关于高考物理学史试题功能的探讨
------从一道高考试题谈起
朱 行 建1.2 张 金 月2
1. 天津经济技术开发区教育促进中心 300457 2．天津师范大学教师教育学院硕士生 300384 2012年全国新课标卷物理选择题中有这么一道题。
伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是：
A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B.没有力作用，物体只能处于静止状态
C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动
高考考后，在本人执教的教育硕士（含应届生和在职教师）课堂中，对本题是否体现了新课程中“情感、态度与价值观”的目标，大家从不同的角度开展了激烈的讨论。
一、物理学史分析：
根据题目，我们可以看出本题考察的是物理学史上物理学家们关于惯性的研究。我们都清楚，在物理发展史上，惯性定律的提出是一个漫长而复杂的过程，是经过几代物理学家的共同努力，逐渐探索出来的。
最初亚里士多德提出力是维持物体状态的原因，没有力作用，物体只能处于静止状态。他的这一观点一直统治了人们两千多年，直到十七世纪被著名的物理学家伽利略利用理想斜面实验所推翻。
伽利略认为“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度可保持不变，不过这只能是在水平面上发生的一种情形，因为在向下倾斜的平面上已经存在一加速因素；而在向上倾斜的平面上则有一减速因素。由此可见，在水平面上的运动是永久的，因为如果速度是匀速的，它就不能减小或缓慢下来，更不会停止。”
[1]而B选项中的观点恰好是亚里士多德的观点，与伽利略的
理想斜面实验相矛盾，所以是错误的。
但对伽利略的惯性定律仔细分析可以发现，他的惯性是不彻底的，带有明显的“圆惯性”痕迹，他认为物体等速运动的路线是一个各部分一定和地心等距离的水平面，而不是直线。他在论及天体时认为，“只有静止和圆周运动用于维持宇宙秩序，天体圆周运动也是惯性”。由此可以看出伽利略地上的惯性是正确的，而天上的惯性是错误的。[2]而C选项正是伽利略的研究，所以是错误的。
开普勒在《行星运动的原因》中，认为惯性是一种与重量类似的东西，天体没有它就不会有一种力量使它们从所在的地方运动，他又认为凡是物质必须有惯性，只有惯性才能说明运动的差异。他写道:“惯性或对运动的反抗是物质的特性，它越强，在既定体积中的物质之量就越大”。[3]而题目中“惯性是物体抵抗运动变化的‘本领’”正是开普勒的研究，所以A是正确的。
在伽利略等人的研究基础上，牛顿经过大量的实验与理论研究，科学的阐明了力和惯性两个概念，正确解释了力与运动的关系，即力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。并归纳总结了伽利略等人的研究成果，从而概括出了牛顿第一定律，即惯性定律。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中对第一定律的表述为：“一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”。[4]牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。这样，我们根据牛顿的观点，知道当物体不受力的作用时，物体将保持原来的状态，即静止状态或者匀速直线运动状态，那么运动的物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动。所以选项 D是正确的。
一部分应届教育硕士认为，从以上的物理学史角度分析，本题只要知道惯性概念建立与发展的历史就不难作出正确解答，因此，本题考查的是记忆能力。
二、学生解答分析
考试过后，我们（另外一部分教育硕士）把本题给本地的一些学生做，通过与学生谈话，了解学生在解答本题时的想法。学生说，当他们读到题目中“早期物理学家关于惯性有下列说法”。很多同学就会想“早期”的物理学家有什么想法？都说过什么？他们通过大脑记忆就能立即判断B是错误的，D是正确的，而对A、C选项却不能立即作出判断，尽管高中物理教科书（人民教育出版社）中提到了“惯
性是物体抵抗运动变化的‘本领’”，但是，由于这一说法不流行，特别没有引起广大教师和学生的注意，学生没有留下深刻的记忆，故不能判断A选项是否正确的。至于C选项，由于教科书没有提及，学生就更不能作出判断了。由以上学生解答的过程角度分析，这一部分应届教育硕士认为本题考查的也是记忆能力。
三、试题特点分析
在职教育硕士认为，本题不是考查在惯性概念的提出中，有哪些物理学家提出过什么样的理论？而是判断关于惯性的说法中正确的是哪些？因此，完全可以根据对惯性知识的理解对A、C选项进行正确的判断，对于A选项，尽管已经忘记了教科书中的关于本选项的提法，但是，根据惯性的概念，惯性是物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，可以推理、理解为惯性是具有物体抵抗运动状态变化的性质。对于C选项，由于在圆周轨道上保持匀速率运动是需要合外力的，所以，根据牛顿第一定律可知，C选项是错误的。 显然，在对A、C选项进行解决时，学生经历了一定的思维过程，而不是记忆，这与2012年教育部考试中心颁发的《普通高等学校招生全国统一考试新课程标准物理科考试大纲》中惯性的考查为“理解”层次是一致的。从试题的特点可以知道，在问题解决的过程中，学生的心理产生了反映，这才是真正的体现了“价情感、态度与价值观”的考查目标。
四、物理学史试题功能
用物理学史实材料来进行“价情感、态度与价值观”的考查，
其题型与传统的题型有何不同？在教育测量学中，考试是一种测量工具，主要是通过对学生解决问题的心理外显的行为反映来衡量能力水平。因此用物理学史实材料来进行“价情感、态度与价值观”的考查就是要通过对一个问题在解决时，使其心理产生的“反映与领悟”来达到考查的目标，也就是试题设计必须让学生在解决问题时经历一定的过程，使学生的思维产生活动，这样才能使学生对“价情感、态度与价值观”有所体验。而传统试题的特点是罗列物理学史中物理学家发现、发明的物理规律，让学生判断哪个是正确的，这是一种记忆力的考查，不能使学生产生情感体验。显然，思维力和记忆力属于不同的认知过程，这就是这一题型与传统的题型的不同之处。
新课程实施以来，全国各地高考都命制了关于物理学史方面的试题，以体现新课程理念中“情感、态度与价值观”的考查。但是怎样用物理学史实材料来真正体现“情感、态度与价值观”的考查是需要我们不断的研究和探讨的。
参考文献：
[1]莫洪祥.论惯性定律的形成与发展[J].中学物理,2010(10）：64-65.
[2]顾江鸿,李克法.惯性、惯性定律的提出[J].中学物理教学参考,2003(9)：60-61. [3]韩春柏.惯性定律的历程[J].基础学科,2003增刊：78-80.
[4]贺诗荣.惯性定律新论[J].衡阳师范学院学报（自然科学）,2003(12):112-114.
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