“丑小鸭”是如何变成“白天鹅”的——山西中考物理试题命题点滴感悟
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2021年山西省初中学业水平考试（以下简称“山西中考”）物理试题第20题是以“空气质量检测仪”为情境，命制的一道有山西特色的单项选择题。之所以说有“山西特色”，是因为在历年来的山西中考物理试卷中，最后一道选择题考查的通常是动态电路。
一、命题过程中的技术性
根据山西中考物理的命题要求，命题组以落实“立德树人”的根本任务为目标，基于课标标准，山西中考命题“一核·六维·四手段”理论体系，结合山西中考历年对“动态电路”的考查要求，确定“动态电路”考查题型为客观题，并制定该题的多维细目表，然后开始命制试题，命题技术操作流程如下表。
“动态电路”命题技术操作流程 | |
命题流程 | 内容要求 |
命题立意 | 立德树人、课程标准、山西中考命题“一核·六维·四手段”理论体系。 |
测量目标 | 知道电流、电压。理解欧姆定律和电功率。 |
试题情境 | 践行社会主义核心价值观、真实任务情境、学科素养。 |
问题设计 | 在真实任务情境中，考查获取信息，分析解决实际问题的能力。 |
二、试题命题过程
学生在学习、生活中，总会遇到各种各样有关动态电路的情境，但并不是所有情境都能用来命题的。命题人在选取情境素材后，要对情境素材进行加工，使情境更加接近学生实际生活，鉴于此，我们以学生在家庭中常见的“电子体重秤”为情境进行命题。
（一）初稿试题
如图甲是小梦家的电子体重秤，其电路工作原理图如图乙所示。电源电压恒定，电阻R0是定值电阻，R是压敏电阻，其阻值随人体质量的增大而减小。下列说法正确的是
A．电子秤显示器相当于一个电压表
B．人体质量越大，电子秤示数越小
C．人体质量越大，电路中消耗的电功率越大
D．电路中的电阻R0不起作用可去掉
【答案】C
初稿研磨 | |
试题情境 | 家庭生活中常见的电子体重秤。 |
测量目标 | 1、判断电子秤显示器，分析电流、电功率变化； 2、理解欧姆定律和电功率。 |
试题优点 | 1、试题情境源于家庭生活，设问和情境融合度高； 2、考点设置符合课程标准和初中学业考试的要求。 |
试题不足 | 1、从整份试卷看，作为客观卷压轴题，难度偏低，区分度小； 2、试题重知识考查，轻能力考查。 |
难度系数 | 约为0.85 |
改进建议 | 适当增加试题难度，考查学生获取信息的能力。 |
【研磨过程】
在研磨初稿试题过程中，命题人在乘电梯上、下楼过程中，常因超员超载，电梯发出超载提示声音。受此情境启发，命题人决定将“电子体重秤”改为“电梯超员超载压力感应报警器”。
（二）二稿试题
小梦学习小组设计了一种预防电梯超员超载的压力感应报警器，当电梯内因超员对底部压力超过一定值时，电路发出报警声音，提醒人们此时电梯已超载，其工作电路原理图如图甲所示，图中的报警器由电流表改装而成。电源电压保持3V不变，定值电阻R0为5Ω，压敏电阻R随所受压力F的变化图像如图乙所示，当压敏电阻R所受压力达到10N时，报警器开始发出报警信号，则此时
A．电流表的示数为0.25A B．压敏电阻R的阻值是7Ω
C．电阻R0消耗的实际功率为0.45W D．电路消耗的实际功率1.5W
【答案】C
二稿研磨 | |
试题情境 | 电梯超员超载压力感应报警器。 |
试题优点 | 1、情境源于现实生活，命题角度新颖，设问与情境融合度高； 2、考查从图像中获取信息的能力，分析解决实际问题。 |
试题不足 | 1、试题各选项间彼此不独立，选项相互重叠； 2、没有很好体现“立德树人”的根本任务。 |
难度系数 | 约为0.60 |
改进建议 | 试题情境应融入时代元素，践行社会主义核心价值观。 |
【研磨过程】
在对二稿试题打磨过程中，一则公益电视广告引起了命题人的关注，广告内容是“光盘行动，彰显文明……”。于是，命题人又决定将“电梯超员超载压力感应报警器”改为“光盘仪”，使其更加显现育人目标。
（三）三稿试题
“光盘行动，彰显文明”。为弘扬中华民族勤俭节约的传统美德，某校向全校师生发出倡议，做“光盘行动”的实践者，为此，小梦学习小组的同学们为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”。餐盘放在载盘台上，若餐盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，即当通过电路的电流达到0.03A时，人一旦离开餐桌，提示器就会发出声音，其工作原理电路图如图甲所示。电源电压为3V不变，定值电阻R0＝50Ω，传感器R的阻值随载盘台所载食物的质量变化关系如图乙所示（空餐盘的质量为100g）。对该电路分析正确的是
A．传感器电阻R1的阻值随载盘台所载食物质量的增加而减小
B．载盘台所载食物的质量越多，电路中的电流越小
C．当提示器发出声音时，载盘台所载食物的最小质量是100g
D．载盘台所载食物的质量为100g时，R2消耗的实际功率为3W
【答案】D
三稿研磨 | |
试题情境 | 小梦学习小组为自助餐桌设计的“光盘仪”。 |
难度系数 | 约为0.60 |
试题优点 | 1、试题立意高远，结合社会热点选材新颖，设问与情境水乳交融； 2、弘扬中华民族勤俭节约的传统美德，弘扬主旋律，传递正能量； 3、试题难易适中，若干选项设问由易到难，且有一定的梯度。 |
试题不足 | 试题不一定符合真实生活情境。 |
改进建议 | 一道好题的命制与命题人的眼界有关，一道好题不是凭空想出来的，需要经过生活的检验，要符合生活实际。 |
【研磨过程】
在对三稿试题打磨过程中，命题人又提出了这样的问题。当“光盘仪”发出声音时，载盘台所载食物的质量最小为50g，也就是说，当载盘台上剩余食物的质量达到50g时，人一旦离开餐桌，提示器就会发出声音。假如你吃火锅，剩余的汤；或当你听吃大鱼块时，在载物盘内剩余鱼骨和汤的质量超过50g时，符合光盘要求吗？面对质疑，如何对试题进行修改，使试题更加真实？命题人在收看中央电视台“天气预报”节目时，听到了这样的声音：“XX城市，空气质量优；XX城市空气质量为轻度污染。”围绕天气预报，大家提出了这样一些问题：空气质量的等级是根据什么数据划分的？
命题人查阅相关权威资料后，发现空气质量等级是根据空气质量指数划分的，得到空气质量等级与空气质量指数的对应关系如下表：
空气质量等级与空气质量指数关系 | ||||||
空气质量等级 | 优 | 良 | 轻度污染 | 中度污染 | 重度污染 | 严重污染 |
空气质量指数K | 0～50 | 51～100 | 101～150 | 151～200 | 201～300 | ＞300 |
如何将空气质量指数与某一物理量气敏电阻建立一种关系？这是将将生活问题转化为物理问题的关键。
命题者反复思考，进行了多次的数据分析，最终确定气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的数学关系式为R＝6×103Ω/A。
将上表中的空气质量指数K，代入函数关系式R＝6×103Ω/A中，分别计算得出不同的空气质量指数K，对应的电阻R的值。
气敏电阻R的阻值与空气质量指数K之间的关系 | |||||
空气质量指数K | 0～50 | 51～100 | 101～150 | 151～200 | 201～300 |
电阻R的阻值 | 0～120 | ？～60 | ？～40 | ？～30 | ？～20 |
画出气敏电阻R的阻值与空气质量指数K之间的关系图像，如图乙所示。一道完整的试题就这样在反复研磨中形成。
三、典型试题欣赏（2021山西·20题）
空气质量指数是确保实现碧水蓝天的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数划分的。如图甲是环保项目性学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图，用电流表显示空气质量指数。电源电压18V保持不变,定值电阻R0的阻值为100Ω，气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是
空气质量指数K | 0～50 | 51～100 | 101～150 | 151～200 | 201～300 | ＞300 |
空气质量等级 | 优 | 良 | 轻度污染 | 中度污染 | 重度污染 | 严重污染 |
A.气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而增大
B.空气污染的程度越小，电路中的电流越大
C.电路中电流为0.1A时，对应的空气质量等级为良
D.当空气质量指数为300时，R0消耗的电功率为2.7W
四、命题感悟
本题以实现“碧水蓝天”为情境，将空气质量问题与社会实践活动有机结合，是本题的一大亮点。本题在不断的修改过程中，电路原理图基本保持不变，考查的课程标准要求内容不变。而发生变化的是命题的立意，从以上变化中可看出，试题立意逐渐由知识立意向能力立意，再向素养立意的转变过程。本题考查了学生的电路分析能力、从表格和R－K图像提取信息的能力、科学思维能力和计算能力。同时引导学生树立保护环境和可持续发展的意识，培养学生的科学态度与责任。
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