从小孔设计折射出物理教学真实的状况
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题目（2013年无锡中考26）晴天正午，小明与同学从树荫下走过，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图1所示.光斑形状与什么因素有关呢？光斑又是如何形成的呢？对此他们马上进行了探究.他们猜想光斑形状：
a.与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；
b.与树叶间空隙形状有关；
c.与树叶间空隙大小有关
（1）根据所学知识，可确定猜想a（选填“合理、不合理”） .
（2）为进行探究，他们制作了甲、乙、丙、丁四张带孔卡片，如图2所示.其中，甲、乙卡片中小孔的尺寸均为3 mm， 甲、丙、丁卡片中大孔的尺寸均大于2 cm，且丙、丁卡片中大孔尺寸相同.在进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光透过卡片上的孔，观察纸面上出现的光斑形状.
若让你在甲、乙、丙、丁四张卡片中选择一张卡片来证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，应选择卡片.
在探究“光斑形状与树叶间空隙大小有关”时，小明选择甲卡片进行实验探究，发现白纸上得到四个圆形光斑，由此得出“光斑形状与树叶间空隙大小无关”的结论，这结论（选填“可靠”或“不可靠”）.若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在虚线框内画出孔的形状.
（3）通过探究，他们得到了以下结论，其中错误的是
A.通过小孔形成的圆形光斑是像，通过大孔形成的光斑不是像
B.小孔形成的光斑与小孔形状无关，大孔形成的光斑与大孔形状有关
C.小孔和大孔所形成的光斑，其大小均与孔到地面的距离有关
D.不管光斑是不是像，他们都是由光的直线传播形成的
答题情况反馈：
（1）正确解法：针对“猜想光斑形状与树叶形状有关，光斑是树叶的影子”大多数学生选填不合理（光斑是光照射形成，而影子是光被挡住的区域）
错解汇总：①少数学生选填合理，显示这部分学生对光的直线传播原理形成影子过程不甚理解或者已经和小孔成像的知识点相互混淆、遗忘.②部分学生的答案莫名其妙、答非所问――填C、其中一些学生是在答题卡上将答案次序前后颠倒，另外一些学生审题不清，没有看清要求――要求判断猜想a是否合理、甚至部分学生没有看括号里内容――选填“合理、不合理”，而是根据平时复习训练的习惯，主观、理所当然地认为要选择一至两个合理的猜想；显示平时探究类活动设计过程过于单一、流于形式，没有重视思维活动，探究能力的培养，使学生形成了思维定势，缺乏根据要求随机应变的意识.
（2）填空一
正确解法：部分学生选用丙卡片，考虑的依据：1.要证实“光斑形状与树叶间空隙形状有无关系？”， 卡片上必须存在不同形状的空隙以便进行实验比较、验证，只能在乙、丙两张图片中选择.2.根据学生的知识储备――小孔成的像和小孔的形状无关、要证实“光斑形状与树叶间空隙形状有无关系？”，必须选择大孔，从而排斥乙卡片.
错解汇总：①部分学生选择甲卡片，错误原因有二：一是审题草率，对树叶间空隙大小理解有误，认为只有甲卡片上圆与圆之间间隙不同，而树叶间空隙应该为孔；二是审题不清，没有看清题意――证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，需要改变空隙形状.②部分学生选择乙卡片或者同时选择乙、丙两卡片，该部分学生知道要证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，需要改变空隙形状；但没有联系小孔成像的形状和小孔无关这个知识点，甚至已经遗忘.③少数学生选择丁卡片，学生可能知道要证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，需要改变空隙形状，为进行对比实验，利用三角形小孔和树叶间空隙作对比，但没有考虑需要多次实验才能使结论具有普遍意义.
填空二
正确解法大多数学生选填不可靠，考虑太阳通过小孔成的像为圆形小光斑，如果选择圆形孔探究“光斑形状与树叶间空隙大小无关”，太阳光通过大孔成的像和太阳的形状相同，因此小孔形状必须将排斥圆孔，显示学生了解部分圆形光斑是太阳的像.
错解汇总少数学生选填可靠，学生错误原因是学生选填时没有考虑部分圆形光斑是太阳的像，大孔形状必须将排斥圆孔，或者在学生记忆中没有圆形光斑是太阳的像这样的印象.
作图（设计带孔的卡片，探究“光斑形状与树叶间空隙大小有关”）
正确解法（1）少数学生设计的带孔卡片给出了标准答案如图3所示：①考虑部分圆形光斑是太阳的像，孔形状必须将排斥圆孔；②探究”光斑形状与树叶间空隙大小有关”，必须改变孔的大小，图像大小体现明显差别；同时考虑孔的形状可能影响光斑形状，需要控制孔的形状为同一种形状；③为了使探究结果具有普遍性，要使用带有不同形状孔的组别进行实验.
（2）部分学生既具有以上优点，还能充分考虑卡片上小孔的布局，在有限的纸张上合理布局，设计出符合要求的卡片，如图4、图5、图6所示.
（3）部分学生设计的孔完全出乎阅卷者的意料，体现出学生的创新意识，批阅此类设计对阅卷者是一种享受，给阅卷者留下了深刻影响，譬如利用制图板上的大小圆将孔制成形状相同、大小不一的白玉兰状，如图7；譬如利用平行线将孔制成形状相同、大小不一的三角形，并且组合成树冠形，体现出一定的美感、艺术性，并且实践操作性好（图8）.
④部分学生设计的带孔卡片既在虚线框内画出了孔的形状，又配以简练的文字说明；设计过程、意图显得更加直观明了.
错解汇总：
①部分学生设计的孔形状为圆、椭圆（带圆形大孔的的卡片只要不正对太阳光，有一定倾斜，在地面上像为椭圆），太阳的像为圆形；对探究“光斑形状与树叶间空隙大小有关”和“小孔成像”出现相互干扰.
②部分学生设计的孔能够考虑避免圆形，在控制形状相同时力图使图像体现出明显大小的差别，但由于图像如此复杂，如图9、图10等所示往往在实际操作（画图、剪切）时难以保证孔的形状不发生了改变；这部分学生没有体会到命题者的意图，题目中展示孔的形状（正方形、等边三角形、菱形）相对简单，便于控制形状不变，显示学生在平时教学中此类实践活动比较少，缺乏来自实践的体验.
③部分学生设计的孔充分考虑了形状、大小关系，而且考虑了孔在纸上的布局，但是如图13、图14所示，把几个孔剪下来，几个孔相互贯通，成了一个孔，如图13几个正方形和卡片的边缘重合，剪下来后，卡片上找不到孔，这部分设计孔没有充分联系实际操作，有纸上谈兵的感觉.
④少数学生设计的孔采用长方形，如图14所示，缺陷是改变大小时长宽没有按比例放大，数学上相似性原理在设计中没有得到很好的体现，不能控制形状相同.
⑤少数学生设计的带孔卡片莫名其妙，如图15所示，错误原因是审题草率，对树叶间空隙大小理解有误，认为卡片上正方形与正方形之间间隙不同，应该剪取那一部分孔模糊不清；更谈不上控制孔形状不变.
（3）正确解法：部分学生选填B（小孔形成的光斑与小孔形状无关，大孔形成的光斑与大孔形状有关），这部分学生知道小孔成像相关知识点；在知道大孔和小孔成像不同，同时利用太阳光是平行光的知识点就可以推理大孔形成的光斑形状和大孔形状有关；或者联系生活经验（譬如太阳光通过窗户形成的光斑和窗户形状有关）直接判断.
错解汇总①少数学生选A，这部分学生小孔成像和大孔成像的差别不甚了解，平时对树荫下的光斑是否是像未做过思考，也未能联系生活经验、题目提供的有效信息作合理推导、判断.②很多学生选C， 这部分学生未能从课堂的实践活动得到“光斑形状和大孔形状有关”的知识，对通过小孔和大孔形成的光斑的差别不清晰；同时又不能联系生活经验，譬如太阳光通过窗户形成的光斑和窗户形状有关；甚至利用太阳光是平行光的知识点画光路图就可以推理大孔形成的光斑形状和大孔形状有关.③极少学生选D，这部分学生对通过小孔和大孔形成的光斑的差别不清晰，未能应用各类知识、利用光的直线传播分析出大孔、小孔为什么成像不同.
综上所述，整个题目的难度系数约为0.52，均分为3.15分，得分率偏低.原因为初三复习不重视实验探究，不重视教材变化――初二书本上新增加的综合实践活动在初三复习中未重新展开；初三探究实验的开展当然不仅仅是简单的重复，而应该是将知识、方法、激发学生向往探究的情感相结合；书本上部分在原有基础上改进的实验，我们可以优先的选择，将知识技能、方法过程、甚至情感等融合在一起，达到整体构建的教育目的.在今后的复习教学的实验探究可以选择新型实验探究或在原型基础上进行改进的实验探究，从而防止学生通过结果逆向了解探究过程，从而培养学生良好的物理素养.