优化物理命题的研究_太空垃圾论文

对优化物理命题的研究,本文主要内容关键词为:命题论文,物理论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

命题的内容、难度和风格对教学起着“指挥棒”的作用;命题的信度、效度影响着评价的有效程度。高水平的命题既需要按一定的工作程序开展,如制定双向细目表、命题、磨题、难度估计、读校、做校等;又需要命题人员有优化命题的意识和不断积累优化命题的方法。本文就如何优化命题提出自己的一些想法。

一、保正确

保正确是科学性的要求,这是命题者的第一追求。对于命题者来说,光有追求科学性的意识是不够的,还需要有解决这一问题的方法。

我们通过对大量命题错误的归因分析,得出可能导致科学性错误的下列原因。

(1)习题情境不真实(想当然);(2)模型构建不合理;(3)题设条件不相容;(4)得出数据不正确;(5)引用资料过于陈旧;(6)把尚无定论的问题当做结论出题。

例1 下面列举的几种速度,其中不是瞬时速度的是

A.某同学百米赛跑的速度为9m/s

B.某同学百米冲刺时的速度为11m/s

C.汽车速度计指示的速度为40m/s

D.铅球投出时的速度为6m/s

分析:“汽车速度计指示的速度为40m/s”,这与实际的汽车速度计是以km/h为单位进行表示的情况不符。

例2 机枪每分钟向靶发射120颗质量为0.20kg的子弹,设子弹进入靶之前的速度为100m/s,在靶中运动了1.0s而停止,为了使活动靶不后退,至少要用多大的力抵住靶?分析:上述习题情境是不真实的,假设把子弹进入靶以后的运动看成是匀减速运动,则靶的厚度将达50m!

例3在光电效应实验中,测得光电流为3.2×A,则每秒钟光电管阴极发出的光电子数为______;若入射光子的能量为8.0eV,光电管阴极每秒钟接收到的光能为______。

分析:教师在命题时其实有一个隐含的物理模型——“每一个人射光子都能打出一个光电子”,从近代物理我们知道,微观粒子之间的碰撞概率是很小的,“每一个人射光子都能打出一个光电子”这一模型是错误的。

二、控难度

控难度既是教学性的要求,也是有效性的要求,这也是命题者的追求。在估计难度时,同一题目,不同的人的估计往往不同。对于命题者来说,光有主观上对难度的感受还是不够的,还需要有对影响难度因素的认识。我们通过对多年会考试题中实际难度与预估难度偏离较大的试题的归因分析,得出影响难度的下列原因。

(1)题目涉及知识的综合程度;(2)知识结构中相似知识的区分与联系;(3)解答题目所需要的方法、策略;(4)题目涉及物体的个数与过程个数;(5)解答过程的数学要求;(6)对表达水平的要求;(7)以往解题经验的影响(情境的新颖性);(8)对知识细节的要求。

例4(2007年浙江会考第1题,难度系数0.42)在研究微观粒子时常用的“电子伏特(eV)”是下列哪个物理量的单位?

A.能量 B.电荷量 C.电势 D.电压

例5(2005年浙江会考第24题,难度系数0.50)如图所示为一可变电容器,电容器的动片与定片间绝缘介质是(填“石蜡”或“空气”)。

分析:教师们大都认为上述两题很容易,但实际上只有一半甚至不到一半的同学答案正确,其中还不排除有猜对的可能。

产生上述情况的原因是学生的认知结构中普遍缺少这些知识.缺少这些知识的原因是这些知识不属于主干知识,平时学生接触不多,甚至没有接触过。

例6 (2005年浙江会考第21题,难度系数0.50)起重机以恒定功率P,将原来放在地面上质量为m的货物提升H高度,这时物体速度达到v,在这个过程中

A.货物上升的平均速度是

B.起重机对货物做功

C.重力做功的平均功率是mgv

D.合外力对物体做功

例7 (2006年浙江会考第6题,难度系数0.47)在大型游乐场里,小王乘坐如图所示匀速转动的“摩天轮”,正在向最高点运动,对此过程,下列说法正确的是

A.小王的重力势能保持不变

B.小王的动能保持不变

C.小王的机械能守恒

D.小王的机械能减少

分析:对于例6,学生典型的错误有两个,一是选A选项,错误原因是认为物体的提升过程是一个匀变速运动。另一是选C选项,没有区分平均功率与瞬时功率。

对于例7,学生典型的错误是选C选项,认为物体只要在竖直方向做圆周运动,机械能就守恒。上述两题的错误原因都是因为相近知识之间的区分不够造成的。

例8 (2007年浙江会考第26题,难度系数0.56)地球上赤道表面处的重力加速度为g,赤道上空同步卫星的向心加速度为a,这两个加速度的大小关系是ga(填“>”、“<”或“=”)。

分析:产生错误的原因是因为相近知识之间的联系没有建立造成的。

例9 (2007年浙江会考第13题,难度系数0.40)如图所示,质量相同的甲、乙两人所用绳子相同,甲拉住绳子悬在空中处于静止状态,乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了。则

A.绳子对甲的拉力小于甲的重力

B.绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力

C.乙拉断绳子前瞬间,绳上的拉力一定小于乙的重力

D.乙拉断绳子前瞬间,绳上的拉力一定大于乙的重力

分析:学生典型的错误是选C,从方法层面上看是学生没有发现“相同绳子”、“相同质量的人”所隐含的条件——绳子可以承受的力大于人的重力;从解决问题的策略层面看,学生缺少寻找两个情境内在联系的策略。

三、求和谐

求和谐既是审美性的要求,也是关爱学生的一种体现,因为学生是审美的主体,在审题时,繁琐、模糊、混乱的表述不仅影响学生的认知活动,也影响学生对解题这一学习活动的体验。追求和谐也是命题者需要考虑的。

“规范、简洁、有序、对称”是追求和谐的基本要求,“规范”既是科学性的要求,也是审美性和人性化的要求,用大家都习惯的表达方式是最有利于人阅读的。“简洁”要求文字简练、叙述流畅。“有序”要求在叙述题目时空间、时间、物体所处状态和过程不混乱,例如先描述物体的特征量,再描述物体的运动过程。“对称”不仅是形式上的,也要考虑内容上的。

例10 下列给出的图中,哪一个是电容器的符号?

分析:命题者的意图是让学生能够区分电容器实物与符号,但4个选项中3个是电路符号,1个是实物图,显得不对称,建议B选项修改成电源符号。

例11如图所示是漂浮在地1球附近的太空垃圾示意图,各类航天器(除可回收的)在太空中度过其设计寿命,丧失功能之后,将变成废弃物而成为太空垃圾。运载火箭在星箭分离之后,火箭的残余部分也成了垃圾。太空中目前存留着直径10cm以上的航天器碎片7000个以上,直径小于10cm的约有350万个。它们多集中在各类航天器所必须经过的飞行轨迹区域,造成了一定的破坏,如俄罗斯的“宇宙1275”卫星就是与太空垃圾碰撞后发生爆炸的,目前科学家还没有解决太空垃圾的回收这一难题。下列对太空垃圾的认识正确的是

A.离地越高的太空垃圾运行速率越大

B.离地越高的太空垃圾运行角速度越小

C.离地越低的太空垃圾飞行周期越小

D.太空垃圾只可能跟同一轨道上的航天器相撞

分析:本题叙述中的很多内容对于求解习题来说属于无关信息,学生在阅读时会感到繁琐。建议作如下修改:“不回收的航天器在使用后,将成为太空垃圾。如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图,下列说法中正确的是”,显然,修改后的表述就简洁多了。

例12太阳系中有一颗小行星和地球在同一轨道平面上。从地球上看,它永远在太阳的背面,人类一直未能发现它。设太阳系中的这颗小行星绕太阳公转的运动可看成匀速圆周运动,由以上信息我们可以推知

A.这颗小行星的公转半径等于地球公转半径

B.这颗小行星的公转周期等于地球公转周期

C.这颗小行星的公转周期等于地球公转周期,公转半径不等于地球公转半径

D.这颗小行星的质量一定等于地球的质量

分析:4个选项中C选项不仅长度不协调,缺少对称性,内容也是A、B选项的组合,缺少独立性。建议C选项修改成“这颗小行星的公转速率等于地球公转速率”。如果从简洁的角度考虑,修改后的4个选项中均有“这颗小行星的”,可移至题干上,将题干表述成“由以上信息我们可以推知这颗小行星的”。

四、寻风格

风格既是命题者教学理念与价值追求的体现,又是某一区域经济、社会、文化与人文特征的体现。浙江人既具有务实、灵动的特点,又具有科学与人文兼备的特征,浙江的社会、经济发展又要求浙江面向未来,面向世界,所以在题目的命制中追求浙江风格也是需要的。如果让笔者来选择描述浙江试题风格的词,在下列几对相对的词中,会偏向选择下一行的词。

例13与法拉第同时代的探索“磁生电”的其他科学家有

A.牛顿 B.安培 C.科拉顿 D.亨利

分析:这样的题不可能出现在浙江的会考试卷中,因为命题者的理念是:不考没有价值的记忆结果。

例14 我国南宋时期程大昌所著《演繁露》中描述,雨后初晴,枝叶上雨露“日光入之,五色俱足,闪烁不定”,这种光学现象属于

A.干涉 B.衍射 C.色散 D.反射

例15 宋代诗人陈与义乘着小船出游(如图所示)时,写了一首诗,其中两句是:卧看满天云不动,不知云与我俱东。从描述运动的角度,“云与我俱东”的参考系是

A.河岸 B.小船 C.云朵 D.作者

分析:上述两题曾出现在浙江的会考试卷中,命题者的理念是:人文与科学应结合。

例16 现有30包大米,总质量为150kg,要你尽可能快地把它们搬上12m高处的库房,你会怎样做?你是一包一包地搬,还是一次都把它们搬上去?若你每次只搬1包,你将要为克服自身重力而消耗大量的能量;若你想一次都搬上去,则可能寸步难行。现在假设你身体可以提供的用于搬动物体的功率如图所示,图中曲线表示了你搬动物体的功率与被搬物体质量之间的关系。问:

(1)图中A点的物理意义是什么?

(2)要尽可能快地把大米搬上库房,每次应搬几包大米?

(3)估算用最大功率完成这一工作所用的时间,并说明理由

分析:上题曾出现在浙江会考试卷中,命题者的理念是:物理应与生活结合。

例17 用如图所示的方法可以测量人的反应时间。实验时,上方的手捏住直尺的顶端,下方的手做捏住直尺的准备。当上方的手放开直尺时,下方的手“立即”捏住直尺。则下列说法正确的是

A.图中上方的手是受测者的

B.图中下方的手是受测者的

C.图中的两只手应是同一位同学的

D.两手间的距离越大,说明受测者的反应时间越长

分析:上题曾出现在浙江会考试卷中,命题者的理念是:实验题应让做过实验并有体验的学生取得更好成绩。

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