基于绘图的初中科学命题创新

陈远毅

摘    要：绘图在初中科学命题中不仅扮演着重要角色，更是教师命题创新的重要素材来源。教师应落实课标的理念，充分发挥绘图在命题中的独特优势和作用，创造更多有意义的试题，利用命题对教学的导向性，引导学生科学核心素养的发展。

关键词：命题;绘图技法;绘图功能

初中科学试题中含有大量的图像。以2018年浙江省各地中考试题为例，含有图像的题目比例高达69.9%，其中绍兴、义乌卷的图像比例甚至高达90.0%。绘图的重要性不言而喻。笔者近年来致力于从绘图视角进行命题创新，积累了一些经验，和同行一起探讨。

一、基于绘图技法的命题创新

（一）改变视角绘图

机械绘图中常用的视角有主视、俯视、仰视、左视、右视、剖视、向视等，而剖视中常见的又有纵切和横切。如果我们结合命题要求，通过视角的变换，可以对常见的图像进行重新绘制，让人耳目一新。比如教科书中根的结构图采用纵切剖视角度，我们可以将它改成横切，考查成熟区特有的结构。

例1   如图1所示为植物根尖某部位的横切面，该部位是（▲）

A.根冠                B.分生区

C.伸长区   D.成熟区

（二）三维绘图

三维图比起平面图更直观、生动、立体感强，接近于现实，所以三维图更能有效还原真实情境。而目前的中考试题很少有从三维构图视角去考查学生，这值得我们思考和挖掘。三维绘图如果结合绘图视觉的变换还可以创造出更多有意义的命题素材。

例2   图2甲为心脏结构示意图，图2乙为心脏侧视模式图。图2乙中的⑤对应图2甲中的（▲）

A.①  B.②  C.③  D.④

图2   心脏结构和模式图

二、基于绘图素材来源的命题创新

（一）模仿创新绘图

模仿创新即通过模仿而进行的创新活动，是技术创新领域的常用方法，一般包括完全模仿创新、模仿后再创新两种模式。将这种方法迁移到科学命题创新的绘图上后，模仿后再创新具有更大的灵活性和创新空间。比如，教科书中“肾的滤过作用”插图将循环系统和泌尿系统结合在一起，成了教师命题的常用素材。基于模仿后再创新的思路，笔者思索，既然血液几乎流经全身各处，那么其他器官也可以和血液循环结合在一起进行绘图创新。胃、肝脏、五官、肌肉、皮肤等大部分器官或部位都可以和血液循环结合在一起，结合考点进行绘图创新。

例3   如图3所示，血液通过肝门静脉从其他器官流向肝脏，箭头方向表示血液流动方向。据图回答下列问题：

（1）肝门静脉中流的血液是 ▲ （填“动脉血”或“静脉血”）。

（2）除了肾脏外，图中还有哪些器官内的血液通过肝门静脉流向肝脏？ ▲ （至少说出3个）

图3   肝门静脉及相关血液流动方向

（二）为教科书文本配图

教科书中有很多重要的知识没有配图，这给有些学生带来了学习难度，也给绘图创新留下了很大的空间。比如人体免疫系统的第三道防线、人工免疫的原理、酶的特性、扩散的动态过程、某化学反应的微观过程等大量的文本内容都是我们绘图创新的素材。

例4   流感疫苗接种后，人体内一种白细胞的反应阶段如图4所示，据图回答下列问题：

（1）这种白细胞的名称是 ▲ 。

（2）描述第三阶段发生了什么？ ▲

（3）第三阶段的意义是什么？ ▲

图4   一种白细胞的反应阶段

三、基于绘图功能的命题创新

（一）借绘图还原真实情境

有些情境缺少了图像就难以用文字表述清楚。因此，绘图是还原真实情境的重要手段。为了能有效地把真实情境准确、高效地还原并展示给学生，借助绘图来还原真实情境在命题创新上自然有其大展拳脚的空间。

例5   车辆行驶速度可以由高速摄像头拍摄后通过处理器自动计算得出。 图5甲所示为一辆即将通过高速摄像头视线的面包车。道路上各相邻的两条线间隔都是1米。图5乙所示为高速摄像头拍摄第一张照片时面包车的位置。图5丙所示为0.2秒后相机拍摄了第二张照片时面包车的位置。据图回答下列问题：

图5   高速摄像头抓拍示意图

（1）如果在拍下图乙所示的第一张照片后，面包车以60km/h的速度匀速直线行驶，请在图乙中用小圆圈“o”标出0.1s后车头的大致位置;

（2）该道路对面包车的限速是80km/h。请通过计算说明该面包车有没有超速，写出计算过程。

（二）以绘图为工具解决实际问题

绘图不仅仅是一种表现手法，更是解决问题的工具。初中科学中利用绘图来解决问题的例子有很多，光的反射和折射、磁场、等效电路、杠杆、受力分析、等高线、月相、显微作图等都用到绘图来解决问题。如果我们能发挥绘图在这方面的优势，通过拓展迁移，可以解决更多实际问题，也就衍生了更多有意义的创新情境。

例6   如图6所示，甲、乙两位同学分别站在山谷的两边用平面镜进行反射测距。甲同学通过一面平面镜反射阳光到乙身上，就可以利用入射角的大小、甲乙两人所在地的海拔高度等数据，计算出甲、乙所在两地间的直线距离。甲同学所摆放的平面镜的大致角度是（▲）

图6    反射测距

A                  B                   C                   D

（三）借绘图简化结构、原理

很多先进技术对初中生而言比较复杂、深奥，如果能利用好图像的独特优势，将先进技术借助绘图形象地展示出来，学生会更容易接受。沿着这条思路，我们不仅可以创新大量新颖的命题情境，更能有效地传递先进技术，体现STSE教育理念。当今先进技术更新速度很快，种类繁多，并不是所有的先进技术都可以原封不动地搬过来作为命题情境，这就需要我们以初中学生所学知识为背景，对技术种类或从技术的某个角度进行选择、加工，而绘图是对技术信息进行加工的有力手段。比如，人造心脏涉及的技术领域很广，涉及电学、气体力学、运动力学、机械学、血液循环等多个领域。有些原理不适合作为初中学生的命题情境，但是我们可以从某些角度进行挖掘创新，不管是电学、气体力学、血液循环，还是其他，都有可以挖掘的空间。很多仪器、机械、元件等的结构或原理比较复杂，如果我们能抽丝剥茧，把和初中科学知识相关的内容剥离出来，并借助绘图将复杂的结构或原理简化后呈现给学生，可以挖掘出很多有意义的命题情境。

例7   人造心脏是科学家为了挽救越来越多心脏病患者的生命而研制出来的一种人造器官，人造心脏与人类心脏大小相当。如图7所示为一个人造心脏，箭头方向表示血液流动方向。据图回答下列问题：

（1）A部分相当于真实心脏的 ▲ 。

（2）比较A部分和B部分的电功率大小，并说明理由。

绘图在初中科学命题中不仅扮演着重要角色，更是我们命题创新的重要素材来源。我们应落实课标的理念，充分发挥绘图在命题中的独特优势和作用，创造更多有意義的试题，利用命题对教学的导向性，引导学生科学核心素养的发展。