高考题如何体现考察创造力

2014-10-21杭庆祥

物理教师 2014年7期

杭庆祥

（江宁高级中学，江苏南京 211100）

创新型人才应具有的核心要素包括问题意识、批判精神、发散思维和探究能力.2013年高考物理命题切合新课程，出现了不少有利于中学教学中培养学生创新能力的好题.

1 真实问题、问题意识

问题是思维的动力，创新精神的基石.强化学生的问题意识是培养学生创新精神的起点，而问题情境又是激发和培养学生的问题意识的立足点.美国著名哲学家、教育家杜威非常重视思维能力的培养，他认为“思维就是明智的学习方法”，认为教学法的要素和思维的要素是相同的.这些要素是：“第一、学生要有一个真实的经验情境，要有一个对活动本身感兴趣的连续的活动；第二、在这个情境内部产生一个真实的问题，作为思维的刺激物；第三、……”.真实的经验情境和真实的问题往往切合了学生情感体验，容易激活学生的心理需求和学习动机，从而激发问题的产生和问题的解决.2013年高考物理试题中，不少试题贴近学生生活，来源于真实问题.这对学生问题意识的形成，解决问题能力的提升和日常物理教学的导向都是大有裨益的.

例如，2013年高考四川理综物理第9题，如图1.本题是一个生活中学生感同身受的真实问题，非常好地联系了生活和物理.（1）若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抢先过马路，卡车司机发现行人，立即制动，卡车受到的阻力为3×104N.求卡车的制动距离；（2）若人人遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD.为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯？”.围绕真实的需要展开，这些都会激活学生创造性解决问题的潜能.

图1

又如，2013年高考全国新课标理综Ⅰ卷第21题，这是一个围绕“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰展开的问题，如图2.

图2

这是一个学生感兴趣又新奇的问题，容易调动学生的责任感和使命感，自然容易调动创造性解决问题的信念和潜能.

图3

再如，2013年高考浙江理综卷第16题.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图如图3所示.并提出了如下猜想，其中最为合理的是

（A）地球上有人用红色激光照射月球.

（B）太阳照射到地球的红光反射到月球.

（C）太阳光中的红光经地球大气层折射到月球.

（D）太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹.

2013年高考物理试题中有许多这样联系实际、贴近学生生活的真实问题.这样的试题的不断出现除了对学生的问题意识、创新精神的培养起积极作用外，一定会使中学物理教学中偏题、怪题不断减少.

2 批判精神

美国的《2012中国SAT考试年度报告》显示，参加美国高校入学考试SAT的中国高中生中，只有不到7%的人成绩达到1800分“及格线”，而达到美国优质大学普遍要求的2000分以上成绩的更是只占2%.国家基础教育课程教材专家夏谷鸣分析了中、美两国的高考内容后指出，这是由于中国的教育缺乏对批判性思维的训练.实际上，批判性思维的训练是我国中学物理教学的短板.2013年高考物理试题中出现了一些考查学生批判性思维的好题.

本题的指导性意义不在于进行了批判性思维的要求的呈现，而在于对中学物理教学有一个明确的导向.历史上电子是汤姆孙发现的并于1906年获得了诺贝尔物理学奖，但早在1890年，英国的舒斯特和德国的考夫曼均做过和汤姆孙相同的实验，甚至得到了精度度更高的结果，但他们不能打破原子是物质组成最小单位的信条，与科学的发现失之交臂.科学的发展史告诉我们，真理总是相对的，学术没有权威.如果不能质疑和批判，我们永远不可能是创新者、创造者.诚然，中学物理教学中如何进行批判性思维的训练还有待研究.

3 探究能力

“没有探究，就没有科学.倡导科学探究，注重科学探究质量”.这是新课程标准所强调的，自然应在高考试题中体现，而且，体现的方式也是多样的，有理论的探究，也有实验的探究.

例如，2013年高考北京理综第24题，所考查的是学生理论上的探究能力.

对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质.

（1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e.该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v.

（a）求导线中的电流I；

（b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安＝F.

（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变.利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系.

（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

又如，2013年高考浙江理综第15题，2013年高考全国新课标理综Ⅰ卷第14题，所考查的则是学生对实验现象和数据的归因和推理能力.

（2013年高考浙江理综第15题）如图4（a）所示，磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势.其E-t关系如图4（b）所示.如果只将刷卡速度改为v0／2，线圈中的E-t关系可能是图5中的

图4

图5

（2013年高考全国新课标理综Ⅰ卷第14题）图6是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的3列数据如表1.表中第2列是时间，第3列是物体沿斜面运动的距离，第1列是伽利略在分析实验数据时添加的.根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是

图6

表1

（A）物体具有惯性.

（B）斜面倾角一定时，加速度与质量无关.

（C）物体运动的距离与时间的平方成正比.

（D）物体运动的加速度与重力加速度成正比.

中学物理教学中，实验的基础性地位耳熟能详，探究式教学的课改要求常挂嘴边，但升学压力的巨大，探究过程常常被简化，实验常常被省略的短平快教学现象仍然很普遍.高考试题中强化实验的考查，强化学生探究能力的考查仍然是十分必须的.

4 发散性思维

科学的本质是创新，而创造性思维的主要形式是发散性思维.中学物理课堂教学应是创造性思维——发散性思维训练的主阵地，这又与高考试题对发散性试题的考查脉脉相通的.2013高考物理试题中出现了一些考查发散性思维的好题.

图7

（2013年高考上海卷物理第28题）如图7，在半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧，放置于竖直平面内，两端点距最低点高度差H为1cm.将小环置于圆弧端点并从静止释放，小环运动到最低点所需的最短时间为___________s，在最低点处的加速度为____________m／s2.（取g＝10m／s2）

本题的精妙之处在于题干简明，问题清晰，但因为问题的情境曲面是圆弧而非斜面使学生对时间的求解陷入了困境.学生必须利用题目所给的条件：“光滑”、“r≫H”，利用发散性思维，快速联想到这是一个等效的单摆，问题迎刃而解.

图8

又如，2013年高考安徽理综第20题.如图8所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z＜0的空间，z＞0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上z＝h处，则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为0，则在z轴上z＝h／2处的场强大小为（k为静电力常量）

这是安徽高考理综物理选择题的压轴题，有相当的思维深度.由于感应电荷分布的复杂性，本题的求解只能用特殊方法.一些同行给出了“镜像法”、“对称法”和“排除法”求解此题的思路，但一个根本问题没解决，这就是：为什么在z＞0的空间，感应电荷激发的电场相当于是在z轴上z＝-h处，-q的点电荷发出的？实际上，由“已知静电平衡时导体内部场强处处为0”的条件可以设想，在z＜0的空间，感应电荷激发的电场一定相当于是在z轴上z＝h处，-q的点电荷发出的；这里发散性思维的运用不可或缺.