杭慶祥

（江寧高級中學，江蘇 南京 211100）

創(chuàng)新型人才應具有的核心要素包括問題意識、批判精神、發(fā)散思維和探究能力.2013年高考物理命題切合新課程，出現(xiàn)了不少有利于中學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的好題.

1 真實問題、問題意識

問題是思維的動力，創(chuàng)新精神的基石.強化學生的問題意識是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的起點，而問題情境又是激發(fā)和培養(yǎng)學生的問題意識的立足點.美國著名哲學家、教育家杜威非常重視思維能力的培養(yǎng)，他認為“思維就是明智的學習方法”，認為教學法的要素和思維的要素是相同的.這些要素是：“第一、學生要有一個真實的經(jīng)驗情境，要有一個對活動本身感興趣的連續(xù)的活動；第二、在這個情境內(nèi)部產(chǎn)生一個真實的問題，作為思維的刺激物；第三、……”.真實的經(jīng)驗情境和真實的問題往往切合了學生情感體驗，容易激活學生的心理需求和學習動機，從而激發(fā)問題的產(chǎn)生和問題的解決.2013年高考物理試題中，不少試題貼近學生生活，來源于真實問題.這對學生問題意識的形成，解決問題能力的提升和日常物理教學的導向都是大有裨益的.

例如，2013年高考四川理綜物理第9題，如圖1.本題是一個生活中學生感同身受的真實問題，非常好地聯(lián)系了生活和物理.（1）若此時前方C處人行橫道路邊等待的行人就搶先過馬路，卡車司機發(fā)現(xiàn)行人，立即制動，卡車受到的阻力為3×104N.求卡車的制動距離；（2）若人人遵守交通規(guī)則，該車將不受影響地駛過前方斑馬線邊界CD.為確保行人安全，D處人行橫道信號燈應該在南北向機動車信號燈變黃燈后至少多久變?yōu)榫G燈？”.圍繞真實的需要展開，這些都會激活學生創(chuàng)造性解決問題的潛能.

圖1

又如，2013年高考全國新課標理綜Ⅰ卷第21題，這是一個圍繞“殲15”艦載機在“遼寧號”航空母艦上著艦展開的問題，如圖2.

圖2

這是一個學生感興趣又新奇的問題，容易調(diào)動學生的責任感和使命感，自然容易調(diào)動創(chuàng)造性解決問題的信念和潛能.

圖3

再如，2013年高考浙江理綜卷第16題.與通常觀察到的月全食不同，小虎同學在2012年12月10日晚觀看月全食時，看到整個月亮是暗紅的.小虎畫了月全食的示意圖如圖3所示.并提出了如下猜想，其中最為合理的是

（A）地球上有人用紅色激光照射月球.

（B）太陽照射到地球的紅光反射到月球.

（C）太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球.

（D）太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋.

2013年高考物理試題中有許多這樣聯(lián)系實際、貼近學生生活的真實問題.這樣的試題的不斷出現(xiàn)除了對學生的問題意識、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)起積極作用外，一定會使中學物理教學中偏題、怪題不斷減少.

2 批判精神

美國的《2012中國SAT考試年度報告》顯示，參加美國高校入學考試SAT的中國高中生中，只有不到7%的人成績達到1800分“及格線”，而達到美國優(yōu)質(zhì)大學普遍要求的2000分以上成績的更是只占2%.國家基礎(chǔ)教育課程教材專家夏谷鳴分析了中、美兩國的高考內(nèi)容后指出，這是由于中國的教育缺乏對批判性思維的訓練.實際上，批判性思維的訓練是我國中學物理教學的短板.2013年高考物理試題中出現(xiàn)了一些考查學生批判性思維的好題.

本題的指導性意義不在于進行了批判性思維的要求的呈現(xiàn)，而在于對中學物理教學有一個明確的導向.歷史上電子是湯姆孫發(fā)現(xiàn)的并于1906年獲得了諾貝爾物理學獎，但早在1890年，英國的舒斯特和德國的考夫曼均做過和湯姆孫相同的實驗，甚至得到了精度度更高的結(jié)果，但他們不能打破原子是物質(zhì)組成最小單位的信條，與科學的發(fā)現(xiàn)失之交臂.科學的發(fā)展史告訴我們，真理總是相對的，學術(shù)沒有權(quán)威.如果不能質(zhì)疑和批判，我們永遠不可能是創(chuàng)新者、創(chuàng)造者.誠然，中學物理教學中如何進行批判性思維的訓練還有待研究.

3 探究能力

“沒有探究，就沒有科學.倡導科學探究，注重科學探究質(zhì)量”.這是新課程標準所強調(diào)的，自然應在高考試題中體現(xiàn)，而且，體現(xiàn)的方式也是多樣的，有理論的探究，也有實驗的探究.

例如，2013年高考北京理綜第24題，所考查的是學生理論上的探究能力.

對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì).

（1）一段橫截面積為S、長為l的直導線，單位體積內(nèi)有n個自由電子，電子電荷量為e.該導線通有電流時，假設自由電子定向移動的速率均為v.

（a）求導線中的電流I；

（b）將該導線放在勻強磁場中，電流方向垂直于磁感應強度B，導線所受安培力大小為F安，導線內(nèi)自由電子所受洛倫茲力大小的總和為F，推導F安＝F.

（2）正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量.為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略；其速率均為v，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變.利用所學力學知識，導出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系.

（注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題時做必要的說明）

又如，2013年高考浙江理綜第15題，2013年高考全國新課標理綜Ⅰ卷第14題，所考查的則是學生對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的歸因和推理能力.

（2013年高考浙江理綜第15題）如圖4（a）所示，磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應電動勢.其E-t關(guān)系如圖4（b）所示.如果只將刷卡速度改為v0／2，線圈中的E-t關(guān)系可能是圖5中的

圖4

圖5

（2013年高考全國新課標理綜Ⅰ卷第14題）圖6是伽利略1604年做斜面實驗時的一頁手稿照片，照片左上角的3列數(shù)據(jù)如表1.表中第2列是時間，第3列是物體沿斜面運動的距離，第1列是伽利略在分析實驗數(shù)據(jù)時添加的.根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，伽利略可以得出的結(jié)論是

圖6

表1

（A）物體具有慣性.

（B）斜面傾角一定時，加速度與質(zhì)量無關(guān).

（C）物體運動的距離與時間的平方成正比.

（D）物體運動的加速度與重力加速度成正比.

中學物理教學中，實驗的基礎(chǔ)性地位耳熟能詳，探究式教學的課改要求常掛嘴邊，但升學壓力的巨大，探究過程常常被簡化，實驗常常被省略的短平快教學現(xiàn)象仍然很普遍.高考試題中強化實驗的考查，強化學生探究能力的考查仍然是十分必須的.

4 發(fā)散性思維

科學的本質(zhì)是創(chuàng)新，而創(chuàng)造性思維的主要形式是發(fā)散性思維.中學物理課堂教學應是創(chuàng)造性思維——發(fā)散性思維訓練的主陣地，這又與高考試題對發(fā)散性試題的考查脈脈相通的.2013高考物理試題中出現(xiàn)了一些考查發(fā)散性思維的好題.

圖7

（2013年高考上海卷物理第28題）如圖7，在半徑為2.5m的光滑圓環(huán)上切下一小段圓弧，放置于豎直平面內(nèi)，兩端點距最低點高度差H為1cm.將小環(huán)置于圓弧端點并從靜止釋放，小環(huán)運動到最低點所需的最短時間為___________s，在最低點處的加速度為____________m／s2.（取g＝10m／s2）

本題的精妙之處在于題干簡明，問題清晰，但因為問題的情境曲面是圓弧而非斜面使學生對時間的求解陷入了困境.學生必須利用題目所給的條件：“光滑”、“r?H”，利用發(fā)散性思維，快速聯(lián)想到這是一個等效的單擺，問題迎刃而解.

圖8

又如，2013年高考安徽理綜第20題.如圖8所示，xOy平面是無窮大導體的表面，該導體充滿z＜0的空間，z＞0的空間為真空.將電荷為q的點電荷置于z軸上z＝h處，則在xOy平面上會產(chǎn)生感應電荷.空間任意一點處的電場皆是由點電荷q和導體表面上的感應電荷共同激發(fā)的.已知靜電平衡時導體內(nèi)部場強處處為0，則在z軸上z＝h／2處的場強大小為（k為靜電力常量）

這是安徽高考理綜物理選擇題的壓軸題，有相當?shù)乃季S深度.由于感應電荷分布的復雜性，本題的求解只能用特殊方法.一些同行給出了“鏡像法”、“對稱法”和“排除法”求解此題的思路，但一個根本問題沒解決，這就是：為什么在z＞0的空間，感應電荷激發(fā)的電場相當于是在z軸上z＝-h處，-q的點電荷發(fā)出的？實際上，由“已知靜電平衡時導體內(nèi)部場強處處為0”的條件可以設想，在z＜0的空間，感應電荷激發(fā)的電場一定相當于是在z軸上z＝h處，-q的點電荷發(fā)出的；這里發(fā)散性思維的運用不可或缺.

5 實踐能力

實踐能力也是學生創(chuàng)造能力的重要方面，但在高考題中考查學生的實踐能力是很難的一件事.我們欣喜地看到，2013年高考物理試題中出現(xiàn)了一些考察學生實踐能力的奇葩.

圖9

例如，2013年高考上海卷物理第13題.如圖9，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行.用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖像是圖10中的

圖10

本題設計的絕妙之處在于，不親身經(jīng)歷實驗，很難通過理論推導和分析得到正確的答案，這也倒逼中學物理教學必須按要求開齊、開足實驗，并且讓學生動手實驗.

圖11

又如，2013年高考江蘇卷物理第5題.水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等.碰撞過程的頻閃照片如圖11所示，據(jù)此可推斷，碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能約占碰撞前動能的

（A）30%. （B）50%.

（C）70%. （D）90%.

不知命題專家的本意是否是把它當做一道實驗題來命制的，但實驗技能較好的學生確實可以用刻度尺測量圖中碰撞前后小球的間距，通過簡單的計算求得正確結(jié)果的.這大大降低了試題的難度，考查了學生的實踐能力.當然，本題也可以根據(jù)彈性碰撞和完全非彈性碰撞的知識計算出系統(tǒng)損失能量的極限，得到正確答案.

創(chuàng)新型人才應具有的核心要素包括問題意識、批判精神、發(fā)散思維和探究能力.2013年高考物理命題切合新課程，出現(xiàn)了不少考查學生創(chuàng)新精神和能力的試題，一定會對中學的創(chuàng)新教育產(chǎn)生積極影響.