談物理教學中的追“本”溯“源”——從2014年高考試題說起

張忠明

（平湖市當湖高級中學 浙江 嘉興 314200）

物理課程標準要求高中物理課程應有助于學生繼續學習基本的物理知識與技能，有助于體驗科學探究過程，了解科學研究方法［1］.因此，全國各地的物理高考試題均力求體現新課標的考查目標與要求，注重對學生科學探究、知識遷移能力的考查.2014年北京市理科綜合卷第19和20題，以教材知識為背景，注重對過程與方法的考查，角度新穎，立意高，值得我們關注.

教學中，通過追“本”溯“源”，回歸物理教學本源，突出教學本質，更好貫徹新課標對高中物理課程的教學要求.

下面就以這兩道高考題為探究對象，做一些分析和思考.

1 高考試題中注重過程與方法考查的題型例析

【例1】（2014年高考北京卷第19題）伽利略創造的把實驗、假設和邏輯推理相結合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發展.利用如圖1所示的裝置做如下實驗：小球從左側斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側斜面上升.斜面上先后鋪墊3種粗糙程度逐漸減低的材料時，小球沿右側斜面上升到的最高位置依次為1，2，3.根據3次實驗結果的對比，可以得到的最直接的結論是

A.如果斜面光滑，小球將上升到與O點等高的位置

B.如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態

C.如果小球受到力的作用，它的運動狀態將發生改變

D.小球受到的力一定時，質量越大，它的加速度越小

圖1

解析：本題考查背景是教材上伽利略的理想斜坡實驗，新課教學中，教師們也一定著重進行了講解，學生對這一知識背景也是清晰的，但此題的4個選項則讓學生難以把握，這4個選項初看都是正確的，也都是教學過程中教師強調的，難以選擇，若放在不定項選擇中學生會選擇更多的選項.也有人認為此題的關鍵詞僅僅是“直接”兩詞，有“咬文嚼字”之嫌，故意義不大.

然而，若僅僅是從物理知識是否正確的角度去考慮此題，顯然偏離此題的出題意圖.伽利略斜坡實驗是物理學發展過程中最重要的實驗之一，其將可靠事實與邏輯推理相結合，開創了理想實驗這一研究方法.客觀事實：小球從左側斜面靜止釋放，會沿右側斜面上升，隨著小球與斜面間的摩擦力減小，越來越接近原來的高度；以此為基礎，推理一：如果斜面光滑，小球將上升到原來高度；進一步推理：減小右側斜面傾角，小球仍將達到原來高度，但運動的遠些；再次推理：若右側斜面放平，球將永遠運動下去，而不需要力去推動.而本題在客觀事實的實驗基礎上最直接得到的結論顯然是答案“A”.此題真實意圖在于對科學探究活動過程與方法的考查，體現了物理教育的基本目的，旨在進一步提高學生的科學素養.

【例2】（2014年高考北京卷第20題）以往，已知材料的折射率都為正值（n＞0）.現已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值（n＜0），稱為負折射率材料.位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側（此時折射角取負值）.若該材料對于電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是

圖2

解析：該題是北京卷選擇題的壓軸題，通過對“負折射率材料”這一新型人工材料的呈現，但“負折射率材料”這一知識在教學中是不作要求，很多人覺得該題是嚴重超綱的.然而，該題的真實意圖在于對學生科學探究及知識遷移能力的考查，注重的是過程與方法的考查，即考查折射定律在新知識、新情景中的應用.教師若在教學中，通過實驗讓學生參與了探究過程，掌握了研究方法，就不難選出正確的答案.解題關鍵不在于折射率的正負，而在于折射率的定義：從真空射入介質，入射折射兩角正弦值的比值.n＝－1，說明兩角正弦值符號相反但絕對值相等，就知折射角為負且大小與入射角相等，答案為示意圖B.

日常的教學及高考復習若擯棄物理教學的本質，為結果、為結論，而缺乏教學探究活動，學生易形成思維定勢，且知識遷移能力弱，當面對新背景，新現象等試題情境創設新穎的背景下，就不能有效進行審題分析，缺乏有效應對能力，難以找到試題處理的突破點，答題情況也將不甚理想.

2014年北京卷第19和20題，以教材內容為背景的試題，注重考查物理探究過程、研究方法，這在歷年各地的高考物理試題中也是有跡可尋的.隨著深化課程改革的深入，相信通過呈現來自科學研究與自然生活的現象，要求學生參與物理探究活動才能真正掌握并運用的物理知識與方法將在今后考查中越來越多地出現.因此，教師在物理教學過程中需要關注物理教學的本質，要讓學生體驗探究過程，掌握研究方法，要追“本”溯“源”.

2 追“本”溯“源”是物理教學活動的基本要求

本：根本；溯：探求.追本溯源：追究根本，探索源頭，比喻追尋根源.這是漢語詞典對追本溯源的解釋.而物理學的“本”：是一種探究活動；物理學的源：是自然生活中的科學事物與現象.追“本”溯“源”：是指在物理教學中，應以日常生活和實驗探究中所接觸的科學事物和現象為載體，培養學生利用學科知識及學科思想方法解決實際問題的能力.

所謂追“本”溯“源”，就是在日常教學中，不要填鴨式地向學生灌輸物理知識，而是在科學探究活動中分析物理現象，運用物理思維方法，讓學生在探究中質疑、觀察、提出問題、假說、設計、實驗、推理、評價、交流等活動體驗探究，掌握科學知識，這本身是物理教學活動的基本要求.因此在高考考查學生物理探究能力中，教材原有演示實驗、學生實驗、課后實驗成為最主要的考查對象.

圖3

【例3】（2011年高考浙江理綜卷第16題）如圖3所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數n1＝800和n2＝200的兩個線圈，上線圈兩端與u＝51sin314t（V）的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數可能是

A.2.0V B.9.0V

C.12.7 V D.144.0V

解析：試題情境清晰，由于漏磁，理想化的變壓器電壓比公式不再成立，答案是“A”.該題同樣是對過程與方法的考查，考查理想變壓器的建模過程，試題出題意圖非常清晰，了解有關知識則答案并不難選，但實際考查結果不甚理想.學生思維定勢，套用理想變壓器模型而錯選“B”.不難看出，經過新課及習題教學學生運用理想表達式處理問題已不在話下，但學生對知識的應用僅局限在對公式的運用，對其知識背景，適用條件根本不予考慮.形成原因是多方面的，其中教學活動中學生沒有有效參與變壓器實驗演示（人教版物理·選修3－2教材第41頁，探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系）活動是一重要原因.

在新課乃至高三復習過程中，若讓學生參與該實驗的探究活動，如，使可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合時，測得接在副線圈兩端的電壓表示數.逐步增加副線圈的匝數，測得副線圈兩端的電壓表示數.分別求得電壓之比與匝數之比的比較，得到的結果相去甚遠，然后分析，改進線圈電阻，改進閉合鐵芯，也只能不斷接近，通過參與體驗探究過程，得到的物理現象，運用理想化科學思想，構建原副線圈無電阻、鐵芯無漏磁且不發熱，建立理想化模型，明確使用條件.

縱觀2014各地高考物理試題，以自然生活及科學研究活動作為背景材料的物理試題非常豐富，有別于以往注重公式的運用訓練，數學的運算技巧，單純的模型處理，而突出了學生的科學探究、現象分析、知識遷移能力的考查，角度新穎，立意更高，更符合物理教學的本源，高考考查中注重考查能力，并把過程與方法考查放在首要位置.

3 追“本”溯“源”能效探究物理教材中的實驗素材

追“本”溯“源”，需要我們教師在教學中，充分運用各種教育資源培養學生的物理探究能力，提升創新思維，培養實事求是的科學態度，形成正確的價值觀.物理教學，其本質是一種探究活動，而物理實驗顯然是體驗探究過程、掌握研究方法的一把金鑰匙［2］.在高中物理課程各個模塊中都安排了一些典型的科學探究或物理實驗.日常教學乃至高三復習過程中，均需合理安排探究活動，提升學生的科學探究能力及創新能力，促進學生全面發展.

如圖4所示，其中學生實驗即為“源”，學生操作實驗，這是探究活動，即為“本”，從而達到學生的知識認知；同樣，通過對物理模型的再探討，培養學生的科學素養；有條件的為學生安排一些研究性課題，可以提高學生的探究能力，促進綜合素質的全面發展.下面就圖4分別展開闡述.

圖4

3.1 經典實驗再開發 重視學生知識認知

高中物理“人教版”，通過眾多學生實驗及演示實驗相連接，實驗在物理教學中占有著重要的地位.然后學生實驗往往提前規定好設計方案，學生操作實驗僅僅是一個程序，演示實驗以演示為主，學生也缺乏參與體驗，缺乏開拓學生的思維能力，對知識的認知也有限.其實，教學中可選擇探究性強的實驗，師生共同還原實驗探究過程及研究方法.比如，探究測重力加速度：可選擇紙帶處理法、光電門、平拋方案、單擺實驗及重物落體實驗等方案.探究活動中，可盡量在目的一致的情況下由學生自主設計實驗方案，探討實驗的可行性，確定幾種方案，分組進行實驗.在這過程中，學生探討、思考、改進實驗方案及出現的問題，分析實驗現象及數據，體驗科學探究過程中，掌握科學的研究方法，提升知識的認知能力，重視學生對知識真正的認知.

3.2 物理模型再探討 培養學生科學素養

高中物理知識，在實際問題處理中，需要建立物理模型，而一些物理模型的建立往往是抽象且理想化的.學生在學習中，會因生活經驗于現象產生錯誤的先前概念并與物理理論知識產生認知沖突.教學中，通過設計問題情境對物理模型做一定探討的研究.選取問題模型，如：“圓周運動的臨界問題、摩擦力方向、皮帶問題、電磁感應問題”等安排學生分小組，進行課后探究活動.圓周運動臨界問題時，制作水流星；摩擦力實驗時讓學生帶來家里的模擬小汽車等開展實驗探究，生活化的實驗器材，學生的興趣更大，科學探究性更強，更易培養學生的科學素養.

3.3 書本課題深研究 促進學生全面發展

高中物理教材貫穿前后均安排了一些研究性課題，往往被我們所忽視，這些以教材知識為背景的研究課題，也常是高考命題的熱點，也應引導學生進行探究活動.操作中，學生以4人為一組，每組選定教材中課題深入研究.如，“磁卡閱讀器、錄音機、錄像機的原理”、“變壓器在電網中是如何實現電壓的改變和能量傳輸”聯系科技生活的課外研究，開展探究“測檸檬電動勢”、“測電解質溶液的電阻”等實驗.物理教學，需要我們創設各種探究平臺中讓學生主動參與、積極探索.通過探究活動，學生會主動去發現問題，并運用科學的方法解決問題，提升探究能力，掌握更豐富的物理知識，進而促進綜合素質的全面發展.

追“本”溯“源”，追的是物理教學中的探究活動，溯的物理現象的內在、本真，培養學生的科學素養，這才是物理學的本質，物理教學的目的.因此，近幾年全國各地的物理高考試題立足于基礎知識、基本方法，通過自然生活及科學研究活動的背景知識呈現，注重科學探究過程與研究方法的考查.這是深化課程背景下的高考考查思路，也必定將在今后的高考考查中更加深入體現.在教學與高考復習過程中，均需要我們追“本”溯“源”，更好地開展物理教學，在應對好高考考查的同時發揮物理教育教學的真正目的.

1 物理課程標準（實驗）.北京：人民教育出版社，2003

2 朱鐵成.物理課程與教學論.杭州：浙江大學出版社，2010

3 張惠作.高考題對物理建模能力的要求解讀.教學月刊，2012（3）：55～59