高考试题对物理探究能力考查的方法与启示

孙福如 徐善勇

(江苏省如东县丰利中学，江苏 南通 226408)

细细品读2018年江苏高考物理卷，不难发现其一直延续江苏的命题特点：立足基础，陈题新出，突出能力，注重探究，关注素养。除部分试题直接考查学生的基本知识外，大部分试题考查学生对知识、方法的掌握，考查学生灵活运用所学知识、方法去探究新问题的能力。本文对2018年江苏高考物理第9题加以分析，挖掘试题的内涵，体会命题者的意图，探讨江苏高考物理是如何考查学生的探究能力的，今后应该如何实施习题的探究教学。

1 试题分析

图1

A. 刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下

B. 穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场间的运动时间

C. 穿过两磁场产生的总热量为4mgd

(1) 试题的命制思路分析

此题的素材来源于教材中的导体切割磁感线时产生感应电动势，以金属杆在磁场中的导轨上由静止开始滑动这一常见模型为基础，对磁场的区域进行适当的调整和改造。从知识看，着重考查考生对电磁感应现象中关于动力学问题的掌握情况。本题从已知条件“进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等”入手，对金属杆进行受力分析，可知它在两磁场间做匀加速运动，从而可判断出金属杆在磁场Ⅰ中做减速运动，即可判断选项A是否正确。B选项要求考生能知道金属杆在磁场Ⅰ中做加速度减小的加速运动，需要结合位移相等才能判断，这对部分考生来说是一个挑战。从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ的过程中，根据动能定理，可判断选项C是否正确。D选项对学生来说又是一个难点，根据金属杆进入磁场Ⅰ时开始减速运动，计算出此时速度条件，进而计算出h应满足的条件，再加以判断。

(2) 考查目标分析

本题在较复杂的物理情境下，主要考查法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力大小的计算、安培力方向的判断、受力分析、牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等知识，考查考生灵活运用图像这个数学工具去解决问题的能力，综合考查了考生的理解能力、推理能力和综合分析能力，以及根据物理规律正确建立物理模型的方法、科学探究的方法、图像分析的方法、物理规律选用的方法和能量守恒的思想等。

2 探究过程及解析

中学生的科学探究是指学生构建知识、形成科学概念、领悟科学研究方法的各种活动，针对任务复杂新颖的情况，会对信息进行获取、分析、判断和选择，能探寻解决问题所运用的物理规律、过程和思想方法及数学工具，能挖掘其中的隐含条件，能正确、合理使用证据表达自己的观点，解题过程其实也是科学探究中的理论探究过程，是从已知条件不断提出问题、猜想结果、运算探究、得出结论的过程。

本题从题目所给的信息“从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ的过程中速度相等”开始研究。

问题1：金属杆进入磁场Ⅰ和进入磁场Ⅱ速度相等说明了什么？

理论探究：金属杆在两磁场之间运动时仅受重力，所以做匀加速运动，从而可得金属杆出磁场Ⅰ时的速度小于进入磁场Ⅱ时的速度。

探究结果：金属杆在磁场Ⅰ中做向下的减速运动，加速度应该向上，可知A选项错误。

问题2：金属杆在磁场Ⅰ中做怎样的减速运动？

探究结果：金属杆在磁场Ⅰ中做加速度减小的减速运动。

问题3：怎样将运动的时间长短与已知条件联系起来？

图2

理论探究：根据速度条件和金属杆在磁场Ⅰ中与两磁场间运动的位移相等，设进磁场Ⅰ时的速度为v0，出磁场时速度为v1，可画出v-t图像如图2所示，v-t图像下面的“面积”表示位移的大小，结果是B选项正确。

问题4：如何计算杆穿过磁场中产生的热量？

理论探究：考虑到电流是变化的，热量只能用功和能的关系处理。杆从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ的过程中，根据动能定理有：2mgd-W安=0，此过程中克服安培力做功2mgd，即杆穿过磁场Ⅰ产生的热量为2mgd。由于杆穿过磁场Ⅱ的情况与穿过Ⅰ的情况相同，所以总热量为4mgd，C选项正确。

问题5：如何将杆距磁场Ⅰ上边界的下落高度h与已知条件挂上钩？

评析：本题利用学生熟悉的简单装置，编制出的新颖试题将知识的理解、思想方法的熟练掌握有机地揉合在一起，考查了学生分析问题的能力以及应用数学处理物理问题的能力等，很好地体现了新课程倡导的探究性学习要求。如果考生能根据题目的条件提出问题，进行猜想、科学推理，通过探究能将新的陌生问题转化为熟悉的问题，将复杂的问题转化为简单的问题，用敏锐的眼光去观察，用探究的方法去分析，用精炼的语言去表达，问题就能迎刃而解。

3 对物理习题教学的启示

在新课改初期，刚接受探究性学习的观点时，许多物理老师将科学探究狭义理解为实验探究，其实物理的科学探究应该包括新知识形成时的实验探究和理论探究，还有巩固新知识、应用新知识、运用新方法时的习题探究，解题过程中的探究即为理论探究。在物理习题教学中如何培养学生的科学探究能力，笔者认为必须做到以下几点。

(1) 构建知识体系，深化知识内涵

学习者只有具有一定的学科知识和技能，才能理解特定任务情境，明确问题、形成假设、解决问题。《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出：物理教学中，应强调对基本概念、规律和基本思想的理解和掌握，并注意了解它们的来龙去脉。在教学中，让学生体验概念的形成过程，充分理解这些概念的内涵与外延；让学生探寻物理规律的发现过程，深刻理解物理规律，领悟规律发现过程中所用巧妙的方法，感受科学家探究规律过程中表现出来的恒心与毅力；让学生亲历物理问题的解决过程，能从实际问题出发，确定研究对象、分析物理过程、建立物理模型、选择物理规律、建立方程并求解讨论，养成良好的思维习惯。物理学中有丰富多彩的思想方法，只有掌握它们，才能清楚地认识客观事物的本质属性、内在规律及相互联系，进而提出创造性的见解。如理想模型、理想实验、寻找守恒量等，教师应将这些方法渗透于平时的教学中，内化为学生自己的方法。

(2) 鼓励自主探究，增强探究意识

建构主义理论告诉我们：只有把知识的根扎在学生自己的经验里，才能实现真正意义上的建构。学生利用自己的经验去感受、理解知识的产生与发展的过程，通过课堂教学活动养成自主探究的习惯。“题”让学生“审”，“路”让学生“走”，“话”让学生“说”，“疑”让学生“问”，“错”让学生“纠”，激发学生的灵感火花，对一些独到的解法应及时鼓励和表扬。引导学生用新的观点、新的方法从知识之间的联系和矛盾上审视问题，增强学生的探究意识，让探究的种子找到沃土。

(3) 分析具体实例，提升探究能力

物理教学要关注学生内化物理观念，体验和感悟物理价值，促进学生可持续发展，培养学生的自主性、探究性和创造性，学会学习，学会创造。在物理习题教学中，我们利用具体实例主要运用创设问题策略、设疑促思策略、主动探究策略、交往互动策略和反馈矫正策略等，引导学生进行探究。

首先，注重设计问题。问题具有引发学生思维、引领探究活动的功能，是学生课堂学习活动的载体。问题可以把知识的逻辑结构与学生的思维过程联系起来，使知识的逻辑结构转化为学生的认知结构，能使学生主动探究、发现物理规律，认识物理本质。在物理习题教学中，教师应该为学生提供较为丰富的探究素材，引导和帮助学生发现和提出问题，注意问题的整体性、层次性和探究性，问题设计要体现低起点、小坡度、密台阶的特点，将大题化小，化难为易，以符合学生的认知规律，让学生在问题串的引导下自主探究，环环相扣，丝丝入微，再加上教师适时、适宜、适度的点拨，学生在自主探究与合作交流中去发现、归纳、形成经验，提高学生的探索与发现的能力。

第二，加强探究方法指导，我国著名教育家陶行知曾指出：“我以为好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学”，说明了方法指导的重要性。学生刚开始接触探究方法时，可能会感到手足无措，原因还是欠缺物理思想方法和探究经验，所以在探究过程中教师的指导、帮助不可忽视。一方面，教师要关注探究过程的整体走向，密切注意学生思维的脉络，适时加以引导，使探究活动不会天马行空，偏离目标。另一方面，教师要指导学生探究方法的学习，如在解题过程中，从已知和未知中找出解题途径是关键的一步，解题途径包括：从已知到未知的综合法、从未知到已知的分析法和从已知、未知两头向中间包抄的分析综合法。通过方法的指导，让学生在解题过程中有“路”可走。

第三，加强学生反思能力的培养。杜威认为反思活动是“一种得以产生思维活动的怀疑、犹豫、困惑、心灵困难状态，和一种为了发现解决这种怀疑，消除和清除这种困惑而进行的探索、搜集和探究的行为”。建构主义认为：学习并非学生对于教师所授予知识的被动接受，而是依据其已有的知识和经验所做的主动建构。而这种主动建构必须要对问题有深入的认识，必须有一个比较、反思的过程。反思是对解题活动的深层次的再思考，它不仅仅是对物理解题学习的一般性回顾或重复，更是深究物理解题活动中涉及的知识、方法、思路、策略等，具有较强的科学探究的性质，有助于拓宽解题思路，发展学生的探究能力。

4 结语

在日常的教学中抓好习题的探究性教学，可以深化知识的内涵，点燃学生的学习热情，践行课程改革理念，让学生的学习主动性发挥得淋漓尽致，让他们在知识的海洋里畅游。只要我们教师不断地引导学生，加强对典型的例题、习题的探究分析，形成习惯，定能取得成效。