素養(yǎng)立意的物理實(shí)驗(yàn)試題設(shè)計(jì)

在初中物理學(xué)教學(xué)檢測(cè)中設(shè)置物理實(shí)驗(yàn)試題，有利于樹(shù)立物理學(xué)科教學(xué)的正確導(dǎo)向，鞏固學(xué)生對(duì)物理觀念的理解，豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)手段，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力，使學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。怎樣聚焦學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)試題呢？一、基于條件變換命題，培養(yǎng)科學(xué)思維實(shí)驗(yàn)原理是物理實(shí)驗(yàn)的靈魂。近幾年，各地中考試卷中實(shí)驗(yàn)題的設(shè)問(wèn)指向既非簡(jiǎn)單地回答“是什么”，又非機(jī)械地回答“應(yīng)該是什么”，而是在物理實(shí)驗(yàn)情境中理解“為什么”，通過(guò)分析、推理，判斷“確實(shí)是什么”。基于此，教師在命題時(shí)要注意變換常規(guī)實(shí)驗(yàn)的條件，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體事實(shí)、鮮活案例、生活經(jīng)驗(yàn)和基本的物理概念等進(jìn)行深度思考、理性思考，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。變換條件包括變換實(shí)驗(yàn)條件、變換實(shí)驗(yàn)情境、變換實(shí)驗(yàn)器材、變換圖形、變換數(shù)據(jù)、變換提問(wèn)方式等。這樣的命題手段旨在通過(guò)考試評(píng)價(jià)提高學(xué)生思維的深刻性、靈活性、變通性，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中舉一反三、觸類(lèi)旁通，進(jìn)而發(fā)展科學(xué)思維。例1就是通過(guò)變換實(shí)驗(yàn)條件發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的典型試題。例1

小紅在家里的穿衣鏡前看到鏡中的自己，回想起課堂中做過(guò)的“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)（如圖1所示）。（1）小紅面向穿衣鏡舉起右手，看到鏡中的自己舉起的是左手（選填“左手”或“右手”）。（2）為了近距離觀察自己，小紅走近穿衣鏡。在此過(guò)程中，鏡中小紅的像的大小將不變（選填“變大”“變小”或“不變”）。（3）在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，用透明玻璃板代替平面鏡，是因?yàn)椴ＡО寮饶芊瓷涔?成像/成虛像，又便于確定像的位置。（4）為了得到像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離的關(guān)系，需要將鏡前的蠟燭放在不同（選填“同一”或“不同”）位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。這樣做的原因是避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性。（5）如圖2所示，某同學(xué)曾在課堂實(shí)驗(yàn)中把兩支完全相同的蠟燭A和B點(diǎn)燃，分別放在玻璃板的兩側(cè)，用來(lái)探究平面鏡成像的特點(diǎn)。你對(duì)此的看法是光太強(qiáng)，看不清蠟燭在玻璃板后面的像/光太強(qiáng)，不便于確定像的位置。第（1）（2）小題以情境呈現(xiàn)小紅與自己鏡中的像的大小關(guān)系、左右關(guān)系，考查的是虛像與物體的“對(duì)稱(chēng)性”。第（3）小題考查的是實(shí)驗(yàn)方案的選擇及原因，涉及“等效替代法”的物理實(shí)驗(yàn)方法。第（4）小題考查的是物理探究型實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的基本方法。第（5）小題“把兩支完全相同的蠟燭A和B點(diǎn)燃”與教材情境不同，變化了實(shí)驗(yàn)條件，考查的是學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、探究能力，有利于開(kāi)闊學(xué)生的視野，拓展學(xué)生的思維。本題的實(shí)驗(yàn)情境基于教材中的素材而設(shè)計(jì)，旨在引導(dǎo)學(xué)生在想象實(shí)驗(yàn)過(guò)程、思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、回顧平面鏡成像特點(diǎn)的過(guò)程中，深化對(duì)探究平面鏡成像特點(diǎn)的科學(xué)原理和方法的理解，培養(yǎng)崇尚真知的科學(xué)態(tài)度。特別是最后一問(wèn)，對(duì)教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方法提出質(zhì)疑，允許學(xué)生按照自己的思路作答。這樣設(shè)計(jì)既有助于學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維和探究能力，又有助于引領(lǐng)課堂教學(xué)聚焦創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。二、基于自制實(shí)驗(yàn)命題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)是素質(zhì)教育的重要任務(wù)，也是物理學(xué)科教學(xué)的重要目標(biāo)。物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，教師命制物理實(shí)驗(yàn)試題時(shí)可以學(xué)生自制的實(shí)驗(yàn)器材作為命題背景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，喚起學(xué)生的求知欲望，幫助學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、積累實(shí)驗(yàn)案例，同時(shí)引導(dǎo)課堂教學(xué)注重知行合一、學(xué)以致用，體現(xiàn)物理課程的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性特點(diǎn)。例2的設(shè)計(jì)基于教材“影響壓力的作用效果的因素”實(shí)驗(yàn)，但改變了教材呈現(xiàn)的小桌、海綿等實(shí)驗(yàn)材料，選用礦泉水瓶為實(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。例2

如圖2所示，物理興趣小組用一只礦泉水瓶和一塊海綿等器材做“影響壓力的作用效果的因素”探究實(shí)驗(yàn)。（1）在A、B兩步實(shí)驗(yàn)中，觀察海綿的凹陷程度可知：壓力一定時(shí)，壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。下列實(shí)例沒(méi)有應(yīng)用該結(jié)論的是C。A.菜刀要經(jīng)常磨一磨B.書(shū)包要用寬的背帶C.汽車(chē)限重D.蚊子能輕而易舉地用口器刺破人的皮膚（2）比較B、C兩步實(shí)驗(yàn)，可得結(jié)論：受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。（3）如甲圖所示，在裝滿(mǎn)水的礦泉水瓶側(cè)壁的不同高度鉆出A、B兩個(gè)小孔，發(fā)現(xiàn)擰緊瓶蓋時(shí)瓶中的水不會(huì)流出，這是因?yàn)榇髿鈮旱淖饔?，打開(kāi)瓶蓋后如圖乙所示，水從兩孔中流出，并且落在地面的位置與瓶底的距離不同，B孔中的水噴得更遠(yuǎn)，表明液體壓強(qiáng)隨深度變深而增大。本題以學(xué)生熟悉的礦泉水瓶創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，對(duì)“探究影響壓力作用效果的因素”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了生活化改編，有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中蘊(yùn)藏著物理概念、規(guī)律，有利于引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)和方法，分析、解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，落實(shí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念，增強(qiáng)學(xué)生用科學(xué)服務(wù)于人類(lèi)的社會(huì)責(zé)任感和使命感。三、整合多個(gè)實(shí)驗(yàn)命題，培養(yǎng)核心素養(yǎng)教師應(yīng)該以主題為引領(lǐng)，整合多個(gè)物理實(shí)驗(yàn)命制試題，突出知識(shí)主干，強(qiáng)化整體思維，引導(dǎo)學(xué)生從逐一掌握單個(gè)知識(shí)點(diǎn)過(guò)渡到整體建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。命題時(shí)，教師可以從主題內(nèi)知識(shí)內(nèi)容的分級(jí)和主題間知識(shí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)入手，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解物理學(xué)習(xí)主題，綜合提升物理核心素養(yǎng)。例3把三個(gè)與斜面有關(guān)的實(shí)驗(yàn)整合在一起，綜合考查學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。例3

在八年級(jí)第二學(xué)期的物理學(xué)習(xí)中，我們用斜面做過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，圖3是“探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”實(shí)驗(yàn)，圖4是“探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)，圖5是“測(cè)定斜面的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)。（1）在圖3、圖4所示實(shí)驗(yàn)中都有“讓小車(chē)或小球從斜面的同一高度自由下滑”的步驟，這樣操作是為了使小車(chē)或小球到達(dá)水平面上的初速度相同/到達(dá)斜面底端時(shí)的速度相同。（2）在圖3所示實(shí)驗(yàn)中，阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響是由小車(chē)在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離來(lái)顯示的；在圖4所示實(shí)驗(yàn)中，速度一定時(shí)，小球的質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大。（3）在圖5所示實(shí)驗(yàn)中，被拉木塊的重力為4.5N，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.8N，斜面長(zhǎng)1.2m，高0.3m，則斜面的效率為62.5%；在圖5中畫(huà)出沿斜面勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，木塊所受摩擦力f的示意圖。本題將課標(biāo)規(guī)定必做的三個(gè)實(shí)