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笔者在中考二轮复习的过程中,复习到探究题专题的时候,和学生一起深入研究探究题的解题技巧和注意事项时发现,2013年扬州市中考题值得我们在教学过程中深究,从而提升教师专题复习的效率,在提升学生探究能力的同时提升学生解决探究题的能力.
原题 (2013年扬州市)小华骑自行车下坡时,想到从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关?回家后她找来了小车、秒表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究,如图1所示.首先对影响小车下滑快慢的因素作出以下猜想:猜想一:与小车的质量有关;猜想二:与斜面的高度有关;猜想三:与斜面的长度有关.
(1)根据所学知识,断定猜想二是正确的,依据是
(2)为了验证猜想一,小华设计的方案是在小车内放置不同数量的钩码,分别从斜面的顶端由静止释放,测出下滑的时间.小华测量的结果如表1所示,她怀疑第三次测量错误,于是重新测量并进行了修正.你认为小华第三次测量时间偏小的原因,除了秒表的使用和小车开始的位置不符合设计的要求外,还有一种在操作上存在的问题可能是
(3)为了验证猜想三,小华设计的方案是将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放,测出下滑的时间.她通过测量发现下滑的时间不同,于是得出猜想三是正确的.请对小华这一探究作出评价,指出她存在的两个主要问题是①
(4)接着小华又作出:“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想,你认为她
(需/不需)要对这一猜想进行探究.如需要,说出方案;如不需要,说出原因:
仔细深入分析此题,在我们的教学过程中,可以通过本题的解题训练和解题分析,从而促使学生以下几个探究能力和应试技巧的提升.
1 语言表达能力
学生将自己已有的知识,结合探究过程中的现象、数据、细节等情况进行分析,最终用自己的语言清楚地表达自己的观点,这是物理教学过程中应该渗透给学生的一项基本技能.在笔纸考查制度的现状下,这种能力的考查显得更为重要,因为这种能力能很好地反应学生对知识与技能的掌握情况和表达情况,比如在此题的第一小问,就是重点考查学生根据语言表达能力,学生的生活经验和已学物理知识都能清晰地获知猜想二是正确的,但是关键是如何用自己的语言表达清晰,在此就提出了三点要求:(1)找准关键点,即高度的变化;(2)明确关系量,即高度的变化导致重力势能的变化,而重力势能的变化直接导致动能的变化,随即导致运动快慢的变化;(3)表达要精准,即要表达出关键点的变化又要切入关键点是如何导致探究量的变化,从而表达出彼此的因果关系.
2 审题分析能力
学生的审题分析能力应该属于物理素养中的信息采集能力,在这里的第二小问中,学生要通过文字信息的采集和表格数据的采集进行审题分析,即学生的物理技能向应试技能的转变,这里审题的关键点应该落在“操作”这两个字上,学生要通过对题目的分析获知本题对操作的注意点,即从顶端由静止下滑,顶端是操作的位置要求,静止是操作的动作要求,而需要测量的是时间,由表格数据分析,第三次测量数据和其他几组数据的差异很小,这也再次激发学生分析,在秒表的使用过程中,0.5 s的差异可能会因为测量者本身的反应和按秒表的时间延误而产生的.因此,学生通过审题分析,可以获知三种情况可能导致测量数据的偏差,即没有从顶端下滑、没有由静止下滑、按秒表时的误差这三个原因.而学生再进一步分析文本信息,直接可以排除两种,从而获知可能是没有让小车由静止下滑而引起的.
3 实验评估能力
实验评估是探究过程的最后一个环节,而评估的对象却是整个实验探究过程,比如探究过程中猜想是否合理,实验设计是否科学,表格设计是否规范等等.因此,实验评估的是学生综合探究能力提升和反馈的关键环节.在本题的第三小问中,就充分考查了学生如何评估探究实验过程中的实验设计环节.在实验的设计的过程中,学生要分三步完成思考:
首先,明确探究问题.通过阅读题目,明确本实验要探究的问题是什么,就本题而言就是锁定探究物体下滑的科目与哪些因素有关,此处就是猜想的三个影响因素.
其次,思考如何探究.明确探究问题后,就要思考如何去探究,锁定相应的探究方法.初中阶段常见的探究方法有控制变量法、等效替代法、类比法、实验推理法等等.明确好探究方法后,再去思考如何正确使用探究方法,避免使用过程的错误.以控制变量法的使用为例,本题的操作过程是“将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放”,设计过程中已经注重了变量的改变,即改变斜面到低端的距离,而此时学生需要分析的就是,是否真正做到变量的变和不变,或者在改变一个量的过程中,是否有新的变量产生,学生会发现斜面到低端距离改变的过程中,小车下滑的高度也发生了改变,即控制变量法过程中出现了多个变量.
再次,思考如何判断.探究结论的获取必须通过实验现象或实验数据来反馈,作为设计者而言,要预设相应的现象和探究问题之间的关系.初中物理中,最常见的判断方法就是转换法,比如第三小问中,题目原先设计的判断方法就是通过时间的长短来反映下滑的运动快慢.而判断方法中,学生发现,该实验设计仍然通过时间的长短来判断下滑的运动快慢,而通过时间的长短来判断运动快慢的前提是相同路程,本题在实验设计时已经把路程改变了,因而从时间的长短角度是无法判断运动快慢的,从而发现在本实验的判断过程中,由于没有考虑新变量带来的影响,而导致判断方法错误.
由此可见,本题的考查充分考虑到学生在评估过程中,对各个实验环节的分析能力,并结合学生自我的实验设计能力来判断本题设计方案过程中存在的具体问题,从实验评估的角度提升学生自己的探究能力.
4 综合应用能力
对学生而言,本题的第四小问是对新猜想正确与否的判断,从整个实验探究过程来分析,猜想与假设的这个过程应该不是难点,因为猜想与假设的过程一般要求学生结合提出的问题和题目中所描述的情景等信息进行合理的猜想,而这里的第四小问是在三个猜想完成后再提出的新猜想,这时就提升了这一问的思维深度.因为此时的猜想是建立在已经完成的基础之上,这时的猜想不仅要科学合理,还不能与前面的猜想重复.实验再次猜想小车下滑的快慢可能与 斜面倾角θ有关,这时就要求学生综合分析题目的情景,可获知如图2所示的实验情景,结合学生数学中已经学习的三角函数知识,经过分析发现θ的变化,其本质就是h或者是s的变化,即斜面倾角θ的变化取决于已经探究过的s和h的变化.类似这样的问题,不仅要求学生会分析实验情景,还要结合学生已学的数学知识来分析θ是否与已经探究的物理量之间存在必然的联系.由此可见,学生在二轮专题复习过程中,需要提升的不仅仅是物理探究能力, 还要提升物理知识与规律间的综合应用,物理学科与其他学科的巧妙结合,从而提升学生的综合应用能力,即通过物理学科的学习,提升学生的综合素养.
总之,中考复习是义务教育的全面提升阶段,在这个提升的过程中,提升学生素养的主要途径是解题训练,而训练的过程中,我们仍然要以学生的能力发展为中心,在提升学生综合能力的过程中,渗透应试技能的提升,让学生最大限度地提升自己的综合素养.
原题 (2013年扬州市)小华骑自行车下坡时,想到从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关?回家后她找来了小车、秒表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究,如图1所示.首先对影响小车下滑快慢的因素作出以下猜想:猜想一:与小车的质量有关;猜想二:与斜面的高度有关;猜想三:与斜面的长度有关.
(1)根据所学知识,断定猜想二是正确的,依据是
(2)为了验证猜想一,小华设计的方案是在小车内放置不同数量的钩码,分别从斜面的顶端由静止释放,测出下滑的时间.小华测量的结果如表1所示,她怀疑第三次测量错误,于是重新测量并进行了修正.你认为小华第三次测量时间偏小的原因,除了秒表的使用和小车开始的位置不符合设计的要求外,还有一种在操作上存在的问题可能是
(3)为了验证猜想三,小华设计的方案是将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放,测出下滑的时间.她通过测量发现下滑的时间不同,于是得出猜想三是正确的.请对小华这一探究作出评价,指出她存在的两个主要问题是①
(4)接着小华又作出:“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想,你认为她
(需/不需)要对这一猜想进行探究.如需要,说出方案;如不需要,说出原因:
仔细深入分析此题,在我们的教学过程中,可以通过本题的解题训练和解题分析,从而促使学生以下几个探究能力和应试技巧的提升.
1 语言表达能力
学生将自己已有的知识,结合探究过程中的现象、数据、细节等情况进行分析,最终用自己的语言清楚地表达自己的观点,这是物理教学过程中应该渗透给学生的一项基本技能.在笔纸考查制度的现状下,这种能力的考查显得更为重要,因为这种能力能很好地反应学生对知识与技能的掌握情况和表达情况,比如在此题的第一小问,就是重点考查学生根据语言表达能力,学生的生活经验和已学物理知识都能清晰地获知猜想二是正确的,但是关键是如何用自己的语言表达清晰,在此就提出了三点要求:(1)找准关键点,即高度的变化;(2)明确关系量,即高度的变化导致重力势能的变化,而重力势能的变化直接导致动能的变化,随即导致运动快慢的变化;(3)表达要精准,即要表达出关键点的变化又要切入关键点是如何导致探究量的变化,从而表达出彼此的因果关系.
2 审题分析能力
学生的审题分析能力应该属于物理素养中的信息采集能力,在这里的第二小问中,学生要通过文字信息的采集和表格数据的采集进行审题分析,即学生的物理技能向应试技能的转变,这里审题的关键点应该落在“操作”这两个字上,学生要通过对题目的分析获知本题对操作的注意点,即从顶端由静止下滑,顶端是操作的位置要求,静止是操作的动作要求,而需要测量的是时间,由表格数据分析,第三次测量数据和其他几组数据的差异很小,这也再次激发学生分析,在秒表的使用过程中,0.5 s的差异可能会因为测量者本身的反应和按秒表的时间延误而产生的.因此,学生通过审题分析,可以获知三种情况可能导致测量数据的偏差,即没有从顶端下滑、没有由静止下滑、按秒表时的误差这三个原因.而学生再进一步分析文本信息,直接可以排除两种,从而获知可能是没有让小车由静止下滑而引起的.
3 实验评估能力
实验评估是探究过程的最后一个环节,而评估的对象却是整个实验探究过程,比如探究过程中猜想是否合理,实验设计是否科学,表格设计是否规范等等.因此,实验评估的是学生综合探究能力提升和反馈的关键环节.在本题的第三小问中,就充分考查了学生如何评估探究实验过程中的实验设计环节.在实验的设计的过程中,学生要分三步完成思考:
首先,明确探究问题.通过阅读题目,明确本实验要探究的问题是什么,就本题而言就是锁定探究物体下滑的科目与哪些因素有关,此处就是猜想的三个影响因素.
其次,思考如何探究.明确探究问题后,就要思考如何去探究,锁定相应的探究方法.初中阶段常见的探究方法有控制变量法、等效替代法、类比法、实验推理法等等.明确好探究方法后,再去思考如何正确使用探究方法,避免使用过程的错误.以控制变量法的使用为例,本题的操作过程是“将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放”,设计过程中已经注重了变量的改变,即改变斜面到低端的距离,而此时学生需要分析的就是,是否真正做到变量的变和不变,或者在改变一个量的过程中,是否有新的变量产生,学生会发现斜面到低端距离改变的过程中,小车下滑的高度也发生了改变,即控制变量法过程中出现了多个变量.
再次,思考如何判断.探究结论的获取必须通过实验现象或实验数据来反馈,作为设计者而言,要预设相应的现象和探究问题之间的关系.初中物理中,最常见的判断方法就是转换法,比如第三小问中,题目原先设计的判断方法就是通过时间的长短来反映下滑的运动快慢.而判断方法中,学生发现,该实验设计仍然通过时间的长短来判断下滑的运动快慢,而通过时间的长短来判断运动快慢的前提是相同路程,本题在实验设计时已经把路程改变了,因而从时间的长短角度是无法判断运动快慢的,从而发现在本实验的判断过程中,由于没有考虑新变量带来的影响,而导致判断方法错误.
由此可见,本题的考查充分考虑到学生在评估过程中,对各个实验环节的分析能力,并结合学生自我的实验设计能力来判断本题设计方案过程中存在的具体问题,从实验评估的角度提升学生自己的探究能力.
4 综合应用能力
对学生而言,本题的第四小问是对新猜想正确与否的判断,从整个实验探究过程来分析,猜想与假设的这个过程应该不是难点,因为猜想与假设的过程一般要求学生结合提出的问题和题目中所描述的情景等信息进行合理的猜想,而这里的第四小问是在三个猜想完成后再提出的新猜想,这时就提升了这一问的思维深度.因为此时的猜想是建立在已经完成的基础之上,这时的猜想不仅要科学合理,还不能与前面的猜想重复.实验再次猜想小车下滑的快慢可能与 斜面倾角θ有关,这时就要求学生综合分析题目的情景,可获知如图2所示的实验情景,结合学生数学中已经学习的三角函数知识,经过分析发现θ的变化,其本质就是h或者是s的变化,即斜面倾角θ的变化取决于已经探究过的s和h的变化.类似这样的问题,不仅要求学生会分析实验情景,还要结合学生已学的数学知识来分析θ是否与已经探究的物理量之间存在必然的联系.由此可见,学生在二轮专题复习过程中,需要提升的不仅仅是物理探究能力, 还要提升物理知识与规律间的综合应用,物理学科与其他学科的巧妙结合,从而提升学生的综合应用能力,即通过物理学科的学习,提升学生的综合素养.
总之,中考复习是义务教育的全面提升阶段,在这个提升的过程中,提升学生素养的主要途径是解题训练,而训练的过程中,我们仍然要以学生的能力发展为中心,在提升学生综合能力的过程中,渗透应试技能的提升,让学生最大限度地提升自己的综合素养.