对物理高考能力目标的再认识,本文主要内容关键词为:再认论文,物理论文,目标论文,能力论文,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。
一、高考物理科考试的能力目标及其认识
现在,高考已经从过去的知识立意转向了能力立意,也就是说目前高考的测量,主要考查考生的能力,即运用所学过的基础知识和基本技能来解决问题的能力。这种高考导向跟整个课程标准是一致的。上海现行课程标准从知识与技能、过程和方法、情感态度与价值观三个维度来表述总的教学目标。具体而言,课程标准的部分总目,标有:培养学生具有适应终身学习的基础知识、基本技能和学习策略;具有初步的创新精神、实践能力和可持续发展能力;具有基本的人文素养和科学素养。中学物理课程的部分总目标有:让学生获得必需的物理基础知识和基本技能;感受、认识和运用物理学的基本思想和基本方法;初步具有现代社会成员所必需的基本能力和科学素养。高中阶段的物理课程侧重提高学生思维能力、探究能力和解决简单物理问题的能力。
依据高中物理课程标准,《上海卷考试手册》物理科制订的考试目标是:考查考生对中学物理基础知识(基本物理现象、基本概念、基本规律等)的了解、理解、掌握及其应用;在考查知识的基础上,着重考查学生获取、处理信息的能力;观察、实验能力;理解、判断能力;分析综合能力和科学探究能力。
1.获取、处理信息的能力
指能阅读理解简单的新知识和科技常识,并以此为依据,作简单的判断、推理、概括和表达,结合所学过的知识和科学方法解决简单的实际问题。
2.观察、实验能力指对学生实验的基本原理、方法的理解,实验仪器的选用,实验步骤的了解,以及根据实验数据得出结果的能力;按课程标准所规定的教学要求,完成物理实验的能力;根据要求应用已学过的实验方法自行设计简单实验的能力;对演示实验和物理现象的观察和分析能力。
3.理解、判断能力
指能正确理解基本物理概念、定义、基本物理规律及它们的文字、图像和数学表达形式(包括物理意义和成立条件)等;能根据已知条件,运用逻辑推理作出正确判断,从而得出正确结论的能力;能根据物理学的基本规律,通过分析,对问题解答的过程和结论作出初步评价的能力。
4.分析综合能力
指弄清问题的物理状态、物理过程,找出其中主要因素、主要环节,能把一个复杂问题分解为若干简单问题,找出它们的联系,并综合运用所学知识加以解决的能力。
5.科学探究能力
主要指发现问题、提出问题的能力;根据已有事实和条件对相关问题的可能结果作出猜想与假设的能力;初步评估、分析与论证探究过程以及结论的能力。
可见,无论是从现行课程标准还是从上海高考物理科的考试目标来看,都强调了对中学生能力的培养,强调用物理学的基本知识和基本思维方法去分析、解决问题的意识和能力。
二、对物理高考能力目标理解的误区
从近几年各区县的物理高考模拟考试题可以看出,某些教师对高考物理考试能力目标的认识存在着一定的误区。
1.没有建立在高中物理学要求的基础知识和基本技能上考查能力
图1
例:如图1所示是“__”的标识,它象征着物理学家__在时间相对性上有着渊博的见解和洞察力。
此题是2006年针对2005年(世界物理年)这一时事出的试题。从能力角度来讲,可以是考查考生从图中获取有用信息,也可以是仅对标识的识记层次。从知识角度讲,是关心时事。因此,像这类试题,没有学过高中物理的学生(如初中生或其他社会人员),也能做得出。此题的答案是“2005世界物理年;爱因斯坦”。要得出这两答案并不困难,第一空答案就是标识的英语翻译,第二空从题干中“时间相对性”这一常识性的提示就会填爱因斯坦,尽管标识图形含意是反映狭义相对论的时空图,但这是超出高中物理教学教纲的,也超出了高考考纲。
高考物理主要考核高中毕业生物理学业成就及学生进入高校后在理科方面的学习潜力。它是建立在考生高中三年物理课程学习的基础之上,如果离开了高中三年所学的基础知识和基本技能来考查能力,那么它就不符合高考物理的考试要求,就会降低高考物理科目的考试效度,从而影响区分度,不能达到考试的目的。
2.考查思维方法没有强调灵活运用科学的思维方法解决问题
例:在研究一定质量理想气体状态参量的变化关系时,分别使其中一个参量保持不变,用实验得出另外二个参量之间的变化关系;在研究电路时,我们常常要把一个复杂电路简化。以上用到的物理研究方法分别是()
A.观察法和建模法
B.控制变量法和等效替代法
C.假设法和类比法
D.实验法和等效替代法
此题题干中给出了两个需研究的物理问题,要求考生知道研究这两个物理问题分别需要用到什么思想方法。从物理学发展史角度看,物理学发展至今,离不开物理学家科学地利用思想方法,正是科学家合理地运用了这些科学的思想方法,才取得了伟大的科学成果。在目前教学中,为了便于分析、归纳、总结解题方法,给这些科学思想方法冠以了名称,如:理想实验法、控制变量法、等效替代法,等等。但直到现在也没有明确地给具体的科学方法下定义,况且在解决某一问题时往往不仅仅只用一种方法,有时还隐含着其他的方法。上题中,研究一定质量理想气体状态参量的变化关系实验,首先要假设在一定条件下使用的气体可看作理想气体,这用到了假设条件(假设法)和理想气体模型(建模法);接着在实验(实验法)时,使其中一个参量不变(控制变量法),观察另两个参量的变化情况(观察法),最后得出另外两个参量之间的变化关系。同样,在研究电路时除了等效替代这一方法,还隐含着其他许多方法。上题给出的答案是B,那么其他选项难道就不正确吗?因此像这类试题既没有考查考生“用思维方法解决实际问题”的能力,又存在很多歧义。
目前,社会上这类试题很多,有的试题提出的方法还有:极值法、极限法、归纳法、分析法等,给出的科学方法的名词是五花八门。
实际上,在教学中为了使学生能更好地理解,总结一些科学方法,帮助学生分析、归纳是很有必要的,考试也应该考科学方法掌握,但怎么考呢?重点应该放在考查考生如何运用这些科学方法去解决实际物理问题上,而不是让学生去背这些科学方法的名词。
3.死背物理概念、原理,没有突出能力的考核例:下列说法中正确的是()
A.电磁波既可以是横波,也可以是纵波
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为
C.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说
D.光电效应现象能说明光具有波粒二象性
现在暂时不考虑选择题的编写要求,仅从能力角度来分析。要做上题,需记住的物理概念是:电磁波是横波,在真空中其传播速度是光速;爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说,即光具有粒子性。也就是说,上题题干没有给出任何信息,备选项给出了四个物理概念,只要求考生从中把正确的挑选出来即可。
任何的思维都必须有逻辑性,即使考最基本的能力层次,从题干到选项也必须有一个逻辑关系,有一个最简单的推理。这样使得考生在解答哪怕是识记层次的试题时,也要用到简单的逻辑推理,不能只靠死记硬背。
三、物理教学应该把握的方向
以下从四个方面来观察,近年物理高考试题是如何对基本概念和技能、思想方法、五大能力等进行考查的,以给物理教学带来一定的启示。
1.考查基本概念、原理,体现一定的逻辑性
例:光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹,衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应,这一现象说明
A.光是电磁波
B.光具有波动性
C.光可以携带信息
D.光具有波粒二象性
此题题干给出了光的某一现象,要求在备选项中挑选出这一现象能够说明的光的性质。显然,光的衍射足以说明光具有波动性;衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应可以说明光可以携带信息。如果不考虑题干与备选项之间的逻辑关系,仅从光的性质而言,那么这四个备选项都正确。并且,从A、B、D三个备选项,即光是电磁波、光具有波动性和光具有波粒两项性,可以推得光可通过障碍物的大小和光波波长相比拟,则会产生衍射条纹。因此要正确解答此题,除了要记住物理概念以外,还要理解物理本质,具有一定的逻辑性,仅靠死背物理概念、原理等是行不通的。
2.从函数图像中,获取有用信息,利用物理原理解、数学技能解决问题
图2
3.针对解决物理问题的过程与结论进行讨论、评价,要把握实质,不能拘泥于辨析题
例:如图3所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场。电量为q、动能为的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计重力。
图3
(1)若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能;
(2)若粒子离开电场时动能为,则电场强度为多大?
此题看似一道普通的计算题,内容为带电粒子进入电场的运动,类似于平抛运动,似乎没什么新意。
实际上,进入电场粒子的初始动能确定,场强区域的边长也确定,若粒子从bc边离开,则时间是确定的,设此确定时间为t。但是,电场强度越大,则粒子离开处越接近c点,当电场强度足够大,则粒子在小于t的时间就从cd边离开了,显然c点为临界状态。若粒子离开电场时动能为,则要根据
的大小情况进行讨论。据(1)题的结果
,若粒子由bc边离开电场区域,有
;若粒子由cd边离开电场区域,有
;据此两种情况分别求出电场强度大小。其结果在数学上可用分段函数来表示。
往年的辨析题往往是针对学生解题时容易忽略的某些条件出题,条件用错就得出错误结果,要求学生能够辨析出错的所在,并给出正确的条件或结果。相比较,此题要求学生通过分析,根据隐含的不同条件进行讨论,给出不同的结论。它们的实质都是某些结果必须在一定的条件下才能成立。但此题对解决物理问题的过程与结论进行的讨论、评价是隐藏在暗处的。
4.关于物理的实际问题,要突出概念、模型、过程和方法
例:如图4(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L,导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左,大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。
图4(a)
图4(b)
(1)求导体棒所达到的恒定速度;
(2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?
(3)导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?
(4)若t=0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其v-t关系如图4(6)所示,已知在时刻t导体棒的瞬时速度大小为,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。
此题源于异步电动机和磁悬浮列车工作模型。所涉及的物理概念为电磁感应和牛顿定律。
开始时,磁场以恒定速度向右运动,由此而产生的磁场变化使导体棒上有电流通过,并产生安培力。只要速度
足够大,使导体棒所受安培力大于阻力f,导体棒随之开始加速运动。由于导体棒的运动,使磁通量的变化减小,也使导体棒本身所受安培力减小。当安培力减小至等于阻力f时,导体棒做匀速运动,达到恒定速度
。
若导体棒阻力较大,使磁场刚开始运动时,导体棒产生的安培力小于等阻力,则导体棒不会随磁场运动。因此当导体棒静止时,所受阻力不能超过此时的安培力,导体棒才能随磁场运动。
第(3)小题涉及各种不同类型能量之间的关系。克服阻力的功率,电路中消耗功率
。
当磁场做匀加速运动时,不考虑开始不久的运动状态,只考虑达到稳态时的运动状况。显然,此时导体棒也做匀加速运动,其所受安培力为恒力,即磁场与导体棒间速度差为恒量,因此磁场与导体棒的加速度相等。由此可列出稳定时t时刻的牛顿方程,即可解得导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。
四、总结
高考一直以来被大家认为是一根教学的指挥棒,高考物理试题是根据“考试手册”所述的内容领域和五大能力目标进行命制的。因此,教师要引导学生扎实掌握物理基础知识与基本技能,理解物质运动和发展的过程,会用所学基础知识和基本技能,利用各种有关物理的思想方法和数学技能解决实际物理问题。这样才能运用高考物理对提高中学教学质量、促进物理学科能力的培养具有良好的导向性,并有利于高校选拔有学习潜能的新生。
综观近两年上海的高考物理试卷可以看出,试题是建立在物理的基本知识和基本技能的基础上,注重过程、方法、适当的数学工具,突出考试手册所规定的五大能力的全面考查,体现出浓厚的物理思想。