基于核心素养内涵紧抓提高解题能力的新靶标

黄志芳



摘 要: 中考试题是教学和研究的良好素材.了解并研究中考试题,反思自我教学,有助于理清今后教学研究方向,完善复习策略,提高分析问题、解决问题的能力,培养核心素养.
关键词: 中考试题;复习策略;核心素养
核心素养作为国家对教育的顶层设计,被誉为基础教育的DNA[1].李艺先生认为,核心素养的内涵有三个层次:底层为“双基”层,以基础知识和基本技能为核心;中间层为“问题解决指向”,以解决问题过程中获得基本方法为核心;最上层的“学科思维指向”,指在系统的学科学习中通过体验、认识及内化等过程逐步形成的相对稳定的思考问题、解决问题的思维方法和价值观[2].基础教育培养学生的核心素养,需彻底把握核心素养的内涵;考试作为检测手段、学习方法,也是一种激励方式,在学习过程中起到了举足轻重的作用.借助题目考察的内容、难度、题目背景,从核心素养内涵的三个层次出发,在考察的过程中巩固知识、练习使用解决问题的方法、训练思维,形成素养.
中考试题是各个专家精心思考、认真审核的结晶,也是全市考生和教师的一次学习成果和教学结果的碰撞,无疑是一线教师教学的优秀素材,也是今后教学工作和研究的风向标.认真研究和分析中考真题,对青年教师的发展和教学有很大的推动和促进作用.笔者就以南京市2018年中考物理第19题为例,谈谈自己的启发和反思.
例1 ?(南京 2018) 图甲为热敏电阻的R-t图像,图乙为用此热敏电阻R和电磁继电器组成的一个简单恒温箱温控电路(U为恒压电源),继电器线圈的电阻为150Ω,图中“电源”是恒温箱加热器的电源.当线圈中的电流大于或等于20mA时,衔铁被吸和,加热器停止工作,实现温控.
(1)恒温箱内的加热器应接在 (选填“A、B”或“C、D”)端.
(2)要实现对50℃~100℃之间任一温度的控制,该装置恒压电源U至少为 V;若恒温压电源U为6V,则滑动变阻器R′的最大阻值至少为 Ω.
参考答案:(1)A、B;(2)4.8 100
1 剖析例题,引发思考
本题电路图中有滑动变阻器R′、热敏电阻R,并且是其与线圈(可看作一定值电阻)串联而成,是典型的中考动态电路题,对学生分析问题、解决问题的能力要求较高[1],是整套试卷中区分度较大的一道题目.
首先,文字量大,对学生的阅读能力要求较高,而阅读能力正是大部分学生在理科的学习中不太注重培养的,是对学生的理解能力、解题能力以及考试心态等多方面的考验.然后,按照正常的训练,学生在中考复习过程中,已经遇到过题中的情境,但是所需要解决的问题却不一样,尤其是考场中遇到的问题难度更大,心理落差是考场心态调整的一大考验;加上思维定式限制了解题思路,不利于思维发散.另一方面,就是学生在将生活情境转化成物理情境方面有一定困难.大部分需要借助图题结合或图图结合,如例1中的题目和甲乙两图的结合方可更好地理解恒温箱温控原理.
2 思忖教法,启发教学
2.1 培养阅读素养,提高审题能力
古人云:“书读百遍,其义自现.”阅读是学习的基础,阅读能力在学习过程中占据了重要的地位.理科中的阅读题目较文科中的阅读文章更复杂,它需要认知、回忆、理解、分析、综合等过程交错进行;尤其是阅读文字较多的题目,是对学生阅读能力、理解能力、耐心、毅力的多重检测.而近年来,数据显示,从2015年到2017年来,南京市中考物理试卷中,学生的阅读量(试卷中所有的文字)呈逐年增加的趋势,在全省的平均水平之上,对学生的要求也在逐年递增.
题目分析
例1中,文字加上图片几乎占据了本页试卷的1/3的篇幅,并且需要学生将文字和图像结合起来,才能读懂题目的基本含义.题干的第一句话是基本的说明文字,第二句话理解需要注意,线圈中的电流为什么会变化?是哪个电阻变化导致的?怎样变化?需要分析电路中具体元件电阻的变化情况、确定各个电路元件的作用、结合实际应用,方可正确理解题意,也是回答问题(1)的前提,为解答第二问做准备.
反思
阅读素养的培养,功在平时.新课上,不放过“生活·物理·社会”和“读一读”的学习机会,而这两部分的文字较一般题目多,通过带着问题阅读学习材料,培養读材料的耐心;习题课,给学生读题、审题的机会,养成写已知、求、解的习惯;让老师追问形成一种课堂习惯,内化成一种解决问题的能力.“当线圈中的电流大于或等于20mA时”一句中,了解到电路中电流会没有达到20mA时,衔铁不能吸和.追问:为什么此时电流较小呢?原因:电路中总电阻较大.继续追问:是哪个元件导致电路的总电阻较大呢?热敏电阻或者滑动变阻器.学生进一步讨论确定是由于温度较低时,热敏电阻的阻值较大,导致电路中的电流较小;追问:当温度继续升高,情况如何呢?此时,热敏电阻的阻值降低,电路中电流升高,高于20mA时,衔铁吸和,停止加热,故与加热电源相连的加热器是与AB相连.而滑动变阻器在此电路中的作用是:(1)保护电路;(2)调节温控的范围.
2.2 理解物理情境,提升解题能力
2.2.1 化复杂为简单,简化物理情境
本题复杂体现在两个方面:一是,甲乙两图造成图像多而杂;二是,问题(2)梯度太大,让学生无从下手.
通过读题,我们发现甲图在平时训练时接触过,而乙图是课本原图的改编.欲求电源电压,既然实现了对温度的控制,那么此时衔铁一直是吸和状态,计算的过程中电路图就可简化成如图2所示.即线圈等效为定值电阻R0、热敏电阻R和滑动变阻器R′串联,其中R0=150Ω,I=20mA,电源电压不变.此常见电路图大大降低题目难度,简化电路图促使学生对本题整体有一个更清晰的理解和把握.
2.2.2 化“一”为“多”,分解物理过程
设置问题串,将不易入手的问题抽丝剥茧,化解成一串小问题,降低问题梯度.问题(2)中,有温度变量,转化到电路中为热敏电阻R阻值为变量,滑动变阻器R′阻值也为变量,均对电源电压有影响,给求解带来困难.
设置问题①:要实现对100℃的控制,该装置恒压电源U至少为多少伏?给温度即给热敏电阻R=50Ω.图2为两定值电阻,总阻值为R总=200Ω,和滑动变阻器串联,I=20mA.则依据串联分压原理,当滑动变阻器分压为零时,U最小=IR总=0.02A×200Ω=4V.该问题设置目的:一定范围的温度控制对学生来说有难度,可以先选择某一个温度,掌握初步计算过程和原理,为计算一定范围温控时电压做铺垫.
设置问题②:由此说明,滑动变阻器作用是什么?据上问题的计算,其作用是在一定电源电压下调节温控箱所控制的温度.设置目的:在问题①的基础上,帮助理解温控箱的物理原理,同时为问题③做理论铺垫.
设置问题③:若恒压源U=6V,滑动变阻器连入电路的阻值为50Ω,求此时温控箱能控制的温度是多少?分析:在图2中,总电阻R= U I = 6V 0.02A =300Ω,热敏电阻阻值R=100Ω,对照甲图找到对应的温度,即为此时所控制的温度.设置目的:在计算过程中进一步理解温控箱的原理,而且为第二空的计算做准备.
设置问题④:要实现对50℃的控制,该装置恒压电源U至少为多少伏?同理,此时R=90Ω,U最小=IR总=0.02A×(90+150)Ω=4.8V.对比问题①③不难发现,所要控制的温度越低,热敏电阻阻值越大,恒压源电源越高.要想实现对50℃~100℃之间任一温度的控制,电压至少为4.8V.设置目的:理解物理原理的基础上,再选取一个温度点来计算,并与之前的计算对比,得知电压随所控制的温度的变化,进而得出温度的最低要求值.
据上电路图的简化、物理过程的分解,问题(2)的第二小问几乎是第一问的逆过程计算,解题方法和技巧显而易见了.借助图2,U =6V,I=0.02mA,即串联电路总电阻为300Ω,R0=150Ω.温度控制范围为50℃~100℃,即热敏电阻阻值范围为50Ω~90Ω,取温度范围两端点温度来计算.R=50Ω时,此时R′=100Ω;R=90Ω时,此时R′=60Ω.对比两次计算结果得知,滑动变阻器的最大阻值至少应该为100Ω.
2.3 另辟蹊径,拓展思维
俗话说“数理不分家”,往往用数学方法解决物理问题会收到事半功倍的效果.例如问题(2)第一空,利用数学方法求解如下:
由50℃<t<100℃,得50Ω<R<90Ω,
则,U=I(R0+R+R′)=0.02A(150+R+R′)Ω,即
0.02A(150+50+R′)Ω<U<0.02A(150+90+R′)Ω,
0.02A(200+R′)Ω<U<0.02A(240+R′)Ω,(R′为滑动变阻器连入电路的阻值)
当R′=0时,4V<U最小<4.8V,故要能够调节所求温度范围内任一温度,恒压源电压至少为4.8V.
第二空中,50Ω<R<90Ω,而R′=150-R则,60Ω<R ′<100Ω.
故,要能够调节所求温度范围内任一温度,滑动变阻器的最大阻值至少为100Ω.
在练习中,尝到学科渗透的甜头,逐步形成学科渗透的意识,进而培养学科渗透的能力.这也是核心素养所提到的对所学知识的一种内化,并将其运用到新知识的学习中;内化的过程同时也是锻炼学生分析问题、解决问题能力的过程,潜移默化中调整学生的学习方式,拓展学生思维.
2.4 对比分析,总结归纳
2.4.1 精修电路图
在图2的基础上,结合条件当电流大于或等于20mA时,加热部分停止工作,实现温度控制.如果再给一个电压表,要求将其并联在图2中,能够通过电压表示数来实现温控,问:电压表应该并联在哪个元件两端? 由于只有R0为定值电阻,故电压表应该并联在R0两端,如图3所示,当电压表示数为U0=3V时,衔铁吸和,加热停止,实现温控.
2.4.2 对比总结,方法升华
例2 ?(南京 2017) 如图4所示,是一个照明系统模拟控制电路.已知电源电压 U ?=4.5V,定值电阻 R 1=5Ω滑动变阻器 R 2上标有“25Ω 1A”字样, R 3为光敏电阻,其阻值随光照度的变化遵循某一规律,部分数据如下表所示(相同条件下,光越强,光照度越大,光照度单位为勒克斯,符号为lx,白天光照度大于3lx).当 R 1两端电压低至0.5V时,控制开关自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响).利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时,照明系统内照明灯自动工作.
对比两题,异同点见表2:
表2
对比方面 同?? 异
例1(2018,南京,T19) 例2(2017,南京,T28)
题型归类 新情境下的动态电路问题 温控电路 光控电路
已知条件 条件中的图对应相同 图像呈现 表格呈现
考察内容(“双基”层) 运用欧姆定律解决、串联电路特点分析解决相关问题? 多:综合运用电功的公式解决问题
解题方法(“问题解决指向”层) 1.理清物理量间关系,简化电路图.2.逆推,顺瓜摸藤,找到解题关键.3.函数思想,豁然开朗 1.如图32.数学方法解题见上文 1.如图5[3]
2.利用数学方法求解E的最小值,方法:串联电路总电阻R总=U/I=4.5V/0.1A=45Ω,则,R3=R總-R1-R2=40Ω-R2.
E= 30 R3 = 30 40-R2 ,其中0≦R2≦25Ω.则,当R2=0时,E最小=0.75lx.
思维方法(“学科思维指向”层) 了解化归思想,做两题会一类,新题换旧颜,解决方法不变;量变到质变的哲学思维看待问题,将复杂的问题简单化,养成良好的思维品质,提高学科核心素养.
对比发现,两题均是具有时代背景的动态电路题;所给条件基本类似,考察的知识点大体相同,例2多了电功的考察;解题方法和思维方法也都类似,相似度非常大.解决此类动态电路问题,简化电路图是根,物理情境是魂.想要理清物理情境,理解题意,需化复杂情境为简单的电路图,寓情境到电路图中.以简化电路图为基础,顺瓜摸藤,找到解题关键,并借助理论分析或数学方法,分步解决最终问题.
3 教学践行,培养素养
在核心素养的引导下,教学的意义在于培养学生个人发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力,逐步形成终身学习的能力.近年的中考试题有一定的时代背景,关注到学生的生活世界和科学世界,也贯彻了从生活走向物理的新课程理念.例如,2018年南京中考,以南京长江隧道、“鹊桥”号中继星在我国西昌卫星发射中心成功发射升空、电磁继电器应用于温控、无人驾驶迷你巴士等为背景的题目.在教学过程中,首先培养学生对新材料的好奇和兴趣.需要教师营造学习的气氛、激发学生的求知欲,同时也要培养学生良好的阅读素养.对于情境稍复杂的题目,在平时训练中,逐步形成化繁为简的习惯和能力,再借助适当的物理理论和数学方法,攻破难点.训练时,题目不在多,而在于对题目的对比和总结,寻找题目“套路”,总结“解套”的一种或多种方法.无论是阅读素养,还是化繁为简的能力,进而寻找套路,是个人熟练解决问题的一般步骤,直接影响一个人的分析问题、解决问题的能力,影响他的工作业绩和个人发展.
参考文献:
[1]石尧.核心素养视域下,初中“功”概念的过程教学[J].中学物理教学参考,2018,47(3),9-12.
[2]李艺,钟柏昌.谈“核心素养”[J].教育研究,2015(9):17-24.
[3]张兴安.提升解题能力,促进思维发展[J].物理教师,2018,39(2),40-42.
相关文章!
  • 改进演示实验,提高演示实验教

    曹雪梅众所周知,化学是以实验为基础的学科.实验是化学的灵魂,也是提高学生学习兴趣的主要因素.教学实践证明,化学实验教学可以让学生

  • 素质教育在中职教育中的重要性

    杨天摘要:进入21世纪之后,素质教育已经成为全社会非常关注的一个重要话题。而在职业教育中,许多学生和家长错误的认为职业教育的本质就

  • 质谱法测定水中溶解氙的含量及

    李军杰+刘汉彬 张佳+韩娟+金贵善+张建锋<br />
    <br />
    <br />
    <br />
    摘要 利用设计的一套水样中提取并分离Xe的装置,与稀有气体质谱