物理高考改革與實踐

1、物理高考改革與實踐文章來源：物理教學探討2004年第1期胡炳元  華東師范大學物理系教授，普通物理教研室主任，物理學科教學論碩士點負責人，任全國高等物理教育研究會副理事長兼秘書長，中國物理學會教學委員會委員。長期從事基礎(chǔ)物理教學和研究工作，80年代末開始參與納米科技的研究，在國內(nèi)外的SCI期刊與核心期刊上發(fā)表了20余篇科研論文和十多篇教學科研論文。主編物理課程與教學論、自然科學的若干基本問題(中學選修課教材)等。參與編寫的教材和著作有：自然科學概論一物理(大專教材，)、普通物理學、科學、技術(shù)與社會辭典、物理教育學等。近年來主要從事中學物理和大學物理的教育研究，主持的課題有：中學生綜合

2、能力測試，全國初中畢業(yè)、升學考試試卷評價(物理)，納米科技教育研究等。 1 物理高考改革的概況 上海的物理高考在經(jīng)過多年改革之后，進入了在加強基礎(chǔ)知識和基本技能考核的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)以能力立意考查學生能力的穩(wěn)步推進階段。從2000年起，上海物理高考試卷充分兼顧到現(xiàn)有物理教材與二期課改理念的銜接與滲透，使高考物理(上海卷)充分體現(xiàn)教育改革的精神，以利于逐步向二期課改的新教材過渡。教育理念的變化，對教育考試內(nèi)容也產(chǎn)生了重大的影響。上海二期課改和全國課改的目標指出：課改的目的是轉(zhuǎn)變學生學習的方式，實現(xiàn)雙基的學習；體驗物理過程和方法；將情感、態(tài)度和價值觀的意念溶于其中。教育考試的內(nèi)容不能夠僅有知識或經(jīng)驗的

3、結(jié)論，必須有“方法、程序、思路、步驟、觀察、猜想、提問、評價”等內(nèi)容。 教學與考評是一個相互促進，相互制約的對立統(tǒng)一的矛盾的雙方，教學的發(fā)展必然帶來考試的變化；考試的變化也必將要促進教學的發(fā)展。教育理念的改變，無疑會帶來考試理念的變化；考試理念變化又反過來對教育過程和教育手段提出新要求，這樣一個交替促進的過程并不是一帆風順的，是一個需要不斷實踐，不斷加以調(diào)整的過程。圍繞這一理念的變化，上海近年來的物理高考試卷從題型到考核方法與考核內(nèi)容都作了相應(yīng)的調(diào)整。 首先是對試卷的結(jié)構(gòu)作了適當?shù)恼{(diào)整。2000年將單選與多選題合并混合編排，減少了選擇題的總數(shù)量，由原來的11小題減少為10小題，2001年又減少

4、為8小題，分數(shù)則由原來的49分，增加為50分，又于2001年減少為40分。與此同時，增加了二道計算題，使計算題的分值由36分左右加到60分。這樣改動的目的是為了降低客觀題整張試卷中所占的比例，提高主觀題在試卷中的比值，減少猜測的成分，引導(dǎo)學生關(guān)注知識的主體，給學生提供發(fā)揮與創(chuàng)新的余地，有利于考查學生的知識與能力。 其次，進一步拓展了試題的題型。從1999年起，每年推出一種新題型，這幾年推出的題型有： (1)信息題，注重考查學生的閱讀理解和獲取信息與處理信息的能力，如99年要求學生估算宇宙年齡； (2)提問題題，由指定內(nèi)容提出一個與此有關(guān)的物理問題，主要考查學生的觀察想象能力、歸納分析能力和提出

5、問題能力，如2OO0年由宇航員圖片提問； (3)2001年推出了辨析題，要求學生分辨真?zhèn)?，達到反思評價的目的； (4)2002年推出建構(gòu)題，考查學生抽象思維能力及構(gòu)建知識體系的能力，如將自行車的齒輪與踏板連動裝置等效為一杠桿。 此外保持歷年物理高考中運用的設(shè)計實驗題、綜合題、推演題和聯(lián)系實際的情境題等。高考物理(上海卷)于20O2年基本按預(yù)期規(guī)劃實現(xiàn)了從知識立意向能力立意轉(zhuǎn)變的高考內(nèi)容改革目標，并在此基礎(chǔ)上研究進一步完善和推進的方案。 在評價內(nèi)容和評價方法方面，這兩年的物理試卷有了較大的創(chuàng)新，既體現(xiàn)了素質(zhì)教育的要求，又不脫離當前中學物理教育的實際，既有利于高校選拔優(yōu)秀學生，又有利于對中學教育的

6、導(dǎo)向?？偟恼f來試題有一定新意，充分體現(xiàn)了基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的精神和全新的評價理念，大量采用了基礎(chǔ)知識與科學技術(shù)相結(jié)合、物理模型與生活實際相結(jié)合、問題解決過程與科學方法相結(jié)合、科學知識與人文精神相統(tǒng)一的考核思路。在一定程度上沖破了長久以來一直困擾和扭曲中學生思維發(fā)展的題海戰(zhàn)術(shù)的束縛，而代之以充滿創(chuàng)新意識并富有時代氣息，有利于中學腳踏實地地實施素質(zhì)教育。 2 典型試題分析 下面以典型的試題來反映高考改革的內(nèi)涵： 1）從重結(jié)果到重達到結(jié)果的過程 隨著現(xiàn)代教育評價目的的變化，人們試圖更多地運用評價工具去診斷教學活動中的問題，找出教育問題的癥結(jié)，于是，僅僅關(guān)注教育活動結(jié)果的評價是無法實現(xiàn)這一目的的。教師

7、教學中的問題只有在教學活動中才能發(fā)現(xiàn)，學生學習中的問題也只有在學習過程中才能找到。教育評價從重結(jié)果到重過程，這是現(xiàn)代教育評價評價理念上的一次突破。自然應(yīng)將這種評價的理念引入物理高考中，并在試題中有所反映。 【例1】 2003年第20題：如圖所示，一高度為h0.2 m的水平面在A點處與一傾角為=30。的斜面連接，一小球以v05 ms的速度在平面上向右運動。求小球從A點運動到地面所需的時間(平面與斜面均光滑，取g10m/s2)。某同學對此題的解法為：小球沿斜面運動，則h/sin =V0t+1/2gsin·t2 ，由此可求得落地的時間t。 問：你同意上述解法嗎?若同意，求出所需的時間；若不

8、同意，則說明理由并求出你認為正確的結(jié)果。 此題是近年來上海物理高考試題中推出的一種新型題型辨析題，2003年保留了此題型。這類試題取材于學生的平時練習，把學生由于概念不清而容易犯的錯誤經(jīng)整理提高后，以辨析題的形式出現(xiàn)，注重考查學生的分析問題能力。本題的情景模型來自生活實際，經(jīng)抽象處理而成，比如：小孩玩滑板、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水利灌溉、工業(yè)生產(chǎn)中傳送物件等等，都具有試題所描述的特征。 物體在從水平面上勻速運動到與斜面的連接處時，由牛頓第一定律可知，物體應(yīng)該仍然保持水平勻速運動，因此，物體離開水平面后，有一個平拋運動的過程。至于物體是落到斜面上還是落到地面上，則取決于物體在水平方向的速度。因此，首先由水平

9、面與地面的高度0.2米，求出物體落地的時間t，而后由v0t求出物體落地點距A點的水平距離。由此可判斷物體是否落在斜面上。 但是由于學生本身對該題的概念不清，忽視了平拋運動的情景，有的學生將速度沿斜面分解，由此來求解而導(dǎo)致錯誤。 本題在命題中就是以學生容易忽視的問題設(shè)置了一情景，并且給出一種解法，引導(dǎo)考生對這一問題的質(zhì)疑，考查考生探尋物理過程、分析物理規(guī)律的邏輯嚴密性，考查學生對問題解決過程的分析，對中學物理的教學起到了較好的導(dǎo)向作用。全新的題目樣式是對學生分析問題過程的評價，是一次創(chuàng)新和探索，也是新一輪的課程改革的目標具體體現(xiàn)。 2）從重知識到重全面素質(zhì) 在近年來的高考中，試卷在考查基礎(chǔ)知識、

10、基本技能和基本思想方法的基礎(chǔ)上，注重考查學生的創(chuàng)新意識與能力。引入了一些較為新穎的探究型、閱讀分析型等各種具有創(chuàng)新特色的試題，而且在編制開放性試題方面取得顯著進展。 【例2】 1999年第16題：天文觀測表明，幾乎所有遠處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運動，離我們越遠的星體，背離我們運動的速度(稱為退行速度)越大；也就是說，宇宙在膨脹。不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v=Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運動，并設(shè)想我們就位于其中心，則

11、速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠。這一結(jié)果與上述天文觀測一致由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計算式為T =         。根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×10-2米秒·光年，其中光年是光在一年中行進的距離，由此估算宇宙的年齡約為         年。 這是上海物理高考試卷中第一次出現(xiàn)信息閱讀題，考查學生閱讀分析理解和獲取信息的能力。 【例3】2003年第l7題：圖1為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變

12、，且對溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖 為了通過測量得到圖1所示，IU關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應(yīng)選擇的是圖    ；簡要說明理由：         (電源電動勢為9 V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0l00)。 在圖4電路中，電源電壓恒為9 V電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1 =250， 由熱敏電阻的，IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為       V；電阻R2的阻值為   

13、60;    。 舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子： 這是一道電學實驗題，其立意是考查考生獲取信息和轉(zhuǎn)換信息的能力、比較能力和選擇合理實驗方案的能力。該題提供的情景是熱敏電阻的，IU關(guān)系圖線及可供學生選擇的實驗設(shè)計電路，本題主要考查學生能正確使用分壓電路。圖2是利用滑線變阻器組成的正確分壓電路，其特點是該電路的調(diào)節(jié)范圍大，可從0V調(diào)到所需的電壓值，本題要測出熱敏的IU關(guān)系曲線，電壓必須從0V開始測量，才能得到完整的圖線，而利用圖3的分壓電路則無法測得熱敏電阻0V點附近的IU。 本題的另一考核目的是：考核學生獲取信息的能力，從試題給出的圖表中得到有用的信息，學會善于觀

14、察。圖中的IU關(guān)系圖線是06V間連續(xù)曲線，且熱敏電阻的阻值非定值，所以在選擇實驗電路時電路必須能保證提供06 V問的連續(xù)電壓，這是選擇電路的關(guān)鍵。 第2小題必須考慮電流的分流，R1電阻兩端的電壓為9 V ，設(shè)流過的電流為I1  ，則70 mA減去I1，后即為熱敏電阻支路中的電流，由此可求得熱敏電阻兩端的電壓及R2的阻值。 第3小題是開放性問題，啟發(fā)學生的聯(lián)想，實際上是要求學生多注意觀察身邊的物理現(xiàn)象，體現(xiàn)了聯(lián)系實際、實事求是的精神?！纠?】 2003年第23題：為研究靜電除塵，有人設(shè)計了一個盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機玻璃，它的上下底面是面積A 0.04m2的金屬板，間距L=0

15、.05m，當連接到U 2500 V 的高壓電源正負兩極時，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場，如圖所示。現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒lO13個，假設(shè)這些顆粒都處于靜止狀態(tài)，每個顆粒帶電量為q=+1.0×10-17 C，質(zhì)量為m =2.0×10-15 ，不考慮煙塵顆粒之問的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力。求合上電鍵后：(1)經(jīng)過多長時間煙塵顆?？梢员蝗课?(2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功?(3)經(jīng)過多長時間容器中煙塵顆粒的總動能達到最大?這是一道力學和電學知識相結(jié)合的分析綜合計算題，其物理模型是帶電粒子在電場中的運動，是以

16、帶電煙塵顆粒在勻強電場中作勻加速運動為物理情景，由于本題不計重力及粒子間的相互作用，因此其考核的知識對中學生來說屬于基礎(chǔ)知識。該題的關(guān)鍵是要對容器中煙塵顆粒的運動建立模型，該模型包括兩層含義：對每個煙塵顆粒子來說是做初速度為零的勻加速直線運動，同時如果設(shè)想把容器中的煙塵顆粒按從上到下分成一層一層的顆粒層，可知題中的隱含條件是：同一層煙塵顆粒每時每刻的速度均相同，即同一層中粒子的運動狀態(tài)相同，每層中的一個粒子的運動代表了該層粒子的運動，因此這些顆粒層是做整體的平移，煙塵顆粒整體加速平移至下板面。 計算煙塵的總功時，必須要考慮到多方面因素：一方面單個煙塵顆粒動能在增大，另一方面煙塵顆粒的數(shù)目在減少

17、。一個比較巧妙的辦法是：設(shè)想將所有的煙塵集中在盒狀容器的中心，這樣就能很好地僻決電場對煙塵顆粒做的總功求何時煙塵顆粒的總動能達到最大時，要求學生具有綜合分析的能力。由于煙塵是均勻分布的，電場力對其做功與它的位移成正比，由等效替代的思想，中間一層的速度為所有顆粒的平均速度，利用該速度即可求得煙塵顆粒的總動能，而達到該速度所化的時間即為所求的值。該題的立意是為了考查學生的建模、比較、推理、聯(lián)想和分析綜合等多方面的能力。讓學生通過對提供的物理情景，以帶電煙塵在勻強電場中的運動過程為研究重點，通過對勻變速直線運動、牛頓運動定律、功能關(guān)系及勻強電場等知識點的考查，考核學生對上述多種能力的綜合能力。 3)

18、與情感無關(guān)到與情感有關(guān) 通常物理課程的評價，往往只注重學生的認知發(fā)展，甚至人們常認為：物理是很枯燥和刻板，與情感無關(guān)，更談不上美與浪漫。其實，任何一門學科，它既是概念和原理等組成的知識體系，同時也是由對自然、社會態(tài)度組成的價值體系。對每門學科概念與原理的背后隱藏著人們對世界看法的哲學觀點。在概念與原理發(fā)展的過程中體現(xiàn)著科學家的科學精神，這種態(tài)度和精神是人的全面素質(zhì)的重要組成部分。 科學技術(shù)是人類社會進步的重要推動力量。但科學本身并不是萬能的，科學就其自身來說，并不能解決科學的價值問題。科學技術(shù)在造福人類的同時，也給人類社會帶來了一系列極其嚴重的問題?？萍嫉膬r值選擇問題在新世紀中已日益突出?，F(xiàn)代

19、教育不僅要教會學生掌握科技，同樣重要的是在這一過程中要幫助他們學會價值選擇。在此意義上，評價教學也不能不評價與學生認知發(fā)展緊密相關(guān)的情感，不能不平與科學技術(shù)運用緊密相關(guān)的對待科學的價值觀念選擇。今天的學生不是生活在象牙塔之中，而是生活在社會之中，于是學生對于科學·技術(shù)·社會問題的態(tài)度即關(guān)注程度，尤其是科技與社會的關(guān)系應(yīng)列入我們評價的內(nèi)容。以此促進學生對于科學、技術(shù)與社會之間關(guān)系的關(guān)注。 從2001年起，上海高考物理試卷開始比較注重突出試題的教育價值，使試題本身不但反映所考核學科的知識，具有學科價值，而且也體現(xiàn)出在科學知識中蘊藏的豐富的人文精神，蘊涵著引導(dǎo)學生如何做人的教育價

20、值。 【例5】 2001年第9題：請將下面三位科學家的姓名按歷史年代先后排序。       、       、       。任選其中二位科學家，簡要寫出他們在物理學上的主要貢獻       、       。 此題的情景看似物理常識，作為學生應(yīng)該掌握，此題要求學生不光要學會物理的解題方法和物理知識

21、，還要了解和關(guān)注物理學本身的發(fā)展。4)從統(tǒng)一性到開放性 20世紀初葉，人們開發(fā)了標準化的客觀式試題。隨著時代的發(fā)展和教育改革的深化，人們認識到客觀試題有著很大的局限性。第一：世界本來就是多樣的，作為人們認識的結(jié)果答案也必然是多樣的?？陀^試題要求人們把豐富多彩的世界變成統(tǒng)一的答案，顯然是很有局限的。第二：人的認識是漸進的，絕對真理只存在于相對真理的總和之中，在人類認識的不同階段，即使對同一事物的認識，也不完全相同。要求人們用一一種答案去認識問題就有可能封閉人的認識的前進之路。尤其是在我們今天這樣一個呼喚創(chuàng)新的時代，把人們的思維限制在一個固定的框架內(nèi)，對發(fā)展人們的創(chuàng)造精神是十分不利的。第三，作為學校教育的對象，學生也是各有特點的。他們對事物的觀察有著自己獨特的視角。用一個被認為是標準化的答案去限制認識，將會限制學生做為獨特的個體