三 对 A 卷命题的基本思考
考虑到高一学生已学习了两年多的物理,命题基本可涉及到物理归纳能力的各个层次。为了让学生充分发挥能力,除必要处外,应尽量以开底形式命题。
第一题测试目的是通过寻找归纳对象的相同点,正确判断需归纳的内容;以及检查对不完全归纳的结论是否具有正确的处理意识。测试的重点, 是根据日常的观察和生活经验的积累,进行不完全归纳,以及对不完全归纳或然性的理解。学生使用的物理思维能力外显,一般有联想、分析、比较、综合、抽象。本题中使用的抽象方法,其特点是和归纳的角度有关: 欲从不同角度对同一类对象进行归纳,如从质量、体积、运动状态、受力分析等不同角度选用概念时,抽象掉的非本质因素会不尽相同。
题目给出的四个例子,均属一个物体的位置变化,因此中间要用一个和时间序相关的词。之所以不采用“一只船停在船台上,另一只船(或另一只同样的船)漂在水里”的表述形式,是不想涉及两个物体的状态对比。用一个物体随时间变化的物理图景命题,主要考虑突出物理过程中的各种因素是否发生变化(如质量、体积等本身因素,速度、加速度、能量等运动状态参量,以及功、热量等过程参量),从而引导和暗示学生在分析物理过程,寻找物理规律的时候,使用归纳方法。
寻找相同点是归纳推理的基础之一。第①小题给出较多的实例,是让学生便于从中正确找出相同点以后再举例,避免只受某一题中的某一个特点的影响就想去举例,否则将直接干扰第②小题的做答。第②小题给出一个实例,只是为给学生开扩思路,降低难度。这是考虑到学生很不熟悉本卷中的能力题型,最初答卷会有困难。若不是此情况,本小题的例子可以不给。第③小题中只要求给出一个反例,不是为了省时间,而是从逻辑角
度讲,欲否定一个一般性结论,只需一个反例即够。此外,由于对不完全归纳结论要侧重强调其或然性,因此第③小题在体现“评价”的行为目标时,采用让学生从怀疑和否定的角度去审查归纳结论。
第二题测试目的是通过寻找物理量之间的制约关系,正确判断需归纳的内容,以及对简单枚举归纳是否有正确的处理意识。测试的重点是根据物理实验与生活经验进行简单枚举归纳。学生解题中涉及的物理思维能力外显,主要包括想象、分析、综合、抽象。由于本题所示的实验过程并不让学生实际完成,从而使本题中的想象运用,具有以生活经验和物理实验表象为基础的特点。
本题选择凸透镜在阳光下聚焦的实例,一是考虑它易于和学生的生活经验结合,基本满足命题双向细目表(表 8-4)的要求;二是考虑该过程涉及的物理量较多,它包括阳光的强度,聚焦的时间,凸透镜的孔径与焦距,火柴与枯枝的不同燃点,火柴杆的长度,枯枝的点燃时间等诸多物理量,便于学生从较广泛的角度做不同的归纳。
第三题和第四题的测试目的是一个,要测试在较广泛的范围内如何正确地找出归纳内容。第三题的测试重点是根据物理规律的相同点进行归 纳,第四题的重点则放在物理现象、过程与物理概念。这两题合起来基本概括了学生在学习物理过程中常遇到的,需要进行归纳的情况。学生使用的物理思维能力外显,主要涉及到联想、分析与比较。
第三题的内容比第四题抽象,虽然给出了三个具体规律,但并不是要求学生仅从这三个规律中寻找相同点,而是以其为例去寻找物理规律的相同特征,所以学生联想到的也都是抽象内容。但是第三题的难度也正因此而较第四题小一些,因为抽象会使某些共性的东西更明显,更容易寻找。另外,物理规律在条件、结论、因果关系、解析表达式等方面与几何定理的相似,也使物理规律的共同特征,较物理概念、物理现象与物理过程的共同特征更容易寻找。该题作为规律实例给出的三个例子,暗示了三种不同的情况,帮助学生在寻找物理规律的共同特征时克服盲目性:胡克定律强调物理量的因果关系,欧姆定律是多变量研究的典型,玻 -玛定律强调的是物理量相互间的依赖与制约,而且给出了单变量研究的具体结论。
第四题的第①、②小题均属于物理现象,一题偏重能量,一题偏于重力;第③小题属于物理过程;第④、⑤小题属于概念范畴,其中一题是从实物直接抽象得出的概念,另一题是从概念再抽象而得出的多重抽象概 念。为了降低该题难度,选择了集中反映物质属性的三个抽象度不高的概念。第四题是本次 A 卷中难度较大的题目之一。其难主要来自三处。首先是相同点的寻找。和第一题不同,本题是从实际不同的事物中找出高于事物本身层次的相同点,这样就使寻找的难度增加很多。其次在于确定归纳
的内容。归纳的内容实际是所找相同点之间的共性联系。在第一、二题中, 这种共性联系比较明显。如第一题中,不同物体在陆上,在水中,先在陆
而入水(时间差)以及物体都有质量等等,是四个相同之处;而入水前后的质量不变中的“不变”,则是这四个相同点之间的共性。此共性较明显。又如第二题,阳光、时间、燃点,是该过程中相关的三个量;阳光强、时间长、材料燃点高,是用凸透镜在太阳下易于点燃某物的共性条件。此共性条件在该物理过程中,也较明显。相形之下,本题各不同物理图景之相同点间的共性关系,并不那么明确。这一点,对学生来说可能是最大的难点。第三个难,是在第④、⑤两题中,学生非常容易将归纳混淆于概括, 比如,只据一个相同点就做出判断;或没能找出一般性结论所要求的条件, 就将某相同点像属性一样直接扩展到同类事物;如此,都极容易形成概括。例如在第④小题中答出:“它们都是流体”;在第⑤小题中答出“物理常数都有单位”。前者是正确的概括,后者是错误的概括,然而无论哪个, 都不是归纳。考虑到以上讨论的一些问题,为了降低难度,命题时对较难的第⑤小题给出了一个实例。
此外,根据第六章第二节对物理观察能力测量 A 卷第四题的命题分析中已指出的原因,本卷第四题第⑤小题将高一学生未学习过的电阻率概 念,附在该题后面,而不在 K 卷中涉及。
第五题的测试目的,是通过寻找物理实验现象的特点和共同点,正确归纳出物理实验的结论,以及检查对完全归纳结论的处理意识。测试的重点是物理实验中的完全归纳。学生使用的物理思维能力外显,主要涉及到想象、比较、分析与综合。本题中的想象与第二题不同,是以物理实验的表象与有关的物理概念规律为基础。由于在削弱生活经验所起作用的同 时,又没将知识相对集中在流体静力学的范围,使本题中的想象对物理知识好的学生要相对容易一些。而第二题中的想象则对具有观察习惯、杂闻博览的学生来说相对容易一些。
据本题实验现象做出的归纳,并不一定是完全归纳。例如当归纳为下述结论时,它只是从有限个具体事实做出的归纳:当物体吸入液体的重力与物体本身的重力之合力小于物体所受浮力时,物体将上浮并最后呈漂浮状态。由于很难穷尽归纳的对象,使物理学研究中完全归纳的情况较少见。本题也不是在穷尽所有吸水材料这一层次上具有完全归纳的意义,而只是在下述两个层次上才具有完全归纳的意义:一是仅涉及到三种材料或三个物体的归纳;另一个是涉及到漂浮、悬浮、沉底三种运动状态或涉及上浮、悬浮、下沉三种运动过程的归纳。前者穷尽了本题的运动主体,后者穷尽了物体浸没液体后的运动情况。例如,三种材料都是吸水材料,是属于前一类的完全归纳。浸没水中的非溶性吸水材料,吸水后或是上浮,或是下沉,或是悬浮,是属于后一类的完全归纳。由于本题含有完全归纳与其他类归纳推理,因此在题目的表述中,用“一定正确”的字样来体现命题双向细目表中对完全归纳的“评价”行为目标。
在题目的表述中,还给出了三个小球体积相同的条件,这主要是为了
通过减少可变因素来降低题目的难度。对三个小球上升到水面以后的运 动,题目采用不同的语言描述,如“一会又慢慢下沉”、“随后很快就” 等等,其目的是暗示吸水过程的存在与吸水速度的不同,以便于学生拓宽归纳的内容,例如归纳出:不同的吸水材料可具有不同的吸水速度与吸水量。
第六题的测试目的放在科学归纳,重点是对生活中的物理事实进行科学归纳。学生使用的物理思维能力的外显,涉及到分析、联想、演绎。
由于物理教学中并不向学生讲解科学归纳,而且由于各种原因,教学中引导学生进行科学归纳的范例也不是很多,因此,命题时在题目的表述中写出“在分析这几个例子的基础上再得出一般性结论”。这样,就以解题要求的形式,引导学生进行科学归纳。另外,本题所举实例是以Δt 延长减小冲力,归纳的方向较窄,但是由个别上升到一般的内容点却并不仅有一个,其分布为:被归纳的对象,运动员——物体,归纳结论成立的条件,海绵—柔软体、弹性体;归纳结论本身,不受伤——完好、不受损坏等等。由于归纳并不一定将三个内容同时上升到一般,所以得出的归纳推理不是唯一的,故题目仍要求写出“一些”归纳结论。
第七题的测试目的,是对实验结论进行归纳的规范表述。和第三题比较,本题侧重对多变量的已有结论进行进一步的归纳。涉及到的物理思维能力外显主要是综合,此外还涉及一些数学上的知识和能力。
采用假设实验命题,主要是为回避对单变量结论进行综合过程中的具体数学推证,回避日常教学中形成的下一误解:一个物理量与两个物理量分别成正比,就与这两个物理量的乘积成正比。在假设实验中,不给出单变量研究后的具体数学解析式,希望以此来暗示学生,不要将物理量之间的关系都理解成“比”或“积”等简单形式;进而,启发学生对能否总用“积”的运算综合两个单变量的实验结论产生质疑。采用学生熟悉的蒸发作为多变量的载体,一是考虑学生对该图象都很熟悉,是小学、初中都重复过的内容,将其引入新思路,易让学生较自然地把思维集中到多变量的综合点去思考;二是从熟悉的内容中提出问题,有利于活跃学生的思维, 认识到学无止境。
第八题的测试目的与上题相同,但测试重点放在对数据的分析处理与归纳。学生使用的能力外显,要涉及到物理实验能力中的数据处理方法, 物理思维能力中的分析、比较、综合,以及用数学解决物理问题能力中的一些具体方法和某些技巧。
题设运动是一个往复运动,一往一复分别是匀速直线运动和匀加速直线运动。这样命题的主要考虑,是在学生的知识范围内,增加测试重点处的容量。本题是本卷中另一道难度较大的题。其难点,首先在于数据采用了较严格的有效数字,从而使比例关系既不明确又不很准确,需要使用近似方法得出比例关系。这样处理的目的,是考虑能力的实质是要完成实际
任务,而不是只完成“半成品”式的习题任务。由于教学中很多教师习惯使用整理得比较规整的数据(即所谓“半成品”),学生会对本题的数据很不习惯。其次,难点在于匀加速运动中的平方正比关系,不易从数据表中直观看出,须做精确的数学运算才能判断。题目之所以没有给出实验过程图示,是因为从表格中的起止点一栏,已可以较容易地判断出往复运动。题目中的“辅助用品”,主要指平面坐标纸或直尺。考虑到减少学生间的相互启发,题目中要求学生在需要时要书面索取。对某些学生来说,用图象法找规律要比用数据分析法找规律更为容易一些。题目最后要求归纳出“物体运动过程中的规律性”,既暗示出该题实验的目的,又指出了本题第一问(分析 s 随 t 变化规律)的目的。因此这一问的意义,使最后答案不能够停留在数据自身的数学关系,还要涉及到运动的往复、初态、末态, 主要过程的运动性质,以及初末态与运动主过程之间的变化等等。这样, 命题将使水平高的学生的能力有了发挥的余地。