透過(guò)高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題看物理核心素養(yǎng)的考查與培養(yǎng)

林志強(qiáng)

摘 要：高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面的內(nèi)容。圍繞核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、物質(zhì)觀念與應(yīng)用、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)。文章從高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題分析入手，探討電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要作用。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);高考;電學(xué)實(shí)驗(yàn);核心素養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2020）22-0114-02

眾所周知，高中物理的學(xué)習(xí)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要模塊，是物理教學(xué)中的主要內(nèi)容之一，也是高考物理考查的一個(gè)核心內(nèi)容。新課程改革的開(kāi)展又在物理學(xué)科中添加了很多社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)方面的知識(shí)，所以高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題既是物理學(xué)科考查的重要內(nèi)容，又有著開(kāi)放、新穎、創(chuàng)新的命題特點(diǎn)，是高考物理試題中的一顆最耀眼的星星。經(jīng)過(guò)對(duì)多年高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的分析，筆者深深體會(huì)到考題設(shè)計(jì)者對(duì)物理核心素養(yǎng)的深刻理解，以及設(shè)計(jì)題目時(shí)對(duì)各個(gè)核心素養(yǎng)要素考查的準(zhǔn)確定位。以2018年高考理綜全國(guó)卷1第23題為例，本題通過(guò)探究熱敏電阻的溫度特性，來(lái)考查等效替代法測(cè)電阻的原理、儀器的使用、讀數(shù)以及利用圖象處理數(shù)據(jù)的能力。下面筆者就圍繞高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，通過(guò)分析來(lái)總結(jié)對(duì)核心素養(yǎng)的考查點(diǎn)。

一、考查科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

本題在一開(kāi)始并沒(méi)有說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理，只有通讀全題后才能弄清楚實(shí)驗(yàn)原理，真正理解題中所述實(shí)驗(yàn)操作步驟的目的，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。題目篇幅比較長(zhǎng)，需要考生耐心通讀全文，第一遍粗讀，第二遍細(xì)讀，通過(guò)上下文的整體銜接，把握實(shí)驗(yàn)的原理。如果考生還沒(méi)有看清楚題目就急于做題，必然導(dǎo)致思路不清或者理解錯(cuò)誤而解題失敗，更有甚者被題目的長(zhǎng)度所迷惑，直接放棄了本題。所以本題一開(kāi)始就從審題這一基本環(huán)節(jié)很好地考查了學(xué)生的核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這一要素，俗話說(shuō)“態(tài)度決定一切”，一道題的解答也只有在認(rèn)真、科學(xué)、有責(zé)任感的基礎(chǔ)上才能有成功的可能。本題給物理教學(xué)的第一個(gè)啟示，就是教師在課堂上為學(xué)生解答一道題目時(shí)切不可急功近利，省略了審題、挖掘題目關(guān)鍵條件這一重要步驟，而應(yīng)該教會(huì)學(xué)生細(xì)致審題，注重關(guān)鍵條件的理解，這樣才能選擇正確的物理原理進(jìn)行列式求解。

二、考查科學(xué)思想與創(chuàng)新

本題考查的實(shí)質(zhì)是等效替代法在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作流程的介紹，要求學(xué)生抓住開(kāi)關(guān)S2切換到1、2兩接點(diǎn)前后，通過(guò)R2的調(diào)節(jié)使兩次電壓表的讀數(shù)相同的物理意義，并結(jié)合閉合電路歐姆定律的理解，得出電阻R2與RT的阻值相等的結(jié)論，從而認(rèn)識(shí)到對(duì)RT的阻值測(cè)量是由電阻箱的讀數(shù)得到的。這一原理的考查也是本題的核心內(nèi)容，其不同于常規(guī)的伏安法測(cè)電阻，不僅在實(shí)驗(yàn)器材上有明顯不同，實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)單明了更是其主要特點(diǎn)，同時(shí)還有一個(gè)最重要的優(yōu)點(diǎn)，即沒(méi)有因電表的內(nèi)阻影響而產(chǎn)生的測(cè)量系統(tǒng)誤差（例如“外小、內(nèi)大”：伏安法測(cè)電阻時(shí)，電流表外接測(cè)量系統(tǒng)誤差偏小，電流表內(nèi)接測(cè)量系統(tǒng)誤差偏大）。這一內(nèi)容很好地考查了物理核心素養(yǎng)的科學(xué)思想與創(chuàng)新這一要素，筆者認(rèn)為這是最重要的考查要點(diǎn)，也給物理教學(xué)帶來(lái)了重要的啟示，即教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，除了介紹課本中的基本實(shí)驗(yàn)原理以外，也應(yīng)該重視創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法的探討，并且從實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差分析的角度對(duì)比不同的實(shí)驗(yàn)原理，這種對(duì)比最好的做法是讓學(xué)生親手用不同的實(shí)驗(yàn)原理來(lái)測(cè)量，對(duì)比結(jié)果，并討論產(chǎn)生不同結(jié)果的原因，讓學(xué)生理解不同原理的真正意義，從而拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新。只有在教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、知識(shí)遷移能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，才能讓學(xué)生在創(chuàng)新性的考題中從容應(yīng)對(duì)。

三、考查物質(zhì)觀念與應(yīng)用

本題中分析的電學(xué)元件是一個(gè)熱敏電阻，其電阻率具有負(fù)溫度系數(shù)，對(duì)于這樣的元器件，學(xué)生在日常生活中是沒(méi)有直接體驗(yàn)過(guò)的，其特性對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生。筆者認(rèn)為以這種熱敏電阻為對(duì)象出題比選用一個(gè)通普通的恒定阻值電阻更有典型意義，因?yàn)檫@樣能更好地考查學(xué)生的創(chuàng)新思維。如果在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中能有這樣的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們一定會(huì)發(fā)現(xiàn)這種完全不同于恒定電阻的材料的性質(zhì)，進(jìn)而探究為什么這種材料有別于普通電阻，其微觀結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)。這樣的好奇心一定是最好的學(xué)習(xí)探究動(dòng)力，可以讓學(xué)生具備物理核心素養(yǎng)中的物質(zhì)觀念。所以，教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一定要注重實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容，比如，可以讓學(xué)生在“描繪電學(xué)元件的伏安特性曲線”這一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中分別對(duì)熱敏電阻、白熾燈泡、恒定電阻三個(gè)元件進(jìn)行測(cè)量描繪，由他們自己來(lái)發(fā)現(xiàn)這三個(gè)對(duì)象的溫度特性的不同。這樣的探究過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)物質(zhì)觀，能夠?yàn)槿媾囵B(yǎng)核心素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四、考查科學(xué)探究與交流

本題最主要的一個(gè)答題環(huán)節(jié)是把題中未描點(diǎn)的第五、六兩組數(shù)據(jù)描繪到坐標(biāo)圖中，然后根據(jù)圖中的七個(gè)點(diǎn)描繪出一條光滑曲線，再完成第（3）（4）兩小題的測(cè)量、讀數(shù)。筆者經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這一步驟有以下兩種典型錯(cuò)誤：一是把圖線連接成折線，其產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是，學(xué)生對(duì)熱敏電阻的電阻率隨溫度變化是非線性漸變的特點(diǎn)完全不清楚，對(duì)描點(diǎn)法的意義完全不理解，導(dǎo)致盲目作圖，連接成了折線。二是把物理實(shí)驗(yàn)作圖當(dāng)成了美術(shù)課畫(huà)圖，描線粗大、粗糙，也說(shuō)明學(xué)生對(duì)圖象法的根本要求完全不明確。這兩個(gè)典型錯(cuò)誤恰恰顯示出學(xué)生的核心素養(yǎng)中科學(xué)探究與交流這一要素的缺乏，對(duì)這一要素包含的問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流四個(gè)要點(diǎn)缺乏認(rèn)知。而正確的作圖結(jié)果應(yīng)該是描繪成光滑而精細(xì)的曲線，這樣有利于后面（3）（4）小題的解答。在用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，為了讓學(xué)生真正記住圖線的特征，教師可以結(jié)合物理現(xiàn)象及規(guī)律，或者結(jié)合所分析物理量的公式關(guān)系，配合數(shù)學(xué)知識(shí)說(shuō)明圖線所應(yīng)有的形態(tài)，從而讓學(xué)生對(duì)圖線有本質(zhì)理解。

總之，從以上四點(diǎn)分析可知，核心素養(yǎng)注重深層次探究物理知識(shí)。因此，在物理教學(xué)中，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要把知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)化成素養(yǎng)和能力的培養(yǎng)。教師要對(duì)物理教學(xué)各層面的特點(diǎn)有透徹的分析，領(lǐng)悟各層次教學(xué)如何落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，從而制定教學(xué)策略。物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略重在積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在掌握基本電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)基礎(chǔ)上分析、 探究實(shí)驗(yàn)中的各層次知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)規(guī)律。教師要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、物質(zhì)觀念與應(yīng)用、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)。結(jié)合高考命題，要注重物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，學(xué)會(huì)尊重事實(shí)，掌握科學(xué)方法，提升核心素養(yǎng)。

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