回歸物理本質(zhì) 引導(dǎo)學(xué)科教學(xué)

羅智強(qiáng) 陳金貴

摘? ?要：以2020年全國(guó)高考理綜測(cè)試新課標(biāo)卷I物理試題第22題（實(shí)驗(yàn)題）為例，剖析試題的問題元素，詮釋試題的選拔功能，探索試題的價(jià)值取向。聚焦學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)，闡釋高考評(píng)價(jià)體系下的命題理念和命題導(dǎo)向，突出引導(dǎo)中學(xué)物理教學(xué)改革的方向。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);實(shí)驗(yàn)探究;素養(yǎng)提升;教學(xué)啟示

2020年全國(guó)高考理綜測(cè)試新課標(biāo)卷I物理試題第22題以“伏安法測(cè)電阻”為切入點(diǎn)考查歐姆定律這個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)。本題通過圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是高考考查的熱點(diǎn)，重在考查建模能力和實(shí)驗(yàn)探究能力;通過“測(cè)電阻阻值”這個(gè)模型，串起電流表的內(nèi)接法和外接法等知識(shí)點(diǎn)，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的考查;本試題涉及到估算和保留小數(shù)的細(xì)節(jié)問題，考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差分析的能力?？忌罁?jù)實(shí)驗(yàn)原理，構(gòu)建測(cè)電阻的基本電路模型，采用數(shù)形結(jié)合的物理方法，深度思考得出合理結(jié)論，充分體現(xiàn)由知識(shí)立意向能力立意轉(zhuǎn)變的命題方向，體現(xiàn)基于問題解決促進(jìn)考生對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。試題的問題情境設(shè)置合理，呈現(xiàn)物理學(xué)科的基礎(chǔ)性，體現(xiàn)對(duì)經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的重視，回歸物理教材和物理本質(zhì)，難度有所下降，學(xué)生頗感親切，上手容易，但在理解能力、推理論證能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等物理學(xué)科關(guān)鍵能力上對(duì)學(xué)生要求還是有一定的高度，能有效區(qū)分不同水平考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰 1 ]。

1? 高考真題

某同學(xué)用伏安法測(cè)量一阻值為幾十 Ω的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1 kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5 Ω.該同學(xué)采用兩種測(cè)量方案，一種是將電壓表跨接在圖（a）所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間。測(cè)量得到如圖（b）所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)[ 2 ]?；卮鹣铝袉栴}：

（1）圖（b）中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在

（填“O、P”或“O、Q”）兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的[ 2 ]。

（2）根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖（b）可判斷，由圖線

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，結(jié)果為Ω（保留1位小數(shù)）[ 3 ]。

（3）考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(duì)（2）中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測(cè)電阻的阻值為Ω（保留1位小數(shù)）[ 4 ]。

2? 試題分析

本試題以電阻測(cè)量為切入點(diǎn)考查歐姆定律、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。兩種測(cè)量電路（內(nèi)接法和外接法）的選擇是高考考查的熱點(diǎn)。試題要求考生依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，構(gòu)建測(cè)電阻的基本電路模型，采用數(shù)形結(jié)合的物理方法，深度思考得出合理結(jié)論，難易層次分明，設(shè)置問題梯度合理。試題面向雙基回歸教材，但又有所拓展，實(shí)際上是回歸物理本質(zhì)，提升物理觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)[ 5 ]。

（1）根據(jù)電壓表跨接在O、P兩點(diǎn)時(shí)，電壓表起到分流作用;電壓表跨接在O、Q兩點(diǎn)時(shí)，電流表起到分壓作用，對(duì)其進(jìn)行誤差分析，結(jié)合U-I圖象的斜率大小就可以得出圖線Ⅱ?yàn)殡妷罕砜缃釉贠、P兩點(diǎn)測(cè)量得到的。

（2）根據(jù)U-I圖象的斜率得到兩種接法下的電阻，根據(jù)<，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，從而判斷圖線Ⅰ得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值。

（3）根據(jù)電壓表跨接在O、Q間，測(cè)得的阻值為電阻與電流表電阻之和，可求得修正后待測(cè)電阻的阻值。

本題設(shè)置體現(xiàn)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)中模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維的過程[ 5 ]。也體現(xiàn)高考評(píng)價(jià)體系中提出的理解能力、推理論證能力、模型建構(gòu)能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、創(chuàng)新能力等5種關(guān)鍵能力的有效達(dá)成[ 1 ]。

3? 試題解析

（1）當(dāng)電壓表跨接在O、P兩點(diǎn)時(shí)，電流表外接，電壓準(zhǔn)確無誤差，電流測(cè)量值為通過電阻與電壓表中的電流之和，由R=得電阻測(cè)量值偏小;電壓表跨接在O、Q兩點(diǎn)時(shí)，電流表內(nèi)接，電流準(zhǔn)確無誤差，電壓測(cè)量值為電阻兩端與電流表兩端的電壓之和，電阻測(cè)量值偏大;U-I圖象的斜率大小等于電阻測(cè)量值，因此圖線Ⅱ?yàn)殡妷罕砜缃釉贠、P兩點(diǎn)測(cè)量得到的。

（2）由圖線斜率可得I圖線測(cè)得電阻值為：

RⅠ= Ω≈50.5 Ω，圖線II測(cè)得電阻阻值為RⅡ= Ω=47.7 Ω，被測(cè)電阻值約為50 Ω，==20，==100，因<，電流表采用內(nèi)接法，電壓表跨接在O、Q兩點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果為50.5 Ω。

（3）電壓表跨接在O、Q間，測(cè)得的阻值為電阻與電流表電阻之和，則修正后的電阻為：

R=R1-RA=50.5 Ω﹣0.5 Ω=50.0 Ω。

4? 試題評(píng)價(jià)

本題考查通過已知U-I圖象的斜率來判斷測(cè)電阻時(shí)如何選擇電流表的內(nèi)、外接法，考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析以及應(yīng)用圖象處理問題的能力，同時(shí)涉及到估算和保留小數(shù)的細(xì)節(jié)問題。試題呈現(xiàn)的內(nèi)容突出主干，又能要求考生靈活應(yīng)用物理方法解決實(shí)際問題。

本題考查的是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)典型的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在考試說明中也有明確要求，可以說，該實(shí)驗(yàn)是近幾年來高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查中最為貼近教材的一次，試題情境源于教材但有所拓展，體現(xiàn)對(duì)經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的重視。試題考查高中物理實(shí)驗(yàn)思想以及數(shù)據(jù)處理方式，滲透科學(xué)方法，很好體現(xiàn)了高考命題要求。在高考評(píng)價(jià)體系指導(dǎo)下的高考物理命題方式，要求物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)立足教材，夯實(shí)雙基，更要重視對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。既要求學(xué)生熟悉高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，又要注意陳題翻新，能靈活、綜合地應(yīng)用理論和技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問題[ 5 ]。

對(duì)根據(jù)伏安法測(cè)電阻這一實(shí)驗(yàn)的考查，在新課標(biāo)卷中雖然是近年來的第一次出現(xiàn)，但是問題（2）采用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法是高考考查的熱點(diǎn)，由于該方法靠近實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情境，教學(xué)中應(yīng)足夠重視這種物理方法的滲透和應(yīng)用。電學(xué)實(shí)驗(yàn)往往基于“測(cè)電阻阻值”和“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這兩模型，串起了滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法、電流表的內(nèi)接法和外接法、電表的改裝、等效法、半偏法、比較法等知識(shí)點(diǎn)而展開，其核心依然是閉合電路歐姆定律[ 6 ]。試題雖有拓展，考生解答本題需具備一定的分析、推理能力，但總體難度不高，學(xué)生容易上手，也能很好培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)。

5? 教學(xué)啟示

從以上針對(duì)這道試題的評(píng)析中可以得到這樣的啟示：在新高考評(píng)價(jià)體系引領(lǐng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一定要立足教材，回歸物理本質(zhì)。尤其對(duì)2020版新課標(biāo)所要求的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)以及教材中的演示實(shí)驗(yàn)，乃至課外小實(shí)驗(yàn)，教師絕不能以講代做，要讓學(xué)生動(dòng)手操作，參與問題解決，親身去體驗(yàn)探究的全過程。比如本試題雖可用伏安法測(cè)電阻的二級(jí)結(jié)論“大內(nèi)大，小外小”來迅速解題，但絕不能讓學(xué)生機(jī)械記憶這“六字”推論，要讓學(xué)生切身進(jìn)行體驗(yàn)式的實(shí)驗(yàn)探究。探索如何選取合適的滑動(dòng)變阻器，思考限流式、分壓式接法的選擇并親自動(dòng)手操作體驗(yàn)，探討電流表內(nèi)、外接法的選取，都在親身體驗(yàn)過程中得以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。在“自主、合作、探究”中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”等物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

在復(fù)習(xí)備考的教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練尤為重要。要擺脫市面上各種教輔書的干擾，擯棄通過多媒體“看實(shí)驗(yàn)”、實(shí)驗(yàn)室里“程式化實(shí)驗(yàn)”、教室里“試題實(shí)驗(yàn)”的弊端;要讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究化，熟悉基本實(shí)驗(yàn)原理，會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)化選擇、控制實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)基本技能;要遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)真測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣;要重視創(chuàng)新思維，營(yíng)造探索情境，讓學(xué)生學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，讓感性認(rèn)識(shí)和思維活動(dòng)協(xié)同發(fā)展，能夠處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析誤差來源;要適當(dāng)增加一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生在“自主、合作、探究”過程中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、方法解決新問題的能力，逐漸養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

6? 結(jié)束語

高考物理試題著重考查考生的知識(shí)、能力和物理學(xué)科核心素養(yǎng)。在新高考評(píng)價(jià)體系下應(yīng)關(guān)注新高考變化，引導(dǎo)學(xué)生從“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)題考查呈現(xiàn)“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，教師要重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，回歸物理本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)科教學(xué)，促進(jìn)高中物理育人方式改革。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程力，李勇.基于高考評(píng)價(jià)體系的物理科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J].中國(guó)考試，2019（12）：38-44.

[2]張君可，王君翔. 2020年全國(guó)高考新課標(biāo)卷物理試題特點(diǎn)、問題和建議[J].現(xiàn)代教育，2020（9）.

[3] 黃恕伯. 考查核心素養(yǎng)? 引導(dǎo)學(xué)科教學(xué)——議2020年高考理綜全國(guó)Ⅰ卷物理試題特點(diǎn)[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（8）：71-76.

[4] 韓延輝.識(shí)記二級(jí)結(jié)論? 速解高考試題——2020年高考理綜全國(guó)卷Ⅰ第22題評(píng)析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020（9）： 62-64.

[5] 李明，陳慶威. 2017年全國(guó)高考理綜測(cè)試新課標(biāo)卷Ⅰ第23題解析與啟示[J]. 中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（8）：34-37.

[6] 陳海.從近五年全國(guó)卷高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題命題特點(diǎn)談解題方法和復(fù)習(xí)策略[J].華夏教師，2017（14）：2.