初中物理實(shí)驗(yàn)操作考試試題研究例談*

黃天君 王 明 楊鵬騰

(鹽亭縣教育研究室 四川 綿陽 621600)

中考對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)的考查，涉及8個(gè)方面：發(fā)現(xiàn)問題，能完整、準(zhǔn)確、科學(xué)地表述這些問題；嘗試根據(jù)一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)問題的成因提出假設(shè)，對(duì)科學(xué)探究的方向和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)；明確探究的目的和已有條件，經(jīng)歷制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，嘗試選擇探究方法及器材，有控制變量的初步意識(shí)；能收集數(shù)據(jù)和資料，嘗試評(píng)估信息的科學(xué)性，會(huì)閱讀說明書，能按說明操作，會(huì)使用簡單的實(shí)驗(yàn)儀器，能準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具有安全操作的意識(shí)；能描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)信息進(jìn)行比較，能進(jìn)行簡單的因果推理，嘗試對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行描述和解釋；有評(píng)估意識(shí)，能注意假設(shè)與結(jié)果間的差異，注意未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新問題，改進(jìn)探究方案，有從評(píng)估中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的意識(shí)；能寫探究報(bào)告，有準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)的意識(shí)，注意既堅(jiān)持原則又尊重他人，能思考別人的意見，改進(jìn)探究方案，有團(tuán)隊(duì)精神；認(rèn)識(shí)科學(xué)探究中各要素的重要性和關(guān)聯(lián)性.

物理實(shí)驗(yàn)操作考試作為中考物理的組成部分，既要符合課標(biāo)的上述要求，又必須考慮操作考試在實(shí)施層面的特殊性，著眼于學(xué)生的基本技能、科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力等方面.所以上述要求的考察，不可能也無必要面面俱到.

1 試題研究綜述

四川省理科實(shí)驗(yàn)操作考試內(nèi)容在省教育廳統(tǒng)一命制的考題范圍內(nèi)選擇，主要考核學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會(huì)的實(shí)驗(yàn)操作基本技能、常規(guī)實(shí)驗(yàn)基本原理、學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力.

(1)物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)列出了學(xué)生必做的20個(gè)實(shí)驗(yàn)：6個(gè)基本測(cè)量工具的使用；4個(gè)重要物理量的測(cè)量(間接測(cè)量)；10個(gè)探究型實(shí)驗(yàn)(探究一個(gè)因素與多因素有關(guān)，探究物理規(guī)律、特點(diǎn)).我們將近年四川省教育廳統(tǒng)一命制的物理實(shí)驗(yàn)操作考試試題與之比對(duì)，發(fā)現(xiàn)有6個(gè)實(shí)驗(yàn)(測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度、探究浮力大小與哪些因素有關(guān)、探究水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)、探究光的反射規(guī)律、探究通電螺線管外部磁場(chǎng)的方向、探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件)尚未被四川省列為考試內(nèi)容，這些內(nèi)容基本都具有涉及因素較多、過程相對(duì)復(fù)雜、器材準(zhǔn)備麻煩等特點(diǎn)；那些被列入的內(nèi)容中，也有部分考試題只是取了原學(xué)生實(shí)驗(yàn)的某一部分而非全部.由此可見，四川省的操作考試比課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求，有意降低了難度.

(2)2016年以前，考試題實(shí)行10選8(注：在事先公布的10套實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)題中抽取8套作為正式考試題，下同)，2016—2018年，實(shí)行16選8，2019年實(shí)行20選8.練習(xí)題量的增加，擴(kuò)大了考試題在練習(xí)題中的選擇面，使學(xué)校教師“押題”的難度逐年上升.

(3)統(tǒng)計(jì)2016—2019年這4年綿陽市實(shí)驗(yàn)操作考試試題的使用情況：有2個(gè)實(shí)驗(yàn)考了3次；有11個(gè)實(shí)驗(yàn)考了2次；有4個(gè)實(shí)驗(yàn)考了1次.

2 兩例“高頻考題”的縱向比較研究

“用刻度尺測(cè)量長度”和“探究凸透鏡成像的特點(diǎn)”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，在綿陽市2016年以來的4次物理實(shí)驗(yàn)操作考試中，有3次被選(抽)中為考題，是名副其實(shí)的“高頻考題”.對(duì)同一“高頻考題”進(jìn)行不同年份的縱向?qū)Ρ?，觀察其演進(jìn)脈絡(luò)，分析其改變思路，跟蹤試題設(shè)計(jì)者的思維走向，為進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)操作考試試題的命制方法奠定相應(yīng)基礎(chǔ).

案例1：用刻度尺測(cè)量長度

這是一個(gè)“基本工具使用型”實(shí)驗(yàn).2016年及以后年份與之前(2015年)對(duì)比，其變化主要體現(xiàn)在：

(1)“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹钡谋硎錾?增加了“正確記錄測(cè)量結(jié)果；練習(xí)估測(cè)到分度值的下一位.”這樣，目的更明確、具體.

(2)“實(shí)驗(yàn)器材”的安排上.①將原來的“壹元硬幣一枚”變?yōu)榱恕坝矌拧?；②將原來的“約30 cm長導(dǎo)線一根”變?yōu)榱恕凹s30 cm長細(xì)銅絲”.前者少了“壹元”的限制，使測(cè)量對(duì)象的規(guī)格更加豐富多元，測(cè)量結(jié)果也就會(huì)呈現(xiàn)多樣性.后者將“導(dǎo)線”變?yōu)椤凹?xì)銅絲”，使尺寸更統(tǒng)一，纏繞排列能更緊密，測(cè)量結(jié)果的可靠性更好.

(3)“實(shí)驗(yàn)記錄”的設(shè)置上.①增加了“零刻度線是否磨損”的觀察記錄要求；②記錄數(shù)據(jù)指定了單位“mm”.前者將“零刻度線是否磨損”作為明確的觀察要求，是落實(shí)實(shí)驗(yàn)要求的具體體現(xiàn)；2019年更是將所填內(nèi)容限定在“有”或“無”的選擇上，雖則使評(píng)分更準(zhǔn)確統(tǒng)一，但也更像紙筆考試的要求，“實(shí)驗(yàn)味道”自然也就淡了不少.后者限定單位的好處是，讓數(shù)據(jù)較為統(tǒng)一，小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)一致(2019年的考題中就有關(guān)于“有效數(shù)值”的要求)，便于判分.但是，實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)本身就應(yīng)包含數(shù)值和單位兩部分，若將單位予以指定，學(xué)生只需填數(shù)即可，無需考慮單位問題，長此下去，極易形成解題不帶單位的不良習(xí)慣.書面檢測(cè)時(shí)，學(xué)生在填空類題目的解答中，單位“帶，還是不帶”之所以一而再地成為問題，就是單位問題在物理學(xué)習(xí)中被弱化的旁證,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)素養(yǎng)是不利的.

(4)“評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)”中“給分點(diǎn)”的確定上.在“用刻度尺測(cè)物理課本的長和寬”這一操作中，將“刻度尺的零刻線或某一整數(shù)刻度線與課本長(短)邊的一端對(duì)齊，然后觀察另一端所對(duì)的刻度線，讀數(shù)時(shí)視線與尺面垂直”的操作要求進(jìn)一步細(xì)化為“放”與“看”，將此步操作的賦分值“1分”分解為兩個(gè)“0.5分”分別賦與這兩個(gè)“給分點(diǎn)”.同樣，在“用刻度尺和三角板測(cè)硬幣的直徑”這一操作中，也將測(cè)量過程細(xì)分為了“測(cè)量”和“讀數(shù)”而分別賦分；在“測(cè)細(xì)銅絲直徑”的操作中也將“測(cè)線圈長度”和“圈數(shù)”分別賦分.這些微調(diào)和改變，細(xì)化了評(píng)分要素，在一定程度上使評(píng)分更為科學(xué)合理.

案例2：探究凸透鏡成像的特點(diǎn)

這是一個(gè)“探究型”實(shí)驗(yàn).此題的改變，主要發(fā)生在2019年，其主要變動(dòng)情況反映在：

(1)“實(shí)驗(yàn)操作要求”的表述上.①在“猜想與假設(shè)”環(huán)節(jié)：以前的實(shí)驗(yàn)屬于“以物距定像”，2019年的實(shí)驗(yàn)則是“以像求物距”.這一改變與“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹辈耪嬲ヅ?即便這樣，這種“為猜想而猜想”的“猜想與假設(shè)”在實(shí)驗(yàn)操作的考察中，有多少實(shí)在意義？②在“設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)：2019年改以前的“……再移動(dòng)光屏直到光屏上成倒立、放大、清晰的實(shí)像為止，記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的物距u”為“……再移動(dòng)光屏直到光屏上成清晰的實(shí)像時(shí)為止，記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的物距u及成像特點(diǎn)”.“以像求物距”是本實(shí)驗(yàn)的核心所在，無論改變前后都基本能達(dá)成這一目標(biāo)，變動(dòng)后的要求增加了對(duì)成像特點(diǎn)的觀察記錄，“實(shí)驗(yàn)味道”變濃，但難度略有增大.

(2)“實(shí)驗(yàn)結(jié)論”的要求上.以前的實(shí)驗(yàn)是給定選項(xiàng)做選擇性填空，2019年的實(shí)驗(yàn)則取消了這些選項(xiàng)，給學(xué)生的自由發(fā)揮提供了一定的空間.

(3)《評(píng)分表》的部分項(xiàng)目設(shè)置上.①2019年在“記錄凸透鏡的焦距大小”一步中，特別強(qiáng)調(diào)了“注意帶上單位”并且給予了0.5分的賦分值支持(同樣，在接下來的“找像”與“求物距”操作中，記錄物距也強(qiáng)調(diào)了“要帶單位”，給“成像特點(diǎn)”的觀察也分配了相應(yīng)的分值).②在“反思拓展”欄目，從2016年開始取消了“當(dāng)u

綜上，這些年的實(shí)驗(yàn)操作考試，無論是試題還是評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)都在不斷的微調(diào)變化中.這些調(diào)整，一方面使評(píng)分這一環(huán)節(jié)更易操作，考試結(jié)果(分?jǐn)?shù))也更準(zhǔn)確，規(guī)范性更好.但是，這些“細(xì)化”的微調(diào)，更加趨近于紙筆考試的形式而失去了實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特味道，并且通過考前訓(xùn)練(或平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué))這根指揮棒，不可避免地會(huì)傳導(dǎo)到師生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，影響師生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知，有可能成為學(xué)生創(chuàng)造性思維的“滅火劑”.從這個(gè)意義上講，在初中物理操作考試試題中，對(duì)考試過程做太過細(xì)化的要求，也未必就一定是好事，把握好“細(xì)化”與“粗略”間的平衡，可能是試題設(shè)計(jì)時(shí)必須予以重視的問題.

3 核心素養(yǎng)視角下的物理實(shí)驗(yàn)操作試題設(shè)計(jì)探索

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)方面，這4個(gè)方面，既相對(duì)獨(dú)立又彼此關(guān)聯(lián).物理實(shí)驗(yàn)是探究物質(zhì)世界和進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的重要方式，是落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面.初中物理實(shí)驗(yàn)操作考試，作為初中階段物理學(xué)習(xí)成果檢測(cè)的手段之一，理應(yīng)對(duì)核心素養(yǎng)做出必要的響應(yīng)；在其試題設(shè)計(jì)編制中，“科學(xué)探究”與“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這兩方面尤其值得重視.

做任何實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖堑谝恢匾?它既是討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題的起點(diǎn)，也是實(shí)驗(yàn)應(yīng)該達(dá)成的目標(biāo)；無論實(shí)驗(yàn)器材的選取、實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)，還是實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，都必須緊緊圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行.我們以上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的“2019版”為例，從核心素養(yǎng)的視角，探討改進(jìn)之策.

實(shí)驗(yàn)1：用刻度尺測(cè)量長度

這是一個(gè)基礎(chǔ)而重要的實(shí)驗(yàn).許多物理量的測(cè)量最終都可以間接地轉(zhuǎn)化為長度的測(cè)量，所以，長度測(cè)量是一切測(cè)量的基礎(chǔ).

(1)首先看“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹保壕毩?xí)正確使用毫米刻度尺測(cè)量長度，正確記錄測(cè)量結(jié)果； 練習(xí)估測(cè)到分度值的下一位.概括起來就是“測(cè)量、估讀、記錄”.

(2)再看“實(shí)驗(yàn)過程”：完成3個(gè)對(duì)象(課本的長寬、硬幣的直徑、細(xì)銅絲的直徑)的長度測(cè)量.從測(cè)量方法看，有直接測(cè)量，有間接測(cè)量；在間接測(cè)量中，又涉及“工具組合”和“累積法”等手段.這3個(gè)測(cè)量對(duì)象的確定，頗具匠心.

(3)這是一個(gè)關(guān)于測(cè)量工具使用練習(xí)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)“科學(xué)探究”的體現(xiàn)不足是顯而易見的，但在“操作過程”和“器材整理”等環(huán)節(jié)，“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”能得到較為充分的體現(xiàn).

(4)改進(jìn)建議：

①提供足夠種類的器材(不局限于本實(shí)驗(yàn)所需)，以考察學(xué)生對(duì)測(cè)量工具的“恰當(dāng)選用”；

②測(cè)量過程只提需要達(dá)到的目的，而不進(jìn)行具體細(xì)致的“測(cè)量指導(dǎo)”，以考察學(xué)生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)水平能力；

③3個(gè)測(cè)量對(duì)象的規(guī)格不固定，避免學(xué)生通過記憶實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成報(bào)告的“假實(shí)驗(yàn)”；

④設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題單“記錄數(shù)據(jù)”欄目時(shí)，所填數(shù)據(jù)的空格后面不事先給出單位，讓學(xué)生數(shù)值和單位一起填入，以便養(yǎng)成“物理量測(cè)量值的記錄一定是數(shù)值和單位相統(tǒng)一”的好習(xí)慣.

實(shí)驗(yàn)2：探究凸透鏡成像的特點(diǎn)

物體通過凸透鏡的成像情況(大小、虛實(shí)、正倒)，隨物體與凸透鏡的距離(物距)變化而變化.以定性和定量相結(jié)合的方法，探究動(dòng)態(tài)變化的各要素間彼此聯(lián)系的規(guī)律，是一件引人入勝的事情.通過這樣的探究活動(dòng)，能很好地體現(xiàn)“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等核心素養(yǎng).

(1)先看“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹保禾骄客雇哥R成放大和縮小實(shí)像與物距的關(guān)系.這是典型的“由果索因”.

(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的改進(jìn)建議：

①題單中的“猜想與假設(shè)”純粹就是個(gè)擺設(shè)，其呈現(xiàn)形式與紙筆考試無異，可廢除(如果一定要保留，也要以“蠟燭通過凸透鏡的成像情況，可能與______有關(guān)”這樣的句式，而不能像題單中那樣用具體、清晰、確定的形式進(jìn)行表達(dá)，不然，還是“猜想與假設(shè)”嗎？)；

②在做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作的情況下，先讓學(xué)生自己在光屏上得到一個(gè)“放大的像”(注意：這個(gè)像必須是清晰的，才能說明光屏位置就是像的位置)，測(cè)量出物距并做記錄；然后讓學(xué)生想辦法使光屏上的像“變小”，同時(shí)觀察物距的變化趨勢(shì)，再次測(cè)出物距并記錄在案；在引導(dǎo)學(xué)生將物距與透鏡焦距和二倍焦距進(jìn)行比較的情況下，做出自己的結(jié)論.

(3)對(duì)《評(píng)分表》所應(yīng)關(guān)注問題的建議：實(shí)驗(yàn)題單是反映考生實(shí)驗(yàn)過程主要內(nèi)容的重要載體(在沒有錄像存證時(shí)還是唯一載體)，《評(píng)分表》是監(jiān)考員用于給所監(jiān)考學(xué)生進(jìn)行操作考試成績?cè)u(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，最被人關(guān)注的就是“給分點(diǎn)”.本實(shí)驗(yàn)中，操作步驟、操作過程、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?規(guī)范性)、結(jié)果表達(dá)等應(yīng)為重點(diǎn)關(guān)注方面.特別應(yīng)引為注意的是：本實(shí)驗(yàn)的操作過程是“由果索因”，而結(jié)果表達(dá)則應(yīng)是“由因達(dá)果”；要達(dá)至此二者的自如匹配，必須對(duì)本實(shí)驗(yàn)有較為深刻的認(rèn)識(shí)和理解才行.

總之，由于紙筆考試在平時(shí)被大量使用，其影響已深入人心.即使是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的問題，一旦進(jìn)入紙筆考試，其形式也必然是“寫寫填填”.如果在操作考試中為求“準(zhǔn)確給分”而過多地采用紙筆考試的形式，學(xué)生在已經(jīng)排定的“實(shí)驗(yàn)步驟”下按部就班地“做”，在懵懵懂懂中“完成”實(shí)驗(yàn)，最終成為一個(gè)缺乏對(duì)自己操作行為進(jìn)行主動(dòng)思考的“操作傀儡”.這樣的操作考試，正在背離“考核學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會(huì)的實(shí)驗(yàn)操作基本技能、常規(guī)實(shí)驗(yàn)基本原理、學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力.”這些最本真的要求，既不能考查出學(xué)生真正的實(shí)驗(yàn)水平，還會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方向帶來不良誘導(dǎo)，是對(duì)紙筆考試無原則的諂媚，是一個(gè)需要警惕的發(fā)展趨勢(shì).