从3年来学业水平测试物理(必修)试题的变化谈学业水平测试的改革

杨宏兵

(南京市第十三中学,江苏南京 210008)

1 设置学业水平测试的目的与意义

根据教育部《普通高中课程方案(实验)》(教基〔2003〕6号)和江苏省教育厅《江苏省普通高中课程改革实施方案(试行)》(苏教基〔2005〕16号)的精神,设置全省普通高中学生学业水平测试.

实行学业水平测试是为了加强对高中的课程管理和质量监控,同时,向高校提供更多有效的考生信息.实行学业水平测试有利于促进高中学生全面发展,有利于高校更加科学、自主地选拔人才.

2 从物理学科看学业水平测试对学生能力要求的变化

从2007年起江苏省高二的学生开始参加学业水平测试,迄今已有3年.

2.1 2007年试卷简要分析

2007年试卷有两道选择题和一道计算题的第3小题对考生能力的要求比较高.

21.如图1所示,一固定斜面的倾角为 α,高为 h,一小球从斜面顶端沿水平方向落至斜面底端,不计小球运动中所受的空气阻力,设重力加速度为g,则小球从抛出到离斜面距离最大所经历的时间为

图1

这题对考生而言,它的难点在于首先要应用数学知识判定小球在抛出的过程中离斜面距离最大的位置,然后运用平抛运动的规律求所需要的时间.

图2

22.如图2所示,一薄木板斜搁在高度一定的平台和水平地板上,其顶端与平台相平,末端位于地板的 P处,并与地板平滑连接,将一可看成质点的滑块自木板顶端无初速度释放,滑块沿木板下滑,接着在地板上滑动,最终停在Q处.滑块和木板及地板之间的动摩擦因数相同.现将木板截短一半,仍按上述方式搁在该平台和水平地板上,再次将滑块自木板顶端无初速度释放,则滑块最终将停在

(A)P处. (B)P、Q之间. (C)Q处. (D)Q的右侧.

这题要求考生对滑块整个运动过程运用动能定理进行分析求解,得出在动摩擦因数相同的情况下物体在斜面上克服摩擦力所做的功等于物体在这段斜面所对应平面上克服摩擦力所做的功.

28.滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行,做出各种动作,给人以美的享受.如图3是模拟的滑板组合滑行轨道,该轨道由足够长的斜直轨道、半径R1=1 m的凹形圆弧轨道和半径 R2=1.6 m的凸形圆弧轨道组成,这3部分轨道处于同一竖直平面内且依次平滑连接,其中 M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O点与M点处在同一水平面上,一质量为m=1 kg可看作质点的滑板,从斜直轨道上的P点无初速滑下,经过M点滑向N点,P点距M点所在水平面的高度h=1.8 m,不计一切阻力,g取10 m/s2.

图3

(1)滑板滑到 M点时的速度多大?

(2)滑板滑到 M点时,轨道对滑板的支持力多大?

(3)改变滑板无初速下滑时距 M点所在水平面的高度h,用压力传感器测出滑板滑至 N点时对轨道的压力大小FN,试通过计算在方格纸上作出FN-h图像.

这题考查了动能定理、圆弧的内侧轨道和外侧轨道的向心力及图像的画法问题,第(1)、(2)两个小题难度不大,第(3)小题要求考生首先根据圆周运动向心力的计算式和动能定理求出在N点轨道对滑板的支持力FN和h的关系式,然后在坐标系中描述FN和h函数图像,同时要注意虚实结合,这一小题对考生而言是一道难关.

综观2007年的学业水平测试物理试卷,试卷难度适中,有相当多的基础题保证达C的考生能控制在95%以上,有适量的能力要求较高的题,它能较好地控制获得A等级的人数,只让少数优秀的考生达A.这份试卷的不足之处在于科学教育中的人文教育体现不够,只有两道选择题明显体现人文教育,而考生在选择文科后,物理教学渗透了更多的人文教育,因此也应该有更多的试题体现这种变化.但总的说来这是一份比较好的试卷.

2.2 2008年试卷简要分析

与2007年相比,2008年试卷的选择题要简单一些,试题突出时代性,例如第9题和第16题,分别以我国的抗雪救灾和“嫦娥1号”探月卫星为背景考察功率和圆周运动有关概念.

9.今年年初我国南方部分地区遭遇了严重雪灾.在抗雪救灾中,运输救灾物资的汽车以额定功率上坡时,为增大牵引力,司机应使汽车的速度

(A)减小. (B)增大. (C)保持不变. (D)先增大后保持不变.

16.我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥 1号”探月卫星.若卫星在半径为 r的绕月圆形轨道上运行的周期为T,则其线速度大小是

2008年试卷的计算题要比2007年试卷难得多,具体表现在第27题第(2)题和第28题.

27.如图4所示,固定的光滑圆弧轨道 ACB的半径为0.8 m,A点与圆心O在同一水平线上,圆弧轨道底端B点与圆心在同一竖直线上.C点离B点的竖直高度为0.2 m.物块从轨道上的A点由静止释放,滑过B点后进入足够长的水平传送带,传送带由电动机驱动按图示方向运转,不计物块通过轨道与传送带交接处的动能损失,物块与传送带间的动摩擦因数为0.1,g取10 m/s2.

图4

(1)求物块从 A点下滑到B点时速度的大小.

(2)若物块从 A点下滑到传送带上后,又恰能返回到C点,求物块在传送带上第1次往返所用的时间.

这题第(2)小题要求考生熟练掌握物体运动多过程分析,考生首先要弄清楚物块在传送带上的运动过程分为三个阶段:第1阶段是物块先在传送带上向右做匀减速直线运动,末速度为零,第2阶段是物块再在传送带上向左做初速度为零的匀加速直线运动,其末速度为到达B点的速度(B点的速度是个隐含条件,要根据B、C两点间的关系用动能定理求解),第3阶段是做匀速运动到达B点.然后再求出物块在传送带上各段运行的位移和相应的时间,最后把各段的时间相加.

图5

28.如图5所示,水平转盘可绕竖直中心轴转动,盘上叠放着质量均为1 kg的 A、B两个物块,B物块用长为0.25 m的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连,两个物块和传感器的大小均可不计.细线能承受的最大拉力为8 N.A、B间的动摩擦因数为0.4,B与转盘间的动摩擦因数为0.1,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.转盘静止时,细线刚好伸直,传感器的读数为零.当转盘以不同的角速度匀速转动时,传感器上就会显示相应的读数F.试通过计算在坐标系中作出F-ω2图像,g取10 m/s2.

这题对考生的能力要求很高,第一,A、B两个物体属于连接体问题,第二,当有摩擦力和绳子拉力提供向心力时,是由一个力提供向心力,当这个力不足以提供向心力时另一个力开始出现,还是两个力同时提供向心力?如果是前者,哪个力先提供向心力?第三,临界条件的确定,第四,F与ω2关系式的确立及图像的画法.这4个方面,每一个对考生而言都是一道“坎”.

综观2008年的学业水平测试物理试卷,试卷难度对于保C争B的考生而言是一份很简单的试卷,对于冲A的考生而言,这是一份非常难的试卷.有相当多的基础题保证达C的考生能控制在 95%以上,考 B也很容易,“压轴题”似乎不仅仅是第28题,第27题第(2)问也起到把一部分优秀的考生拒之于等级A之外,只让少数优秀的考生达A.与2007年考卷一样,这份试卷的一个不足之处依然是人文教育体现不够.

2.3 2009年试卷简要分析

与前两年相比,2009年的选择题难度和2008年相当,与2008年一样有两题具有鲜明的背景材料.例如第2题以2008年奥运会为载体考查平均速度的计算,第11题以“神舟七号”返回为背景考查重力做功和重力势能的变化.

2.在2008年北京奥运会上,我国选手孟关良、杨文军在男子双划艇500 m决赛中以101 s的成绩获得金牌.关于他们在决赛中的运动速度,下列说法中正确的是

(A)最大速度一定为4.95 m/s.

(B)平均速度约为4.95 m/s.

(C)冲刺速度一定为4.95 m/s.

(D)起动速度约为4.95 m/s.

11.我国发射的“神舟七号”飞船在绕地球45圈后,与2008年9月28日胜利返航.在返回舱拖着降落伞下落的过程中,其重力做功和重力势能变化的情况为

(A)重力做正功,重力势能减小.

(B)重力做正功,重力势能增加.

(C)重力做负功,重力势能减小.

(D)重力做负功,重力势能增加.

2009年的选择题克服了前两年试卷中人文教育不足的缺点,第1题从诗人的角度看待参考系的选择,第4、16、21从科学发展史的角度考察了科学既有科学本身的科学性,又有科学的人文性.

1.宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾经写了一首诗,如图6所示,诗中“云与我俱东”所选取的参考系是

(A)船. (B)云. (C)诗人. (D)榆堤.

图6

4.最早对自由落体运动进行科学的研究,否定了亚里士多德错误论断的科学家是

(A)伽利略. (B)牛顿. (C)开普勒. (D)胡克.

16.牛顿发现的万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,在天体运动中起着决定性作用.万有引力定律告诉我们,两物体间的万有引力

(A)与它们间的距离成正比.

(B)与它们间的距离成反比.

(C)与它们间距离的二次方成正比.

(D)与它们间距离的二次方成反比.

21.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子.如图7所示,把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间,可以观察到电子束偏转的方向是

(A)向上. (B)向下. (C)向左. (D)向右.

图7

与前两年相比,2009年试卷的计算题仍然比2007年试卷难得多,比2008年试卷也要难.具体表现依然在第27题第(2)小题和第28题.

图8

27.如图 8所示,一质量 M=50 kg、长 L=3 m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8 m.一质量 m=10 kg可视为质点的滑块,以 v0=7.5 m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数 μ=0.5,取 g=10 m/s2.

(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;

(2)判断滑块能否从平板车的右端滑出.若能,求滑块落地时与平板车右端间的水平距离;若不能,试确定滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离.

这题第(2)问要求考生掌握滑块和小车的相对运动问题,求解滑块和小车发生相对运动时加速度、速度和位移等物理量,判定滑块和小车分离的条件;再根据滑块和小车分离后滑块做平抛运动时水平方向上看作匀速直线运动的特点,求解滑块落地点和小车右端的距离.平抛运动属于B级要求的考点,关于平抛运动的相对运动问题对于考生而言要求很高,是考生在学习过程中的一大难点.

图9

28.如图 9所示,V形细杆 AOB能绕其对称轴OO′转动,OO′沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为 α=45°.两质量均为m=0.1 kg的小环,分别套在 V形杆的两臂上,并用长为 l=1.2 m,能承受最大拉力 Fmax=4.5 N的轻质细线连结,环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍.当杆以角速度 ω转到时,细线始终处于水平状态,取 g=10 m/s2.

(1)求杆转动角速度ω的最小值;

(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式;

(3)求第(2)问过程中杆对每个环所做的功.

与2008年第28题相比,它们的相同点是对考生的能力要求很高,第一,都属于连接体问题,第二,当有摩擦力和绳子拉力提供向心力时,是由一个力提供向心力,当这个力不足以提供向心力时另一个力开始出现,还是两个力同时提供向心力?如果是前者,哪个力先提供向心力?第三,临界条件的确定,第四,F与ω2关系式的确立.

不同点是2009年第28题对环的受力分析走向空间立体方向上的向心力的分析,需要建立正交坐标系求沿圆周半径方向上的合外力.在推测环的运动趋势时,摩擦力在大小和方向上都在发生变化.因此这一题比2008年第28题还要难.

综观2009年的学业水平测试物理试卷,试卷难度对于保C争B的考生而言是一份很简单的试卷,对于冲A的考生而言,这是一份非常难的试卷.试题的安排先易后难,考生很容易进入考试角色,全卷整体有80%以上的容易题,考查考生的基础知识和基本技能的掌握情况,考生拿到B等级是轻松的.这份试卷的优点是克服了前两次人文教育考查内容较少的问题,这份试卷的缺点是最后两题过难,把很多优秀的考生拒之于等级A之外,只让极少数优秀的考生达A.

3 对3年来学业水平测试物理学科试题难度变化的思考

3年来,学业水平测试物理学科让考生达等级B越来越容易了,达等级A越来越难了.这种变化带来的影响有以下几点.

第一,物理试卷难度的变化未能体现实行学业水平测试的目的.一份好试卷应该有适当的区分度,这样学生成绩优中差的梯度才会体现得比较明显.但近两年都是凭试卷最后一两题来区分学生学得是否扎实,这种做法有些欠妥,甚至有些故意“刁难”冲A考生的味道.学业水平测试必修科目的等级分为A、B、C、D四个等级,达 B容易冲A难,势必使得绝大多数优秀的学生和成绩一般甚至成绩较差的学生都挤在B级,因此无法向高校提供更多有效的考生信息.

第二,物理试卷难度的变化未能体现实行学业水平测试的意义.近两年的试卷更加关注的是A等级和B等级考生之间的区分度,这种导向并不能激发大多数学生对这些学科的学习热情,有悖于设置学业水平测试的初衷.物理试卷难度的变化使得很多优秀的考生感觉自己可以轻松达B,而自己再怎么努力对A也是望洋兴叹,于是他们降低对物理等级的要求并减少对物理学科的付出,从而无法实现高中学生的全面发展.

第三,物理试卷难度的变化未能体现学业水平测试对教学的指导作用.我国历来有一条教学经验:教学中,一切设计都让学生“跳一跳能摘到桃子”.桃子在天上,只能望桃兴叹,谁还考虑去摘桃子;桃子满地,俯首皆是,也会索然无味.教学时,目标太难太高,象听天书;太易太低,也没有什么兴趣.如果伸手就能摘到,那只是得到了桃子而已.只有选择一个合理的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维教学目标作为最佳发展高度,让学生“跳一跳能摘到桃子”,他们就有兴趣、有欲望、有奔头去奋力跳跃,从而在摘桃过程中既摘到了桃子,又培养了摘桃的能力和方法,同时,他们热情的追求、顽强的拼搏,获得了自信和乐趣,这是他们在情感态度与价值观上得到培养.然而我们无须讳言,“高考是高中教学的指挥棒”,作为高考的组成部分,学业水平测试理所当然成为学业水平测试科目教学的指挥棒.如果A等级犹如天上的桃子,教师的教学设计可能更关注B等级,学生在学习时又感觉B等级犹如地上的桃子,伸手就能拿到,也就缺乏学习的动力.

4 对学业水平测试改革的设想

江苏省教育厅在2008年高考后认识到学业水平测试加分政策的局限性,从而调整学业水平测试加分政策,把“6A加 10分”调整为必修科目“1A加1分,4A加5分”,这一调整让全体考生加分人数大大增加,极大地调动了广大学生对学业水平测试科目学习的积极性.然而物理学科试卷难度变化挫伤了大批优秀文科生的学习积极性,势必给以后的学生带来消极影响.因此,笔者认为对学业水平测试必须进行改革,今提出以下设想.

第一,继续调整学业水平测试加分政策,把现行的必修科目“1A加1分,4A加5分”政策调整为必修科目“1B加1分,1A加2分”.在现行的学业水平测试方案中,考生必修科目很关注A等级和D等级,A等级是加分,D等级是不合格,要重考,而B等级和C等级对考生似乎没有多大差别,只是在高考录取时少数考生因为B等级或C等级而有所影响.实施必修科目“1B加 1分,1A加 2分”既可以使每个等级都与众不同,又可以极大地调动了广大学生对学业水平测试科目学习的积极性,促进高中学生全面发展.

第二,改变学业水平测试(必修科目)的等级计算方法.现行的必修学科等级计算方法:各科原始分满分为100分.100分～90分为A级,89分～75分为B级,74分～60分为C级,59分及其以下为D级.这种等级的计算方法在各门学科试题难易程度不同时使得考生达到各个等级的比例大相径庭,又几乎不可能在命制试卷时使得各门学科试题难易程度差不多.因此为了使考生能够在各门学科中均衡发展,笔者建议必修学科等级的计算方法参照选修学科等级计算方法,即各科原始分满分为100分,根据考生成绩按比例折换成相应的等级.A级为前20%(含20%)的考生,B级为前20%至前50%(含50%)的考生,C级为前50%至前90%(含90%)的考生,D级为90%以后的考生.

第三,稳定学业水平测试(必修科目)试题的难度.从近3年物理试卷计算题的难度来看,难度一年比一年难,前一年的试卷对后一年的教学失去了指导意义.力学部分的难度对文科考生与对理科考生几乎没有差别,这对文科考生实在勉为其难.

第四,突出学业水平测试(必修科目)试题的学科交融性.近3年物理试卷有个可喜的变化,试题中有越来越多的人文教育和时代背景.这种变化让考生更深切体会到物理贴近生活,物理不再是枯燥的概念、规律和繁杂的计算.