高中国际班物理教学的几点思考

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1 ACT简介

ACT（American College Test）考试与SAT考试均被称为“美国高考”，它们既是美国大学的入学条件之一，又是大学发放奖学金的主要依据之一及对学生综合能力的测试标准.ACT考试包括四个部分：ACT数学、ACT英语、ACT阅读、ACT科学推理.其中ACT科学推理整合了高中物理、化学、生物、地理等四个自然学科.在ACT科学推理考试中一般共有7篇文章，每篇文章约有6道选择题.每篇文章字数在2000～3000左右，考试时间为35 min.其中涉及到物理方面的试题一般是有2篇，所占的比重还是比较大的.

2 ACT科学考试简析

我们对30道ACT物理试题进行了分析，发现试题的内容可能是实验的统计数据，要你根据统计数据得出一些规律；可能是对一个物理现象的几种科学理论的解释；也可能是直接给一个理论假设，要学生进行推理性判断.因此学生需要阅读大量相关的文字描述，表格和图表.这些科学信息往往以以下三种形式出现：

数据分析：要求学生理解，解读和评估各种图形和表格信息.

实验总结：要求学生对实验的设计进行理解、分析、解释，并对实验做出相对应的科学评估；

理论比较：给出两到三个对于一个科学现象不同的科学理论和假说，要求学生理解和评价.

这些内容看起来会让很多同学望而却步，不过答题并不需要广博的背景知识，因为题目中会给出了充分的解题信息，解题过程本身凭中学阶段的物理、化学、生物的基础就可以胜任.

在科学推理这部分中，取得最好的分数的人不一定是那些高中物理基础知识最扎实的人，而是最快最好的理解文中信息和基于这些信息对选项做出严格判断和推理的人.正确的解题方法和应试技巧应该以如何抓住题目的关键信息为指导，而大家所熟知的信息还有可能对学生造成误导.

3 ACT真题分析

接下来本文就以一道具有代表性的ACT科学推理考试物理真题及附带的6个问题为例，简要作一个分析，旨在让学生清楚地了解科学推理题目的基本解题思路，并思考如何在高中国际班开展物理教学？

An electrical circuit contained a 12-volt （V） battery， a resistor （a device that resists the flow of electricity）， a capacitor （a device that stores electrical charge and electrical energy）， a voltmeter （an instrument for measuring voltage）， and a switch， as shown in Figure 1.

有一个电路包含有一个电压为12 V的电源，有一个电阻（一种阻碍电流的流动的电子元件），一个电容器（一种储存电荷和电能的电子元件），有一个电压表（一种测量电压的器材），一个开关.如图1所示.

Some students studied the behavior of the circuit.

同学们用这个电路做了一些实验.

Experiment 1

The students used a 1× 107 ohm （？） resistor and a capacitor with a capacitance of 1 × 10-6 farad （F）. （Capacitance is a measure of the maximum amount of electrical charge and electrical energy a capacitor can store.） The capacitor was initially uncharged. At time zero， the students simultaneously closed the switch and started a stopwatch. At time zero and at 12 sec intervals thereafter， they recorded the voltage across the capacitor. Their results are shown in Table 1.

实验一.学生用一个阻值为1×107 Ω的电阻和一个电容为1 × 10-6 F的电容器（电容是指这个电容器所能储存的最大电荷和电能）做实验.把电容器放完电，此时学生立即闭合开关，按下秒表，每隔12 s记录一次电容器两端电压.实验结果如表一所示.

Experiment 2

Using the 1× 107 Ω resistor and several different capacitors， the students determined the length of time from when the switch was closed until the voltage across the capacitor reached 6 V. Their results are shown in Table 2.

实验二：学生用阻值为1×107 Ω电阻和不同的电容器进行实验.他们测量了不同电容器两端电压达到6 V所需要的时间，结果如表二所示.

Experiment 3

The students conducted the same procedure described in Experiment 2， except that they used a constant capacitance of 1 × 10-6 F and several different resistors. Their results are shown in Table 3.

学生按照实验二的方法重做了一遍实验，不同的是他们用了电容为1×10-6 F的电容器而阻值不同的电阻，结果如表3所示.

1. In Experiment 1， the time constant of the circuit was the time required for the voltage across the capacitor to reach approximately 7.6 V. The time constant of the circuit used in Experiment 1 was：

在实验一中，电路中电容器两端电压达到7.6 V所需要的时间是：

F. less than 12 sec.G. between 12 sec and 24 sec.

H. between 24 sec and 36 sec.J. greater than 36 sec.

2. If， in Experiment 2， a 1.5 × 10-6 F capacitor had been used， the time required for the voltage across the capacitor to reach 6 V would have been closest to：

如果在实验二中，用一个电容为1.5×10-6 F的电容器，那么这个电容器两端电压达到6V所需要的时间最接近于？

A. 4.2 sec.B. 7.0 sec.C. 10.5 sec.D. 15.0 sec.

3. The main purpose of Experiment 3 was to determine how varying the：

实验三的实验目的是为了说明什么？

F. battery's voltage affected the resistor's resistance at a given time.

G. capacitor's capacitance affected the time required for the voltage across the capacitor to reach a set value.

H. capacitor's capacitance affected the voltage across the battery at a given time.

J. resistor's resistance affected the time required for the voltage across the capacitor to reach a set value.

4. Based on Figure 1， to measure the voltage across the resistor only， which of the following circuits should one use？

根据图1可知，如果仅仅是要测量电阻两端电压，以下图示正确的是

5. Consider a circuit like that shown in Figure 1. Based on Experiments 2 and 3， the voltage across the capacitor will reach a given value in the shortest amount of time if the circuit contains which of the following capacitances and resistances， respectively？

假如有一个像图1一样的电路图，根据实验二和实验三，以下哪一组电阻和电容器中电容器两端电压达到6V所需的时间最短？

F. 0.1×10-6 F， 0.3×107 Ω G. 0.1×10-6 F，1.0×7 Ω

H. 1.2×10-6 F， 0.3×107 ΩJ. 1.2×10-6 F，1.0×7 Ω

6. Consider the following hypothesis： In a circuit arranged as in Figure 1 containing a battery， a capacitor， and a constant resistance， as capacitance increases， the time required to reach a given voltage across the capacitor increases. Do the experiments support this hypothesis？

如果有这样一个假设：有一个如图1一样的电路，有一个电源，一个电容器，一个定值电阻.如果电容器的电容增大，那么这个电容器两端的电压达到一定值所需的时间也增大.那么我们所做的实验中，哪个实验支持这个假设？

A. Yes； in Experiment 1， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage increased.

B. Yes； in Experiment 2， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage increased.

C. No； in Experiment 1， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage decreased.

D. No； in Experiment 2， as capacitance increased， the time required to reach a given voltage decreased.

这道ACT物理试题主要考察了以下高中物理知识点：电压表的使用，C=QU公式的理解与应用，Q=It公式的理解与应用，I=UR公式的理解与应用，控制变量法，最基本的推理能力.

（答案：1.A；2.C；3.G；4.A；5.G；6.B）

解答第1题只需要最基本的推理能力就行，根据表一中，我们可以看到，电压达到8.4 V所需的时间为12 s，所以，电压到达7.6 V所需的时间肯定是小于12 s，所以答案是A.

解答第2题也只需要基本的推理能力.实验二是采用了控制变量的方法，控制电路中电阻不变，改变电容器电容的大小，研究电容器两端电压增大到一定值所用的时间.根据表二中可知，当电容器的电容为1.2×10-6 F时，所需的时间为8.3 s，而且随着电容的减小而，所需的时间在减小.所以，当电容1.5×10-6 F为，时间必定小于8.3 s要大.则最接近的答案应该是C.

解答第3题只需要知道实验3运用了控制变量法即可，是控制电容不变，改变电阻，研究电容器两端电压达到一定值所需的时间.所以，答案是G.

第4题只是考察电压表的使用.要测量电阻两端电压，只需把电压表并联在电阻两端即可.答案为A.

解答第5题可根据表一和表二来推理.从表一和表二的信息我们可知道，当电容一定时，电阻越小，所需的时间越短；当电阻一定时，电容越小，所需的时间越短.但是，如果能利用公式：C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU，可知R越小，C越小，I越大，电容器两端的电压增加的越快.答案为G.

第6题是对在整个实验的基础上进行的一个设想.答案为B.

4 几点思考

从此题可以看出，ACT科学考试旨在考查学生的理解、分析、审视、推理和解决问题的能力，其他所涉及到的知识点难度不深，其内容要求只需达到国内物理新课程标准的“了解、认识”层面，极少部分内容可达到“理解、运用”层面.但是如果想要拿到高分，我们在日常教学中应从以下三个方面入手.

4.1 提高阅读速度

从试题来看，ACT考试的阅读量很大，要在35 min内，阅读完7篇文章，做完40道选择择题，这个阅读速度要非常快.而提高阅读速度可以从以下两个方面着手：

（1）注意物理专业词汇的积累.现在的物理教材，每一个物理量都有相对应的英文解释，例如：人教版必修1第10面，质点（mass point）参考系（reference frame）等.所以，在日常的物理教学中，任课教师应要求学生用一本笔记本用来记录物理专业词汇.并且随记随背.在高三参加第一次ACT考试之前，再把平时日程月累下来的专业词汇复习一遍.

（2）注意常见物理情景的英文描述的积累.很多物理情景不是简单的中英互译，而是它有自己的描述方式.例如：测量电阻的电压（measure the voltage across the resistor）；一辆汽车以100km/h的速度行驶在公路上（a car travelling on a road with a speed at 100km/h）；刹车（break were applied）等等.我们在做练习的时候要注意这些常见的描述积累.

4.2 打下扎实的物理基础

虽然ACT考试难度相比于高考来说简单的多，哪怕是相比于学业考试来说，也是简单的多.而且从我们分析的结果来看，ACT考试不会直接考公式的运用，它更多的是从实验或是实践的创造模型，要求学生运用物理知识进行解释、推理.因此，这要求我们的同学在读完题后有能够迅速的做出反映，知道这个题考什么知识点，用什么物理规律来解答最快.

例如上述题目中的第5题，如果没有C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU这些知识的积累，也能够通过科学推理得出答案，但是思考的时间会稍长.如果有C=QU，Q=It，I=UR，C=ItU这些知识的积累，那么我们只需要看完题目再看选项就知道答案.

4.3 注重实验

从我们分析的30道题来看，几乎所有的题目都来自于实验或是直接的生活经验，而且是用学生实验或是研究作为整个题目的背景.在普通高中物理教学中，我们应该充分利用现有条件，把分组的实验就分组做，能演示的实验就演示做，不能做的实验我们也可以充分利用网络资源，让学生看视频，查找资料看图片等了解这个实验，让学生能真正的体验实验的过程.特别注意实验过程中同学们所遇到的疑难，鼓励同学动手实验，引导同学提出问题，引导同学分析问题，指导同学解决问题.

以上几点就是作者在实践教学的一些感悟.