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《考试说明》(北京卷)明确提出“高考把对能力的考核放在首要位置,通过考查知识及其应用来鉴别考生能力的高低”.
北京物理高考以演示实验为背景的试题考查的不仅有“实验能力”,而且有“理解能力”、“推理能力”,更有“应用能力”、“探究能力”等较高层次的能力要求,这已成为北京高考的一个亮点.
随着课改的深入,这类试题在设问角度,能力要求等方面都在发生变化.高三教学中教师应如何调整教学策略来应对这种变化呢?
1 北京物理高考演示实验试题的变化
下面以北京高考2005年第21题和2012年第19题为例,从几个角度对比分析高考试题的变化.
(2005年北京)现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图(图1)连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转.由此可以判断
A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
(2012年北京)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中导致套环未动的原因可能是
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
2005年的题实验装置和教材一样,考题主要考查考生对课本实验的理解.2012年的题装置完全不同,考生要通过类比课本中的实验原型进行分析,考题主要考查考生解决实际问题的应用能力.
2005年题带铁芯的小线圈可以引起磁场的变化,电流表可以直观地显示感应电流的产生.题目给出了“滑片向左加速滑动,指针向右偏转”的条件,考生在解题时比较容易将滑片运动和电流产生联系起来.所以这个信息基本没有隐藏——滑片向左滑,电阻增大,电流减小,大线圈中的磁通量减小.结论是滑片移动和磁通量变化直接相关,据此便可以进行判断和选择.课本实验的能力要求是理解感应电流产生的条件,这道题对能力的考查提高到推理能力,就是要针对单一条件变量进行分析推理.
2012年题,直接宣布实验结果——跳环未动,让考生来分析原因.那么首先要想跳环为什么会动,才能去想跳环为什么不动.所以通过设问的改变,知识上综合性更强,对考生能力的考查从理解能力,提升到了探究能力的水平.课本原型实验考查了理解能力,2005年的题是单一变量的选择考查了推理能力,而2012年的题要求学生知道实验中所有的变量,并主动寻找它们的联系,逐一分析和排查,这是应用能力和探究能力的体现.在这种设问方式下,对考生的能力层级提出了更高的要求,要求考生不仅要有分析推理能力还要有一定的创新能力.
通过上述对比分析不难看出,这两道题从难易程度上并没有可比性,只是试题设问的角度发生了变化,而这种变化的背后,实际上是要求考生的思维从正向单一思维向逆向发散思维转变,要求考生的学习方式从被动接受知识向主动寻找工具解决问题转变.这也正是我们的教学所面临的新挑战.
2 高三教学复习策略的转变
针对高考试题的变化,教师在高三复习过程中也要做出相应的改变.以往的复习就是梳理知识,讲例题,做练习,纠正错题.在这个过程中学生的学习是被动的,复习是教师主导的.怎样让学生在复习过程中主动寻找自己的知识漏洞和思维短板并加以弥补,从而实现复习的高效性呢?我在电磁感应的复习中,借助高考题和课本演示实验的素材做了如下尝试.
首先为了了解学生在电磁感应单元的复习障碍点,我先给部分学生演示了跳环实验,学生观察实验后的反馈如表2.
根据学生反馈确立了教学的目标和策略,寻找缺失的知识,建立有序的思维.
我设计的第一个学生活动是:演示跳环实验,请同学寻找可能的课本实验原型,并说出课本实验的原理.这个活动的目的是引导学生复习过程中重视课本及课本實验,并能够领悟到高考实验是对课本实验的多角度变形.但是,学生们的表现是能够找到原型实验,却不能将原型实验和跳环实验进行关联分析,在解释和说明跳环能跳起的原因时并不能有序地分析各种作用之间的关联.为此我设计了接下来的一个活动.
第二个活动是展示2005年21题.希望能够通过这个问题的解决让学生先实现跨度较小的迁移学习形成有序的分析方法.我首先问学生“滑片向左加速滑动”这个操作带来的变化是什么?学生很容易想到的是电路中电流的变化,因为电阻和电流是一个简单直接的关联.而学生的障碍点在于不能找到电阻变化和磁通量变化之间的关联,因为它们之间的因果关系链较长,电阻变化与磁通量变化的关系是间接的.但其实变量之间的关联都是通过相应的物理规律来联系在一起的,只不过有的规律是学生熟悉的,比方说揭示电阻和电流之间关系的欧姆定律,学生在应用时是下意识的几乎不需要思考.而有些规律学生对其本质的认识还不是那么深刻,比方说电流的变化和磁场的变化、磁场的变化和磁通量之间的变化关系,学生没有熟练掌握就很难快速地建立电阻的变化和磁通量变化的关系.课本的原型实验,变量间的关系往往比较直接,如磁铁的运动引起线圈中磁通量的变化.但高考题中变量间的关系是隐蔽的多层次的,如电阻的变化引起线圈中磁通量的变化,需要学生基于对规律的理解去寻找.通过这个活动要让学生意识到,从变量间简单的关联入手寻找变量间的多层级对应关系是解决复杂问题的方法. 但这种迁移还是在学生熟悉的问题中实现的.当学生面对陌生情景时,很难发现陌生问题和熟悉问题本质是相同的解决方法也类似,因此教学活动进入到下面一个环节.
第三个活动,回到跳环实验,问学生开关闭合瞬间跳环能跳起来的原因.让学生独立思考并把分析过程用流程图表示出来.画流程图是让学生思维外显的一种方式,这种方式一方面有利于学生之间的讨论与交流,另一方面也可以让教师“看到”学生的思维并发现问题.从学生画的流程图中发现,有的学生思维链是断的,头脑中的知识无法应用于分析,[TP1GW22.TIF,Y#]如图5所示.教师此时要引导学生反观自己的流程图缺失的是什么,为什么会缺失.跳环实验是课本实验的远迁移,可以类比课本原型实验寻找异同.分析时依然要从开关闭合这个操作带来的变化是什么入手,这样就不难想到跳环中磁通量发生了变化产生感应电流.到这一步,分析思路和课本中實验的分析是完全一样的.变量关系还需要进一步深入的是:电流与安培力的关联.这样学生比较顺利的解决了这个问题,如图6所示.寻找变量间的关系也可以是逆向的,如图7所示.
从单一变量间的关系到多个变量间的关系是高考题中难点演变的方式,因此进入到最后一个活动,寻找多个变量间的关联关系.展示2012年高考的19题,先隐去题干,让学生分析跳环未动的原因.这个问题的难点在于,学生首先要从实际问题中抽取出要研究的变量——跳环所受的安培力,然后要建立安培力和多个变量的关联,安培力和感应电流,安培力和原磁场,进而分析影响变量之间关联的因素.通过这个活动可以引导学生建立如图8的思维模型.
面对高考的变化,如果课堂上老师仍然用“告知”取代学生的“探究”,结果就是学生只会模仿不会迁移.只有教师充分了解学生的认知障碍,才能在教学过程中为学生设计出逻辑关系严谨、难度梯度适当的问题系列,并以这些问题为任务情景,引导学生积极思考与交流,让学生真正自主参与高考复习.只有学生在复习课中思维动起来了,课堂教学才会真正有效.
北京物理高考以演示实验为背景的试题考查的不仅有“实验能力”,而且有“理解能力”、“推理能力”,更有“应用能力”、“探究能力”等较高层次的能力要求,这已成为北京高考的一个亮点.
随着课改的深入,这类试题在设问角度,能力要求等方面都在发生变化.高三教学中教师应如何调整教学策略来应对这种变化呢?
1 北京物理高考演示实验试题的变化
下面以北京高考2005年第21题和2012年第19题为例,从几个角度对比分析高考试题的变化.
(2005年北京)现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图(图1)连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转.由此可以判断
A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
(2012年北京)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中导致套环未动的原因可能是
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
2005年的题实验装置和教材一样,考题主要考查考生对课本实验的理解.2012年的题装置完全不同,考生要通过类比课本中的实验原型进行分析,考题主要考查考生解决实际问题的应用能力.
2005年题带铁芯的小线圈可以引起磁场的变化,电流表可以直观地显示感应电流的产生.题目给出了“滑片向左加速滑动,指针向右偏转”的条件,考生在解题时比较容易将滑片运动和电流产生联系起来.所以这个信息基本没有隐藏——滑片向左滑,电阻增大,电流减小,大线圈中的磁通量减小.结论是滑片移动和磁通量变化直接相关,据此便可以进行判断和选择.课本实验的能力要求是理解感应电流产生的条件,这道题对能力的考查提高到推理能力,就是要针对单一条件变量进行分析推理.
2012年题,直接宣布实验结果——跳环未动,让考生来分析原因.那么首先要想跳环为什么会动,才能去想跳环为什么不动.所以通过设问的改变,知识上综合性更强,对考生能力的考查从理解能力,提升到了探究能力的水平.课本原型实验考查了理解能力,2005年的题是单一变量的选择考查了推理能力,而2012年的题要求学生知道实验中所有的变量,并主动寻找它们的联系,逐一分析和排查,这是应用能力和探究能力的体现.在这种设问方式下,对考生的能力层级提出了更高的要求,要求考生不仅要有分析推理能力还要有一定的创新能力.
通过上述对比分析不难看出,这两道题从难易程度上并没有可比性,只是试题设问的角度发生了变化,而这种变化的背后,实际上是要求考生的思维从正向单一思维向逆向发散思维转变,要求考生的学习方式从被动接受知识向主动寻找工具解决问题转变.这也正是我们的教学所面临的新挑战.
2 高三教学复习策略的转变
针对高考试题的变化,教师在高三复习过程中也要做出相应的改变.以往的复习就是梳理知识,讲例题,做练习,纠正错题.在这个过程中学生的学习是被动的,复习是教师主导的.怎样让学生在复习过程中主动寻找自己的知识漏洞和思维短板并加以弥补,从而实现复习的高效性呢?我在电磁感应的复习中,借助高考题和课本演示实验的素材做了如下尝试.
首先为了了解学生在电磁感应单元的复习障碍点,我先给部分学生演示了跳环实验,学生观察实验后的反馈如表2.
根据学生反馈确立了教学的目标和策略,寻找缺失的知识,建立有序的思维.
我设计的第一个学生活动是:演示跳环实验,请同学寻找可能的课本实验原型,并说出课本实验的原理.这个活动的目的是引导学生复习过程中重视课本及课本實验,并能够领悟到高考实验是对课本实验的多角度变形.但是,学生们的表现是能够找到原型实验,却不能将原型实验和跳环实验进行关联分析,在解释和说明跳环能跳起的原因时并不能有序地分析各种作用之间的关联.为此我设计了接下来的一个活动.
第二个活动是展示2005年21题.希望能够通过这个问题的解决让学生先实现跨度较小的迁移学习形成有序的分析方法.我首先问学生“滑片向左加速滑动”这个操作带来的变化是什么?学生很容易想到的是电路中电流的变化,因为电阻和电流是一个简单直接的关联.而学生的障碍点在于不能找到电阻变化和磁通量变化之间的关联,因为它们之间的因果关系链较长,电阻变化与磁通量变化的关系是间接的.但其实变量之间的关联都是通过相应的物理规律来联系在一起的,只不过有的规律是学生熟悉的,比方说揭示电阻和电流之间关系的欧姆定律,学生在应用时是下意识的几乎不需要思考.而有些规律学生对其本质的认识还不是那么深刻,比方说电流的变化和磁场的变化、磁场的变化和磁通量之间的变化关系,学生没有熟练掌握就很难快速地建立电阻的变化和磁通量变化的关系.课本的原型实验,变量间的关系往往比较直接,如磁铁的运动引起线圈中磁通量的变化.但高考题中变量间的关系是隐蔽的多层次的,如电阻的变化引起线圈中磁通量的变化,需要学生基于对规律的理解去寻找.通过这个活动要让学生意识到,从变量间简单的关联入手寻找变量间的多层级对应关系是解决复杂问题的方法. 但这种迁移还是在学生熟悉的问题中实现的.当学生面对陌生情景时,很难发现陌生问题和熟悉问题本质是相同的解决方法也类似,因此教学活动进入到下面一个环节.
第三个活动,回到跳环实验,问学生开关闭合瞬间跳环能跳起来的原因.让学生独立思考并把分析过程用流程图表示出来.画流程图是让学生思维外显的一种方式,这种方式一方面有利于学生之间的讨论与交流,另一方面也可以让教师“看到”学生的思维并发现问题.从学生画的流程图中发现,有的学生思维链是断的,头脑中的知识无法应用于分析,[TP1GW22.TIF,Y#]如图5所示.教师此时要引导学生反观自己的流程图缺失的是什么,为什么会缺失.跳环实验是课本实验的远迁移,可以类比课本原型实验寻找异同.分析时依然要从开关闭合这个操作带来的变化是什么入手,这样就不难想到跳环中磁通量发生了变化产生感应电流.到这一步,分析思路和课本中實验的分析是完全一样的.变量关系还需要进一步深入的是:电流与安培力的关联.这样学生比较顺利的解决了这个问题,如图6所示.寻找变量间的关系也可以是逆向的,如图7所示.
从单一变量间的关系到多个变量间的关系是高考题中难点演变的方式,因此进入到最后一个活动,寻找多个变量间的关联关系.展示2012年高考的19题,先隐去题干,让学生分析跳环未动的原因.这个问题的难点在于,学生首先要从实际问题中抽取出要研究的变量——跳环所受的安培力,然后要建立安培力和多个变量的关联,安培力和感应电流,安培力和原磁场,进而分析影响变量之间关联的因素.通过这个活动可以引导学生建立如图8的思维模型.
面对高考的变化,如果课堂上老师仍然用“告知”取代学生的“探究”,结果就是学生只会模仿不会迁移.只有教师充分了解学生的认知障碍,才能在教学过程中为学生设计出逻辑关系严谨、难度梯度适当的问题系列,并以这些问题为任务情景,引导学生积极思考与交流,让学生真正自主参与高考复习.只有学生在复习课中思维动起来了,课堂教学才会真正有效.