在新一轮的课程改革中,义务教育阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素养。物理课程的三维培养目标:知识技能、过程与方法、情感态度与价值观,就是根据这一教育目的定位的。这三个维度的内容囊括了科学素养的基本内涵。
物理学科历来重视教学中的过程与方法,尤其是新课程改革实施后,过程与方法被定位为三维课程目标的一个维度,引发了教学过程的显著变化,看做是这次课程改革的重要特色之一。这一目标要求物理学科教学要重视科学探究的过程与方法,通过学生动手、动脑,在经历、体验知识形成的过程与方法中学习知识。伴随这种课改新形势的来临,作为教育教学“指挥棒”的中招考试,它的改革力度的不断加大不仅是大势所趋,而且势在必行。中招考试命题的内容和方式如何体现新课三维目标,如何较多关注科学探究,有待于我们深入探索和研究。下面就此问题列举几种命题方式供参考。
一、在给定实验器材的条件下进行实验设计,突出对科学探究中的基本思维方法的考查
设计实验是科学探究的主要要素之一,而要能正确设计实验,首先要正确理解实验原理,熟悉各种器材的性能和使用方法。从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。这种题型有器材的选择、器材的使用、测量方法选用等。
例1给你一个电源(大约3V,且电压不变)、一个电流表、一个开关、一个标有“220Ω 2A”的滑动变阻器和几根导线,请你设法只连接一次电路就能测出未知电阻Rx的阻值。要求:
(1)画出实验电路图
(2)简要写出实验步骤和要测量的物理量
(3)写出计算Rx的表达式
评析为了测出未知电阻值,此题在实验设计方案、测量过程和方法、测量结论上都具有多样性,即开放性。它给予了学生更广阔的思维空间,为他们提供了展示自己聪明才智的机会,突出了科学探究,真正体现了以学生发展为本的教学思想。这类试题有助于培养学生的发散思维能力,有助于克服思维定势,避免思维僵化和单一性,有助于对问题全面深刻认识,有助于培养学生的科学思维方法和创新意识。
例2现有两杯无色透明的不同液体,请你从以下提供的器材中选取部分器材,设计两种方法来比较它们密度的大小(要求用简洁的语言叙述你比较的方法,其中一种方法必须用到托盘天平)。可提供的器材有:托盘天平(已调平衡,不含砝码)、弹簧秤、两个相同的烧杯、拴着细线的小石块、长方体小木块。
方法一:________________________。
方法二:________________________。
评析本题根据现有器材,设计一种或几种方法比较不同液体的密度,不仅考查了学生是否熟悉各种器材的性能和使用规则,还考查了学生解决实际问题的开放性能力,有利于培养学生利用身边简单材料、器具探索科学道理的习惯。
二、在给定实验条件下考查学生对过程的理解,突出科学探究中的科学方法
学生能在实验探究中尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的初步意识,这是科学探究的主要目标之一。让学生体会变量的概念,学会研究问题的科学方法,了解物理量之间的相互制约关系,这是重视科学方法运用的体现。
例3在温度一定的条件下,做“研究决定电阻大小的因素”的实验,采用了控制变量的方法。下表给出了实验中所用到的导体的情况,选择B、E导体进行对比,是为了研究导体电阻大小与__________是否有关系:为了研究导体电阻与横截面积的关系,应选择的两根导体是D和___________(填导体的代号)。
导体代号 | A | B | C | D | E | F |
长度(m) | 1.0 | 0.5 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.5 |
横截面积mm2 | 1.2 | 0.8 | 1.0 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
材料 | 锰铜 | 钨 | 镍铬丝 | 锰铜 | 钨 | 锰铜 |
评析控制变量法是实验探索的常用科学方法,由于电阻的大小受三种因素共同影响,所以在进行实验探究时,必须设法对每个因素进行单独研究,学生要能通过阅读上面表格,经过分析比较挑选出符合题意的电阻线。在分析挑选中考查学生对控制变量法的理解是否正确。
三、在给定实验信息、数据条件下进行有效的分析、判断、处理,突出对科学能力的考查
在实验探究中进行观察和实验收集数据,是一种重要的实验能力,要明确观察的目标,知道是对哪一个研究对象收集信息,同时明确收集信息的内容,知道记录是那些现象及记录之间的相互联系,正确处理表格、图像信息。学会分析、归纳、表述的方法。
例4小王为了探究物体存水中不同深度所受浮力变化情况,如图1所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
h(cm) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
F(N) | 6.75 | 6.25 | 5.75 | 5.25 | 4.75 | 4.25 | 4.25 |
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重__________N,第4次实验时,物体受到的浮力__________N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明____________________;
(3)分析表中第6列到第7列数据,说明____________________。
(4)图2中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是:( )
该题充分利用旧题资源,同时是在课本“P184练习第1题:浸没在水中的石块,它受到的浮力跟它在水中浸没的深度有没有关系?用什么样的实验可以检验你的答案?”的基础上加以深化改造而成。模拟创设了科学实验探究的全过程。使学生在解题过程中间接经历了:(1)所要探索的内容;(2)探索过程要经历的步骤;(3)探索过程要记录哪些数据;(4)如何从数据中总结出实验结论;(5)可用哪些方式表示探究结果。该题考查的过程也是课改意识的一种渗透,能体现《课程标准》的要求,引导教师转变教学观念,改变教学模式;重视过程与方法,利用对物理问题的探究,让学生亲身体验探究的过程,学会研究问题的方法,在探究中培养学生的观察、判断、分析、归纳等能力。
四、在已知实验探究过程条件下进行分析比较,突出科学探究与科学方法的有机结合
让学生尝试用自己的语言对探究的结果进行描述,并力求客观、准确地反映探究的结论,这是培养学生良好科学素养的重要方法
例5李芳同学在做电学实验时,发现滑动变阻器有四个接线柱,她猜想:能不能利用这四个接线柱连接出不同的电路,获得不同的作用效果。为了验证这个猜想,她取了12V的电源、阻值范围0~48Ω的滑动变阻器、“12V 6W”的小灯泡、开关各一个和导线若干,连接出如图3甲、乙两种不同的电路。请你帮她分析解决下面的问题(设电源电压不变,灯的电阻不变)。
(1)甲图中小灯泡两端电压的变化范围;
(2)乙图中小灯泡两端电压的变化范围;
(3)在甲乙两种电路中,滑动变阻器的作用效果有何不同?
答案(1)小灯泡两端电压变化范围为12V-4V;(2)小灯泡两端电压的变化范围为0V-12V;(3)在甲、乙两种电路中,滑动变阻器都可以改变小灯泡两端的电压,但在乙电路图中,滑动变阻器使小灯泡两端电压的变化范围更大,能够从0V到电源电压,而甲电路则不然。
评析本题体现物理学一个重要的方法──猜想与验证,题目呈现给考生的是某同学的猜想和实验设计,而突出考查的重点,就是考生验证和分析过程,即科学探究与方法相结合的目标,试题融电学定量计算、定性分析与电路比较于解题中,让学生更好地领悟形成理论的过程和方法,本题设计的问题由浅到深,让学生经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程,尝试对探究结果地行描述和解释。注重学生的思维导向,有一定的开放性,能培养学生的发散思维,并起到初、高中知识的衔接作用。
上述几种命题方式不仅考查了学生的科学知识与技能,也考查了学生的科学方法、科学能力、科学品质等,真正体现了“以知识与技能为载体,过程和方法为途径,使学生的情感态度与价值观得到提升”这一教学主线,也体现了“立足过程”的新课程倡导的发展性评价理念。
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