初中物理教师实验教学技能考核的命题设计

王　瑜

(江苏省扬州市教育科学研究院，江苏　扬州　225007)



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初中物理教师实验教学技能考核的命题设计

王瑜

(江苏省扬州市教育科学研究院，江苏扬州225007)

重视物理实验教学，是新课程以提高学生的科学素养为根本目标的价值引领.为了更好地开展实验教学，切实提升物理教师实验教学技能，强化物理教师实验教学技能培训与考核的研究是非常必要的，本文从组织测试评价的视角，探讨初中物理教师实验教学技能考核命题的设计.

物理教师;实验教学技能;考核;命题设计

物理是一门实验科学，物理实验能具体形象地展示物理知识的形成与发展过程，能为学生学习物理提供丰富多彩的感性材料，强化学生的感知.物理实验具有基础性、主体性、过程性、开放性和研究性的特征，对学生在物理知识的形成、物理问题的解决、创新能力的培养、学习兴趣的激发和物理思维的促进方面具有独特的教育价值.重视物理实验教学，是新课程以提高学生的科学素养为根本目标的价值引领.

为了更好地开展实验教学，充分发挥实验教学的功能和作用，提高实验教学的实效性，切实提升物理教师实验教学技能，强化物理教师实验教学技能培训与考核的研究是非常必要的.本文试从组织测试评价的视角提出初中物理教师实验教学技能考核命题的设计思路.

考核应分两大部分交叉进行，第一部分为笔试，考查教师实验思维技能的掌握情况，120分钟，权重30%；第二部分是实验实际操作测试，考查教师实验操作技能的掌握情况，120分钟，权重70%.

1　笔试部分

1.1实验思维技能考核的命题设计

实验思维技能考核的命题设计以课程标准为指针，立足现行实施的苏科版物理教材，围绕课本的教师演示实验和学生的分组实验展开，涉及基本实验原理的理解、基本实验方法的掌握、实验现象的分析和解释、实验故障分析与处理、实验方案的设计与评价，突出探究性实验教学技能的考核和指导学生实验的技能考核，测试点的分布及具体要求见表1.

表1

1.2试题举例

1.2.1课本演示实验的处理

题1：用“空气压缩引火仪”做演示实验时，某老师将很小、很松的硝化纤维放在玻璃筒底部，把活塞推进筒内，用手掌将活塞柄剧烈向下压，使活塞迅速推入圆筒底部，但是圆筒底部的硝化纤维没有燃烧起来，这位老师做了以下操作，你认为错误的是().

A. 再一次迅速下压活塞柄

B. 检查硝化棉是否受潮

C. 检查圆筒气密性

D. 检查硝化棉是否弄脏了

题2：小明在探究杠杆平衡条件的实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.

(1) 在整个实验过程中我们始终要做到的是，这样做的目的是.

(2) 若用钩码和弹簧测力计来做实验，有如图1所示的两种设计方案(a)和(b)，你会选择方案，理由是.

(3)若小明的实验操作如图1(c)所示，则他下面的操作是(可以增加器材).

图1

命题立意：考查教师对于演示实验的掌握情况.在“空气压缩引火仪”演示实验中，引导教师正确操作，使实验现象明显，便于学生观察，对于再一次迅速下压活塞柄的错误选项，提醒教师在课堂演示实验不成功时，应依据实验原理去查找问题所在，而不是继续重复原有的错误操作，并在多次不成功的情况下，用没有根据的理由或原因去搪塞学生，使实验的真实价值在教师的误操作中失去了.

在“杠杆平衡条件”演示实验中，是要辨析出方案(a)、(b)的本意，对不选择演示方案(b)的真正原因是由于弹簧测力计倒置使用，由于自身重力的影响，会加大实验的误差，不能用符合操作习惯、便于读数等非本质原因来解释；在(c)状态下,接下来的操作关键是不能改变测量状态，若重新设计去进行操作，或将弹簧测力计竖直放置，本质上改变了实验变量，在这一具体问题中，提醒教师不要将自己平时说在嘴上的“控制变量法”应遵循的原则全抛于脑后.

1.2.2课本分组实验的处理

题3：小明将一箱图书搬到楼上，小红想测定小明搬一箱图书所做功的功率，设计的测量步骤如下，其中多余的是().

A. 测出箱子的质量m

B. 测出楼梯的总长度L

C. 测出一楼到三楼的竖直高度h

D. 测出小明上楼所用的时间

E. 算出小明搬运箱子的功率P

题4：如图2所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S′是S经凸透镜所成的像，当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时(始终保持u>f)，像S′远离透镜移动的情况是().

图2

A. 沿平行主轴方向

B. 沿O与S′连线方向

C. 沿F2与S′连线方向

D. 沿F1与S′连线方向

命题立意：在“测搬书上楼的功率”和“凸透镜成像” 两个分组实验中，意在提醒教师在学生动手实验的过程中，要认真观察学生实际操作的全过程，仔细分析实验中存在的问题，及时给予指导，灵活处理学生实验中可能发生的各种情况.对于凸透镜成像实验中出现的当发光点沿平行于主光轴向凸透镜移动时，其像点的移动方向问题，考查的是如何在变化的量中寻找不变量的能力.

1.2.3基本实验方法的把握

题5：下列方法中，哪个不是处理实验数据的方法().

A. 逐差法B. 表格法

C. 图像法D. 控制变量法

题6：自制教具的主要步骤如下，请你按照正确的序号排列：.

A. 写说明书

B. 涂装画出标志

C. 使用设计好的方案和样品，选用材料试制

D. 明确制作目的和制作要领

E. 确定制作顺序

F. 试用，观察效果并进行改进

题7：在某次长度测量中，记录的数据为36500cm，其有效数字为四位，用科学计数法应该记录为( ).

A. 3.65×104cmB. 3.650×104cm

C. 3.6500×104cmD. 0.365×105cm

命题立意：基本实验方法的把握涉及“处理实验数据的方法”、“有效数字的记录”、“自制教具的步骤”三个方面，意在提醒教师关注实验的基本理论和基本方法，关于“自制教具的步骤”，试卷以条目列出，要求教师正确排序，指明自制教具这一实践活动，作为物理教师在教学活动中是不能缺失的.

1.2.4实验现象、故障分析与处理

题8：图3是一个电热器电路.电热丝、指示灯、开关构成串联电路，接在电源上，已知该电路中有一个元件断路，有一个元件短路，但不知道是哪两个元件有故障.今用一个校验电灯分别接在电路各处，得到下表所示的结果，由此可判断().

校验次数123456校验电灯接入点a、fa、bc、de、fa、dc、f发光情况正常发光不发光亮度较暗不发光亮度较暗正常发光

图3

A. 指示灯断路，开关短路

B. 指示灯断路，电热丝短路

C. 电热丝断路，开关短路

D. 开关断路，指示灯短路

图4

题9：有一个电学黑箱，箱面上有三个接线柱，如图4所示，在A、B和B、C之间各有一个电学元件，它们可能是电阻、二极管或干电池，用多用电表来判断一下各元件的种类.

在操作之前或操作之中，请思考下列问题：

(1) 在可能的三种元器件中，你首先应该判断的是，为什么？

(2) 如何利用多用电表区分是定值电阻还是二极管？

(3) 如果A、B和B、C之间各为一个电阻，三个同学用多用电表测得的结果是：

甲：RAB=10Ω，RBC=∝，开路；

乙：RAB=0，短路，RBC=156kΩ；

丙：RAB=10Ω，RBC=98kΩ；

准确值为RAB=10Ω，RBC=156kΩ，而这三个同学在测量时，读数都没有错误，请指出他们的问题可能出现在哪里？

命题立意： “电路故障分析”提供的是基本故障现象，要求教师能快速地进行处理；在 “电学黑箱”问题中，针对黑箱中可能存在的元器件，先判断出是哪一种？要求能正确判断.第二对判断电路是否正常工作的基本工具——多用电表，教师应会使用.

1.2.5给定器材进行实验设计

题10：给你塑料可乐瓶、易拉罐、橡皮泥、海绵、酒精灯、铁架台、水、水槽、锥子、蜡烛、火柴、漏斗，请用这些器材设计有关固体压强、液体压强、气体压强的三个实验，说明实验步骤、现象和结论.

命题立意： 考查教师对基本的实验步骤、实验现象、实验结论是否熟练掌握，实验结论的描述是否严谨.

1.2.6给定任务进行实验设计

题11：通常金属丝的电阻均会随温度的变化而变化.现在有一段金属丝，想测量它在0℃～100℃范围内电阻-温度特性，请你设计一个实验，画出实验装置示意图，并说明你的实验方案.

命题立意：考查教师对实验方案设计是否真正掌握.依据什么实验原理，选择什么实验器材，实验装置怎样，如何设计表格记录数据，怎样处理数据，怎样描绘R-t图像，得出什么实验结论等.

1.2.7指导学生进行实验

图5

题12：小明在学习了分子有引力后，做了如下实验：(1) 在一块塑料板的四个角各打一个小孔，用细线穿在四个小孔中将它水平吊起来，然后挂在弹簧测力计的下方.

(2) 用弹簧测力计测出塑料板的重力，然后将塑料板浸在水面(如图5)，缓缓地向上拉塑料板，可见弹簧测力计的示数逐渐增大，这说明分子间有引力.

试问：(1) 该同学所设计实验的不妥之处是.

(2) 请你写出改进实验的方法.

命题立意：考查教师指导学生进行科学探究活动的能力，即考查教师是否知道从实验原理开始分析，再分析探究方案的可行性、探究过程的合理性、实验误差的控制、得出结论的证据是否充分、有没有科学性错误、实际的操作有没有错误或缺失的地方，再提出改进建议.

1.2.8对于探究性实验的研究与实践

题13：现有器材如下：烧杯、试管、铁架台(含附件)、酒精灯、相同的温度计两只、水.用以上器材探究水沸腾的条件.

(1) 画出实验装置图.

(2) 写出可能观察到的现象并解释其原因.

题14：探究影响电流热效应的因素，有两个实验方案，甲方案利用自制量热器，乙方案利用火柴点燃法，装置如图6所示.对比两个方案，回答下列问题：

(1) 两个方案各是怎样比较通电导体产生热量多少的？

(2) 请你对两个方案的优缺点、注意点进行分析.

(3) 请你针对两个方案提出改进建议，或者设计出自己的新方案.

图6

命题立意：考查教师实验研究和实验教学的能力.内容涉及“探究水沸腾的条件”、“探究影响电流热效应的因素”两个实验.关于“探究水沸腾的条件”的实验，教师可能犯的错误是对探究目的、探究的内容不作思考，将其设计成观察水沸腾的实验，关键在于探究什么？如何探究？有的教师在学生不明白的情况下，简单说一句：“下面大家开始探究吧！”从而将一种有意义的学习演变成漫无目的的闹剧，可怕的是教师还自认为这样的课就是探究课.题14中提供了两个实验方案，要求教师比较两个方案的实验原理、优缺点，说出实验的注意点，对两个方案提出改进意见或设计出自己的新方案，该题涉及的考查点较多，主要考查教师对实验有没有研究的意识.

2　实际操作测试部分

2.1实验操作技能考核的命题思路

实验操作技能考核的命题设计依然是以国家课程标准为指针，从四个维度考查教师对实验操作技能的掌握情况.首先是常规实验的操作，要求规范、有序、正确；第二是自制实验仪器，让教师经历技术设计的过程，认识技术的意义，考查教师操作中的技术素养；第三是运用物理知识选择、分析和评价实验方案，寻找减小误差的途径，提出改进方法，考查教师对实验中出现的问题如何解决的能力；第四是在实验教学过程中，针对学生的疑问，选择适当的器材，设计合理的实验，通过演示或指导学生实验，帮助学生解惑，考查教师实验教学的能力.测试点的分布及具体要求见表2.

表2

2.2试题举例

实验一：探究海波的熔化、凝固特点

实验器材：烧杯、试管、酒精灯、铁架台、石棉网、水、海波、温度计、秒表.

实验要求：为探究海波的熔化和凝固过程中的特点，请利用桌上器材组装实验装置.设计表格，记录实验数据.进行实验并将实验数据记录在表格内，在方格纸中画出图像.

命题立意：考查教师对演示实验的操作规程是否掌握.实验前：精心设计，认真准备，确保实验成功.实验中：正确操作，注意示范，呈现的物理现象要足够明显，可见度要高.实验后：拆除装置，整理器材，陈述现象，激起学生思考.

实验二：自制平行光源、测定凹透镜的焦距

实验器材：小灯泡、干电池、凹透镜、凸透镜、光具座、光屏、刻度尺、胶带纸、剪刀.

实验要求：(1) 利用所给器材制作平行光源，制作好后举手示意.

(2) 利用自制的平行光源设计实验，测量凹透镜的焦距.

① 画出实验原理图.

② 按照实验原理进行实验，并将实验数据记录下来，利用测得的数据计算出凹透镜焦距.

命题立意：有些教学内容不是现成的教学仪器所能解决的，需要教师在不断的摸索中创造出更实用、更能体现新课程教学理念的实验教具.所以，自制教具、开发新的数字化实验仪器尤为必要，它是物理教师应具备的专业技能之一.本题意在让教师经历技术设计的过程，认识技术的意义，考查教师操作中的技术素养.

实验三：测未知电阻的阻值

实验器材：待测电阻、电流表、电阻箱、滑动变阻器、定值电阻(阻值已知)、干电池、单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线.

用伏安法测电阻是初中物理电学基本实验，由于电压表损坏，某同学重新设计实验，具体步骤如下：

(1) 按照图7连接电路.

(2) 闭合开关，将滑片移至a端，读出电流表示数为Ia.

(3) 将滑片移至b端，读出电流表示数为Ib.

(4) 利用表达式算出Rx=IaRab/(Ib—Ia).

图7

实验要求：(1) 请你就该同学实验的可行性以及可能产生的误差进行评价.

(2) 为减小实验误差，现利用所给器材设计实验，测出未知电阻的阻值，请画出电路图，设计出实验记录表格.

(3) 根据实验电路图从桌上器材中选择合适器材，连接实验电路.

(4) 进行实验并记录实验数据，计算出未知电阻阻值.

命题立意：考查教师运用物理知识选择、分析和评价实验方案，寻找减小误差的途径，提出改进方法的能力，考查教师解决实验中出现的问题的能力.

实验四：演示水的沸点与气压的关系、验证气压与温度的关系

实验器材：烧瓶、烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网、水、水槽.

实验要求：我们知道液体的沸点与气压有关，但学生并没有直观的认识，请你从以上器材中选出你需要的器材，演示水的沸点与气压的关系，说明需要观察的现象和实验结论.

学生对于以上的实验现象感到很新奇，但是也有学生思考后提出新的问题：液面上的气压是不是随温度的降低而减小了呢？

为了解决学生的疑惑，现在请你设计实验证明气体压强随温度降低而减小.除桌上器材外，如果你还需要其他器材，请你书面列出还需的仪器名称、规格及数量.

根据你选出的器材完成实验，说明需要观察的实验现象.

命题立意：实验教学中，教师设计开放的实验情景，让学生进行思考或动手实验，常常成为学生深入学习的推动力，本题意在要求教师在实验教学过程中引导学生积极思维，放开学生的手脚，使他们能发挥出最大的主观能动性.教师要融入到学生当中，与他们进行双向的交流，

针对学生在实验中出现的问题，采用提示和设疑的方法让他们自己动脑筋找出解决方案，促使学生掌握实验方法以及操作流程，提高实验操作技能，同时培养他们的独立思考能力.

[1] 王瑜.初中物理教师实验技能大赛后的思考[J].物理教师，2013，(8).

[2] 刘炳昇.中学理科实验教学指导初中物理分册[M].南京：江苏科学技术出版社,2012.

[3] 陶洪.物理实验论[M].南宁：广西教育出版社，1996.

①本文系江苏省实验教学研究第二期课题“中小学理科教师实验技能培训及考核的实践研究”(课题编号：s-y2014/0045)的阶段性研究成果.

名师简介：王瑜(1963—)，男，江苏姜堰人，《物理之友》编委，扬州市教育科学研究院副院长，扬州大学硕士生导师，主要研究中学物理教学.