得分率很低，答题过程中反映出诸多问题，这些问题从侧面反映了目前中学物理教学的现状及面临的困境。在此，从学生得分情况的统计分析出发，剖析教学过程中存在的普遍性问题，以便教学中加以改进。

1 试题再现

（2017年全国I卷24题）一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.5×103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小为9.8 m/s2。（结果保留2位有效数字）

（1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；

（2）求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。

2 学生的得分情况分析

根据对近10万考生得分情况的抽样统计，发现近30%的学生得分为0分，得2分的约为10%，得4分的约为10%，得5分的约为2.4%，得6分的约为5.7%，得7分的约为1.3%，得8分的约为15.2%，得9分的约为8.9%，得10分的约为8.2%，得11分的约为3.2%，得12分的约为4.2%。得分情况如图1所示。

总体来看，学生作答并不理想，得10分以上的总共为15.6%左右，满分的只有4.2%不到。

从得分情况的统计分析可以看出，近30%的学生在该题得分为零，由此可以推断出这部分学生对机械能的概念及表达式是完全没有掌握的。得2分和4分的学生各占10%左右，此分数段的学生分别写出了一个状态机械能的表达式和二个状态的机械能表达式，只是没有给出正确的计算结果。一方面可能是没有时间继续往下做，另一方面可能是无法将题干信息与公式中相应的字母一一对应，只是将机械能的表达式“默写”出来而已。由此推断，这20%的学生对动能、势能、机械能的概念并没有理解透彻，还停留在似懂非懂的状态，对第二问要用到的动能定理、功能关系的适用条件及表达式则完全没有掌握。进一步分析发现，得分在6～8分的学生总共为22%，我们姑且认为该部分学生第一问的6分全对，在第二问解答中得分为0～2分。分数表明，该部分学生基本掌握了机械能的概念及计算，但对动能定理、功能关系的适用条件及表达式也没有完全掌握。得分在9～10分的学生约为17%，对于此分数段的学生，基本掌握了机械能的概念和计算，并在第二问中基本写出了针对本题的动能定理、功能关系的方程式，只是没有完全给出正确的结果。总体看来，约30%的学生对基本的物理知识完全未掌握，近20%的学生对基本的物理概念等知識没透彻理解，约22%的学生掌握了基本的物理概念，但对规律性的知识及运用掌握不到位，只有约15%的学生对该题的知识点及运用掌握较好。统计结果表明，得分在7分以下的学生约为60%，也就是说近六成的学生没达到及格水平，只有约15%的学生基本掌握了动能、势能、机械能的计算及动能定理的应用（得分在10分及以上的）。

3 答题过程中存在的普遍性问题

阅卷过程中，通过对学生作答过程中出现的错误进行归纳整理，发现一些普遍存在的问题。

3.1 物理概念不清楚

动能、势能、机械能是中学物理的基本概念，从初中就开始接触，但很大一部分学生对上述概念都缺乏深刻的理解；对用符号来表示物理量及计算物理量的基本技能掌握不到位，从而导致答题中不能完整地写出机械能的计算公式，或者无法将公式中的字母与题干信息一一对应起来。最后的结果是很容易得分的地方拿不到分，其中的根本原因就是不清楚物理的基本概念。

3.2 物理过程分析不清晰

该题第二问要求计算从某一高度到地面阻力所做的功，从物理过程的分析来看，此处阻力是变力，物体的运动也不是直线运动。对于变力的功，典型的是运用动能定理、功能关系、能量关系等物理原理来处理。而从答题情况来看，很多学生不知从何下笔，只是胡乱地写些错误的公式去碰碰运气；有部分学生完全没考虑阻力是变力及物体的运动轨迹是曲线的状况，生搬硬套地运用牛顿运动学方程来解答；还有部分学生把题干要求的始末状态弄错。这些错误发生的根本原因就是学生不会有效地分析物理过程。

3.3 表述能力有待提高

用字母来表示物理量及用物理方程来表示物理规律是中学物理中最基本的问题。在物理学的发展历程中，各物理量都有约定成俗的符号来表示，如用M或m来表示质量。但从学生的角度来看，他们对用字母表示物理量，以及用方程表示物理定律很不习惯，还是沉浸在数字计算的惯性思维中。本题中各物理量给出的是数值，没有给出物理量的符号，在答题过程中，很多学生不写公式就直接代入数据，或者表述很随意，很多物理量的符号不规范，如用EP、Ek直接表示机械能，用Q、Fh来表示阻力的功等，甚至还有些错误的表示，如用f、Ff来表示阻力的功，导致失分严重。

3.4 有效数字处理错误，忽视题干信息

题干给出了重力加速度的取值是9.8 m/s2，结果要求保留两位有效数字。而学生失分的很大一部分原因是有效数字不对或缺省单位，有部分学生是重力加速度取10 m/s2计算，导致最后结果有出入而失分。

4 对中学物理教育的启示与建议

综合性的计算题是最能客观反映学生真实水平及教学效果的题目。仔细分析近10万份答卷的得分情况，可以从中窥探出教学中存在的一些普遍性问题。其中，学生群体的多元化趋势明显、学生的思维能力薄弱等是普遍存在的问题。对这些问题，教学中应该加以重视并制定针对性的教学策略，对提高整体教学效果十分有益。

4.1 重视学生群体的多元化问题

随着义务教育政策的实施和高中教育的普及，几乎所有的适龄青年几乎都能进入初级中学学习，能进入高中学习的学生人数也有大幅度的增加。面对全国这么庞大的学生群体，由于地区教育的差距、城乡差距、各种家庭背景的差距、再加上人类智力多元化的天然差异，使得學习物理课程的学生群体呈多元化的趋势，该题的得分情况分布就很能说明问题。学生群体的多元化问题应引起重视，从得分情况可以看出，优秀学生约占15%，基础一般的约占35%，基础较差的约占20%，基础最差的约占30%。如何在教学中照顾到基础较差的那50%的群体，使得他们可以完成物理教学的基本目标，这是中学教育阶段面临的现实问题。

物理科目作为中学的科学类课程，不能只关心高考的成绩，只关注少数优秀的学生，我们应该更多地关注和关爱基础较差的群体，给他们更多的帮助，让他们掌握基本的物理知识和物理学思维方法，不仅对学生个人今后的发展有益，而且对提高整个社会的科学文化素质将是不无裨益的。今天的高中生几年后将成为社会的主要劳动者，他们文化水平的高低直接关系到未来社会的发展，正如德雷克·博克在书中所说：“如果教育误导了学生，吞下恶果的终将是整个国家。相反，如果学校能教会学生准确自如地表达思想、清晰地思考、严密地分析问题、富有道德感、对国家大事敏感而有见地，社会将受益无穷[1]。”

4.2 重视思维能力培养

物理概念掌握不透彻、物理过程分析不清、表述能力差等都是物理思维能力缺乏的表现，而良好而有效的思考能力既是学好物理课程的基础，也是教育的基本目标之一。《哈佛通识教育红皮书》中将“有效的思考能力”作为通识教育的四大目标之一[2]。杜威认为：“持久地改进教学方法和学习方法的唯一直接途径，在于把注意力集中在要求思维、促进思维和检验思维的种种条件上。”教学过程中，教师应该特别注重学生思维能力的培养，教师的主导作用关键体现在对学生思维的引导与启迪上。

物理课程在思维能力培养方面有着重要的作用。一般来说，物理知识和理论都来源于生活又高于生活，这要求在教学过程中从生活中的物理情景出发，分析其物理过程与状态，然后建立恰当的物理模型，探索物理规律并建立物理方程，最后总结反思，回归方程的物理意义，明确其适用范围。在探索规律的过程中都是从文字语言出发，将其转化成“物理语言”，必要时还必须描绘出物理的情景图画，再运用思维能力，在分析物理过程的基础上，抽象出相应的物理模型，并将“物理语言”转化成“数学语言”。整个学习过程中要求学生综合运用逻辑思维、抽象思维、形象思维、直觉思维等多种思维形式，对学生思维能力的提升有着积极的作用。教学过程中教师应该正确地引导、启迪、评价学生的学习过程，将学习的价值取向由关注考试分数转化为注重自身思维能力的提高上，只有这样，才能更好地实现物理课程的学习目标。

5 小 结

本文从一道高考题的得分情况出发，通过归纳总结考生答题过程中出现的错误和对得分情况的统计分析，剖析了中学物理教学面临的部分问题，并对改进教学方法，提高教学效果提出了一些具体建议，以供参考。

参考文献：

[1]德雷克·博克.候定凯，梁爽，陈琼琼，译.回归大学之道[M]. 上海：华东师范大学出版社，2012.

[2]哈佛委员会.李曼丽，译.哈佛通识教育红皮书[M].北京：北京大学出版社，2010.

（栏目编辑 陈 洁）