從核心素養(yǎng)的視角觀2016年中考實驗探究題

夏 波

(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué) 重慶 401336)

從核心素養(yǎng)的視角觀2016年中考實驗探究題

夏 波

(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué) 重慶 401336)

以2016年全國中考物理實驗探究題為切入點(diǎn)，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、科學(xué)應(yīng)用4個方面，通過典型試題分析，對實驗教學(xué)提出建議，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

實驗探究題 核心素養(yǎng) 實驗教學(xué)

義務(wù)教育物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程.可見，實驗在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)中占有舉足輕重的地位.縱觀2016年全國中考物理試題，各地不僅加強(qiáng)了對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ目疾椋疫€凸顯了對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，主要表現(xiàn)在以下4個方面.

1 在實驗中構(gòu)建物理觀念

在初中物理教學(xué)中，物理觀念主要表現(xiàn)為物理概念和規(guī)律.實驗，是構(gòu)建物理觀念的一條重要途徑，比如密度、壓強(qiáng)、比熱容等核心概念，光的反射定律、平面鏡成像的特點(diǎn)、光的折射規(guī)律、凸透鏡成像規(guī)律、牛頓第一定律、阿基米德原理、歐姆定律等核心規(guī)律，都是通過實驗進(jìn)行構(gòu)建的.在2016年的中考中，云南、蘭州、寧夏等地在實驗探究題中體現(xiàn)了對這一素養(yǎng)的考查.

【例1】(2016年云南中考卷)為了探究“物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系”，全班學(xué)生分成若干小組，分工合作，共同收集數(shù)據(jù).

(1)選取鋁和銅制成的實心金屬組件各1套，形狀如圖1(a)所示.

圖1 例1題圖

1)將托盤天平放在水平桌面上，將________移至標(biāo)尺左端的“0”刻度線上，再調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁平衡，分別測出各金屬塊的質(zhì)量.

2)用直尺或量筒(排水法)分別測算出每個金屬塊的體積.

(2)表1為部分小組收集的質(zhì)量和體積的數(shù)據(jù).

表1 質(zhì)量和體積數(shù)據(jù)

1)已根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出了銅組件的m-V圖，如圖1(b)所示.請在同一坐標(biāo)上畫出鋁組件的m-V圖.

2)分析圖像可知：同種物質(zhì)組成的不同物體，其質(zhì)量與體積的比值__________(選填“相同”或“不同”)；體積相同的不同物質(zhì)，質(zhì)量________；該比值反映了物質(zhì)的一種特性，稱為_______.

3)若測得另一鋁質(zhì)實心物體質(zhì)量為135 g，則該物體的體積應(yīng)為______cm3.

分析與啟示：本題通過“探究物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系”的實驗，回顧了在實驗中構(gòu)建密度概念的過程，同時考查了托盤天平的使用、描點(diǎn)法作圖、圖像分析、密度的相關(guān)計算等知識.此題引導(dǎo)教師幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)知識時，應(yīng)用好“實驗”這一途徑，通過創(chuàng)設(shè)情境、引發(fā)思考、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，構(gòu)建核心概念和核心規(guī)律，形成物理觀念.

2 在實驗中運(yùn)用科學(xué)思維

初中物理教給學(xué)生的科學(xué)思維主要體現(xiàn)在科學(xué)方法上，主要有控制變量法、轉(zhuǎn)換法、類比法、等效替代法等等.這些方法不僅可以用來分析和解決物理問題，而且可以用這些方法來分析和解決生活和工作中的問題.在2016年的中考中，河南、上海、南京、長沙、濰坊、貴陽、青海、臨沂等地在實驗探究題中加強(qiáng)了對科學(xué)方法的考查力度.

【例2】(2016年河南中考卷)實驗小組的同學(xué)用如圖2所示的裝置探究“物體動能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系”.鋼球擺到豎直位置時，撞擊水平木板上的木塊，將木塊撞出一段距離.

圖2 例2題圖

(1)本實驗使鋼球獲得動能的操作方法是________________，鋼球動能的大小是通過觀察________________來判斷的.

表2 實驗測量數(shù)據(jù)

(2)從表2中數(shù)據(jù)可以看出，他們讓質(zhì)量不同的鋼球從相同高度擺下，使鋼球到達(dá)豎直位置的________________相同，從而探究動能與________________的關(guān)系.

(3)在第3次實驗中，木塊被撞后滑出木板，需要重做第3次實驗，甲同學(xué)建議換用同樣較長的木板，乙同學(xué)建議換一個較大的木塊，丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度.你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用_________同學(xué)的建議.

(4)由上述實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可得出結(jié)論：________________.

分析與啟示：本題第(1)小問，由于鋼球動能的大小無法直接測量，故利用“轉(zhuǎn)換法”，通過觀察木塊滑行的距離來判斷.第(2)小問，控制了鋼球到達(dá)豎直位置的速度相同，改變了鋼球的質(zhì)量，即利用“控制變量法”探究動能與質(zhì)量的關(guān)系.第(3)小問丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度，即減小了鋼球到達(dá)豎直位置的速度，而本題是在探究動能與質(zhì)量的關(guān)系，故不符合控制變量法.第(4)小問考查了利用控制變量法描述實驗結(jié)論的能力，此時應(yīng)注意說明“當(dāng)……一定時，自變量如何變化，導(dǎo)致因變量如何變化”.總的來說，本題較好地體現(xiàn)了對科學(xué)方法的考查，同時引導(dǎo)教師在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗時，應(yīng)注意科學(xué)方法的運(yùn)用，提升學(xué)生的科學(xué)思維.

3 在實驗中培育科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中，形成的高尚人格，屬于物理學(xué)科“立德樹人”的根本目標(biāo).完成一項實驗，需要學(xué)生實事求是的科學(xué)精神和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，因此，實驗教學(xué)是培育學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的最好途徑.2016年的中考中，重慶、成都、廈門等地在實驗探究題中體現(xiàn)了對這一素養(yǎng)的考查.

【例3】(2016年重慶中考卷)同學(xué)們在“探究小燈泡的亮度與功率的關(guān)系”實驗中，所用電源電壓為6 V，燈泡的額定電壓U0=3.8 V，額定功率在1～1.5 W的范圍內(nèi).

(1)按圖3(a)所示的電路圖，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖3(b)的電路補(bǔ)充完整.

(2)小杜同學(xué)在實驗過程中，將滑動變阻器的滑片P緩慢向B端移動，小燈泡的實際功率將_________(選填“變大”“變小”或“不變”)；同時觀察到小燈泡的亮度將變_________(選填“亮”或“暗”).

(3)另一組的小張同學(xué)在實驗過程中發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)如圖3(c)所示，此時電流表的示數(shù)是_______A，電壓表的示數(shù)是________V；經(jīng)分析造成這種現(xiàn)象的原因是________________.

圖3 例3題圖

4 在實驗中彰顯科學(xué)應(yīng)用

教材實驗的目的，主要用于構(gòu)建科學(xué)知識，告知學(xué)生科學(xué)方法.學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)方法的目的，主要在于解決實際問題.2016年的中考中，北京、陜西、福州、山西等地就命制了拓展型實驗題，以考查學(xué)生科學(xué)應(yīng)用的素養(yǎng).

【例4】(2016年北京中考卷)我們生活在電磁波的海洋中，當(dāng)需要防止電磁波干擾時，通常用金屬殼將電磁波與需加以屏蔽的區(qū)域隔開，避免電磁波進(jìn)入，這種做法就是電磁屏蔽.中國科技館有一個金屬小屋，側(cè)面的大窗上鑲嵌著一塊電磁屏蔽玻璃，如圖4所示.請你自選器材設(shè)計一個實驗，檢驗這塊電磁屏蔽玻璃是否能夠屏蔽電磁波.寫出實驗步驟和判斷方法.

圖4 例4題圖

分析與啟示：本題為驗證電磁波是否能被電磁屏蔽玻璃屏蔽，考查了學(xué)生利用所學(xué)知識選擇合適的器材，設(shè)計實驗的能力，很好地體現(xiàn)了對科學(xué)應(yīng)用這一素養(yǎng)的考查.首先，在實驗器材選擇時，就要知道手機(jī)可以產(chǎn)生和接收電磁波.在設(shè)計實驗時，學(xué)生可以類比“真空不能傳聲”的實驗，以及驗證隔音玻璃是否隔音的實驗，從而找到突破口.本題引導(dǎo)教師在實驗教學(xué)中，盡可能和學(xué)生一起，對教材實驗進(jìn)行拓展，設(shè)計創(chuàng)新型實驗，提升學(xué)生科學(xué)應(yīng)用的素養(yǎng).

總的來說，2016年中考的實驗探究題，注重了對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的考查.同時，引導(dǎo)教師在實驗教學(xué)中，應(yīng)深度挖掘教材實驗，對教材實驗進(jìn)行“二次開發(fā)”，著力于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠基.

1 中華人民共和國教育部．義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

2 丁駿．對2016年高考江蘇卷力學(xué)實驗題的評析．物理通報，2016(11)：101～103

2017-01-23)