中考物理命题应重视实验资源的开发和利用

1中考物理命题应重视实验资源的开发和利用湖南省株洲市教育科学研究院曾湘咏《义务教育物理课程标准》颁布实施以来，全国各地的初中毕业学业考试（以下简称“中考”）物理试卷从根本上改变了“以知识立意”的命题指导思想、“以教科书为唯一资源”的传统观念和在这种观念指导下对教材内容进行过滤、简单再现和机械组合的命题操作方式。“初中毕业学业考试应……有利于学生和教师的发展”［1］的中考“发展性评价”观念逐渐得到认可，并在中考物理命题中有较好的体现。如果不否认中考的“指挥棒”作用，那么我们就应该利用中考这个“指挥棒”将初中物理教学导向实践新课程理念和实现新课程培养目标的正确方向上来。基于以上认识，重新发现物理实验——重视实验资源的开发和利用，引导教学促进学生有意义的学习应成为中考命题的出发点和归宿。一、开发和利用实验资源的意义1、实验资源是物理教学的基础和保障课程资源是指在课程设计、课程实施和课程评价等整个课程教学过程中可以利用的一切人力、物力以及自然资源的总和，这是一种开放的课程资源观，那种将课程资源物化，认为课程资源就是教科书、实验仪器等实体的认识，是片面的。从实现新课程的“三维目标”来看，凡是有助于教与学的各种因素都可以归于课程资源。从教师教学的角度看，好的课堂教学，既要有先进的教学理念，又要有体现教学理念的行之有效的教学设计，然而，若缺乏课程资源的支撑，教师是巧妇难为无米之炊，再美好的教学设计也只能成为空中楼阁；从学生发展的角度看，课堂教学的首要问题是激发学生探究问题的兴趣，可是，单一化课程资源势必遏制学生探究问题的欲望和有个性的学习。可见课程资源是教学的基础和保障。物理是以实验为基础的自然科学，物理实验的重要性体现在它既是物理学的基础，又是物理学的重要内容，既是物理教学的方法，又是物理教学的手段。物理实验如此重要，以至于有学者认为“物理实验是物理课堂教学的灵魂”［2］。物理实验资源是指与实验教学活动相联系、能够为实验教学所用的物理课程资源。如果我们认可“物理实验是物理课堂教学的灵魂”这种观点，那么，物理实验资源就是物理课程资源的灵魂。物理实验资源的开发与利用过程是促进物理教师专业发展不可或缺的过程，是促进学生有意义的物理学习的必要途径，直接2关系到“提高学生科学素养”培养目标的达成。2．丰富现有初中物理课程资源毫无疑问，物理教科书是最基本、最重要的物理课程资源之一。在现行的六种版本的初中物理课标教科书中，公认最具特色的是沪科版和人教版两种。这两种版本的初中物理教科书，关注科学探究，重视为学生的自主学习创造条件、为教师提供帮助和指导，在提出问题、分析问题和解决问题方面提供了许多经典的范例，所开发和呈现的物理实验资源成为了全书的亮点。正因为这样，它们已成为中考命题的重要参考。但是，教科书毕竟不是唯一的课程资源，它不可能囊括所有的物理实验资源。因此，一方面，中考不能将课本实验简单移植，否则，即使是考查科学探究和实验能力，也必将异化为考机械记忆；另一方面，中考命题必须重视物理实验资源的开发和利用，重新发现物理实验，努力为教学提供实验资源，促进学生有意义的物理学习。“考点在课标、素材在课外、结论在书中”的新课程命题观逐渐成为中考命题的主旋律。为教学提供尽可能多的物理实验资源，包括简单易得的实验器材、通俗易懂的实验方案、鲜活有趣的实验现象以及重要的实验方法，已成为一份优秀中考物理试卷的重要标志。实际上，全国各地的中考物理命题越来越重视开发和呈现物理实验资源，极大地丰富了现有初中物理课程资源，对正确引导初中物理教学，促进初中新课程的实施起到了不可替代的作用。例1（07年·湖南株洲）“旋蛋实验”可以判断一个鸡蛋是生鸡蛋还是熟鸡蛋：在光滑的水平桌面上快速旋转该鸡蛋，用手制动后又立即释放，如果鸡蛋能“自动”转动起来，那么这个鸡蛋一定是鸡蛋，这是因为。鸡蛋是学生再熟悉不过的生活物品，实际生活中把玩鸡蛋的学生可能并不多，而见过“自动”转动的鸡蛋的学生更是少之又少。设置既熟悉又陌生的物理情景，激发学生强烈的探究欲望，是本题立意所在。也许学生通过“旋蛋实验”收获的不仅是惯性知识本身，更重要的是学生收获了一种意识和习惯——“生活中的物理无处不在，只有用心才能发现”。如果我们的教学能多提供一些类似例1的实验资源，那么离达成“提高学生的科学素养”课程目标也就为期不远了！3．能有效检测学生在科学探究各要素中的诸多能力科学探究作为物理课程标准的重要内容，是区别于旧课程的显著标志，对于3实现“过程和方法”的课程目标、培养学生的科学素养具有重要作用。科学探究的考查既不能将其分解为生搬硬套的知识和按部就班的程序，也不能将课本实验简单移植，使科学探究和实验能力的考查异化为考机械记忆。重新发现物理实验，选择有探究价值的科学问题设置情境，考查学生在问题解决的过程中所表现出的运用知识的水平和各种探究能力，既是必要的，也是现实可行的。由于考查一个完整的探究过程受到客观因素的制约，所以应选择探究过程的某些部分、某些方面的探究能力进行考查。例2（03年·江苏南通）某兴趣小组在研究马铃薯在水中的浮沉情况时，通过往水中加盐，终于使马铃薯飘浮在水面上。由于时间关系，当时并没有及时收拾实验器材，几天后，惊奇地发现原来浮在水面上的马铃薯又沉在容器底部（如图1），他们决定对这一现象进行研究。对此现象，他们提出了以下几种猜想：猜想1：可能由于水的蒸发，盐水的密度变大，导致马铃薯下沉；猜想2：可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后质量变大，导致马铃薯下沉；猜想3：可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小，导致马铃薯下沉。（1）经过一番讨论，他们马上否定了猜想1，你认为他们否定的理由是.（2）接着他们就猜想2和猜想3进行了如下实验操作：①取三块马铃薯，编上A、B、C号，分别测出其质量和体积；②配制一大杯盐水；③将三块马铃薯放在盐水中，使其漂浮，几天后发现马铃薯都沉在容器底部，将其捞出、擦干，分别测出其质量和体积。实验数据如下表：马铃薯的编号质量/g体积/cm3放入盐水前放入盐水后放入盐水前放入盐水后A44.839.24033B56.148.85041C77.367.96957请分析上述实验数据后回答：猜想2是（填“正确”或“错误”）图1？4的；你认为导致马铃薯下沉的原因是。素材鲜活，问题的提出、情境的设置尽可能真实准确地反映科学探究活动的本质特征，这是例2的最大特色。首先，探究活动从为什么“原来浮在水面上的马铃薯又沉在容器底部”开始，这一点很重要，因为真正的科学探究就是从疑问中产生的；其次，猜想1通过讨论就被排除了，这一点很有意义，因为不是所有猜想都要用实验检验来判断其真伪的，有的猜想，只要通过充分讨论和论证就可以否定；最后，实验数据并不完全支持猜想3，因为马铃薯在盐水中浸泡几天后体积虽然变小了，所受浮力也随之变小了，但浸泡后马铃薯的质量也变小了，因而重力变小了，这样一分析，“可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小，导致马铃薯下沉”的猜想就站不住脚了。这就说明，不是所有猜想都真实、全面和可靠。可见，实验并不是简单地证实或否定一个猜想，而是通过实验求证的过程，使人们对现象的认识更深入，更全面。我们的教学应尽可能使学生在学物理的过程中对科学探究有更深入、更全面的理解，这是例2给我们的启示。二、中考物理命题开发利用实验资源的策略1．补充改进课本实验例3（07年·湖南株洲）用手掌压着桌面往前推，在手掌沿桌面推移的过程中，压力越大，感觉越费劲，这是因为随压力增大而增大的缘故。摩擦力与正压力的关系是初中物理课程标准规定的重要科学内容，现行的物理教科书统一要求学生利用木块、弹簧测力计、钩码等实验室提供的器材进行探究。实验中木块必须做匀速运动时，弹簧测力计的读数才能表示木块所受滑动摩擦力的大小，然而，一方面，保持木块匀速移动并不容易，另一方面，移动中的弹簧测力计示数由于指针晃动而很难读准，实验中学生费时费力，对得出的结论却很可能半信半疑。能否在课本实验的基础上让学生对摩擦力与正压力的关系确信无疑？显然，本题为学生提供的随堂实验就是要让学生亲身感受摩擦力。无须准备实验器材，实验结论却“唾手可得”，这正是本实验的魅力所在！例4（07年·湖南株洲）取一只小塑料袋（重力忽略不计），袋内装满水，用细线把袋口扎紧（要求袋内不留空气），然后用弹簧测力计将它吊起，称出水所受的重力。将这袋水逐渐浸入水中，弹簧测力计读数逐渐变小，表明水袋所受浮力的大小随排开水的体积增大而。当水袋全部浸没水中时，弹簧测5力计的读数为零，说明这时水袋所受浮力等于。现行的物理教科书大多利用溢水杯、塑料块、小水杯等实验器材研究阿基米德原理，过程较复杂，能力要求较高，对相当一部分学生来说理解困难。与教科书相比，本实验的创新之处在于避免了重力的多次测量，方案简洁而直观，操作方法简单易行，实验结论显而易见。2．拓展延伸课本实验例5（03年·湖南株洲）已知某种粗细均匀的合金丝的电阻R跟长度l成正比，即R=kl，式中k为比例系数，表示单位长度的电阻。要测定k值，实验室提供了下列器材：待测合金丝（配导电夹）附刻度尺的支架电流表（量程0.6A）电压表（量程3V）电源（电压约4.5V）开关、导线若干要求：①能测多组数据，使实验结果尽可能准确。②通电后，电流表示数不变。（1）根据实验要求在图2中连成实验电路（连接电压表的两根线已接好）。（2）根据你所连接的电路，通电前，导电夹应置于端（填“左”或“右”），通电后，当导电夹向右移动时，电压表的示数（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）某同学根据实验中测得的多组电压、长度值在图3中作出了合金丝的U－l图象。已知电流表的示数为0.5A，则k=。本题有如下特点：（1）实验原理在欧姆定律的基础上有所拓展。试题给出了教材上没有的公式R=kl（导体电阻与长度有关的一种量化关系），需要进行综合：将R=kl代入I=U/R得k=U/Il，实验要求电流表示数不变，故必须测量合金丝的多组电压、长度值。（2）实验的方法和器材的组装有所变化。一般测量电阻的实验是通过调节滑动变阻器获取多组电压、电流的值，而本题却要求在电流表示数图2AVU/VO0.40.81.21.62.0l/m0.20.40.60.81.0图36不变的基础上，通过移动导电夹来获取合金丝的多组电压、长度值。要使电流表示数不变，就必须将整个合金丝连入电路，而不能将它连成“滑线变阻器”。（3）实验数据的分析和处理有所创新。要求能根据实验原理结合合金丝的U－l图象得出结论。3．开发研究性学习案例例4（06年·湖南株洲）河水含沙量（每立方米河水中所含泥沙的质量）是监测水质和水土流失的重要指标。学校物理课外活动小组的同学准备进行河水含沙量的研究，并邀请你也参与他们的工作。（1）配制泥沙水用实验室已调好的天平称量一定量干燥的黄土（泥沙），平衡时天平的砝码和游码的位置如图4所示。接着将已称好的黄土放入一量筒中，再倒入27.0g清水（黄土与水均匀混合后，量筒的读数如图5所示），这样就配制成了一定密度的泥沙水。请你计算上述泥沙水的密度ρ及其含沙量x。（2）探究泥沙水的密度与含沙量的关系实验需要配制不同密度的泥沙水。活动小组的同学通过讨论，设计出以下两种方案：a.在已配制成的泥沙水的基础上，再多次加入适量的清水，并逐次计算出泥沙水的密度及其含沙量，填入已设计好的表格中。b.在已配制成的泥沙水的基础上，再多次加入适量干燥的黄土，并逐次计算出泥沙水的密度及其含沙量，填入已设计好的表格中。下表是该活动小组通过实验、计算得到的有关泥沙水的密度与含沙量的多组数据。分析表中的数据可知，该活动小组最终采用的方案是，理由是。3020mL图501234g5g512图457（3）测量湘江的含沙量一次暴雨过后，活动小组的同学采集了20L的湘江水样，称出其总质量为20.60kg，那么，湘江当时的平均含沙量x=kg/m3。本题以环境保护立意，围绕河水含沙量的研究将实验探究分为紧密联系的三个环节：配制泥沙水、探究泥沙水的密度与含沙量的关系、测量湘江的含沙量。在配制泥沙水这一环节中，考查天平、量筒的使用和读数以及密度的简单计算，这个环节