廣東省適應(yīng)性測試物理電學(xué)實驗題的解讀與啟示

彭鈺嵋 王笑君 凌勁樺

關(guān)鍵詞：電學(xué)實驗：全國卷：廣東卷：適應(yīng)性考試：物理實驗教學(xué)

2021年是廣東省迎來新高考改革的第一年，命題單位與考試結(jié)構(gòu)的改變，給教師和學(xué)生把握2021年高考增加了難度。為了讓教師和考生提前適應(yīng)此次改革，2021年1月廣東省全省進行了適應(yīng)性考試。適應(yīng)性考試為未來的改革指明了方向，對接下來的物理教學(xué)與高考備考都有重要意義。

物理實驗是高考的必考環(huán)節(jié)，也是高中物理教學(xué)的重要板塊。高考中的物理實驗題對高中物理實驗的教學(xué)有重要影響，不僅給出實驗教學(xué)的要求，也引導(dǎo)著實驗教學(xué)的方向。因此，文章歸納了近年來全國卷和廣東卷中電學(xué)實驗的考查情況，并詳細分析2021年適應(yīng)性考試的電學(xué)實驗，以期對未來的物理實驗教學(xué)提供建議。

1近年全國卷與廣東卷電學(xué)實驗題的比較

將近幾年理綜卷中物理部分的電學(xué)實驗題進行整理與統(tǒng)計，其中2010-2015年為廣東卷，2016-2020年為全國卷，統(tǒng)計每一年電學(xué)實驗的命題情境與涉及的考查內(nèi)容，整理得到表1。

將電學(xué)實驗所涉及的考查內(nèi)容分為實驗原理、實驗操作、實驗結(jié)果、誤差分析4大類，對全國卷與廣東卷近5年的數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計。選2016-2020年全國卷及2011-2015年廣東卷的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，其中若同一題對某個考查內(nèi)容存在多次設(shè)問，統(tǒng)計時記錄具體的考查次數(shù)，最終得到近幾年全國卷和廣東卷電學(xué)實驗中考查內(nèi)容的頻次分布（表2）。

從表1對比近幾年全國卷和廣東卷可以發(fā)現(xiàn)，兩者的命題在情境和考查內(nèi)容上均存在差異。首先，在情境上，全國卷的題目情境多數(shù)是常見的情境，例如伏安法測電阻等，在學(xué)生較熟悉的情境下設(shè)立具有難度的問題進行考查。而廣東卷的題目情境更新穎，例如：測試某可調(diào)電源、安安法測電阻等，在常見實驗改編得到的新情境中設(shè)立較基礎(chǔ)的問題進行考查，注重考核學(xué)生對知識遷移應(yīng)用的能力。

由表2的統(tǒng)計結(jié)果可知，全國卷和廣東卷的電學(xué)實驗在實驗原理、實驗操作、實驗結(jié)果、誤差分析四類考查內(nèi)容的側(cè)重點上不同。全國卷更注重對實驗原理的考核，如儀器選擇、電路連接方法選擇等，學(xué)生只有在理解實驗原理的前提下才能夠把握實驗操作和實驗結(jié)果等后續(xù)環(huán)節(jié)。而廣東卷更注重對實驗操作的考核，如儀器讀數(shù)、電路實物圖連接等，更重視學(xué)生實際操作方面的知識技能，要求學(xué)生會做實驗而不是會看實驗。

本次適應(yīng)性測試，電學(xué)實驗題綜合了近幾年全國卷和廣東卷的命題特點，既要求學(xué)生在掌握實驗原理的前提下進行實驗，又重視對學(xué)生實際操作能力的考核。

2適應(yīng)性測試物理電學(xué)實驗題的解析

2.1考題內(nèi)容

某學(xué)習(xí)小組探究LED燈的伏安特性曲線。

（1）實驗需要燈兩端的電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)采用_______接法。（選填“限流式”或“分壓式”）

（2）某同學(xué)已連接部分導(dǎo)線，請在圖l（a）中完成電路的連接。

（3）檢查電路連線正確后，某同學(xué)閉合開關(guān)，看到燈閃亮一下立即熄滅，造成這一現(xiàn)象的原因可能是

。

（4）描繪出燈的伏安特性曲線如圖l（b）所示，當(dāng)燈兩端電壓為0.80 V時，燈的功率為_______。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

2.2考題解答

（1）燈兩端電壓要從零開始調(diào)節(jié)，只有分壓式接法能做到。使滑動變阻器接人電阻為零，此時燈兩端的電壓為零。因此，選擇“分壓式”接法。

（2）電路連接（圖2）：

（3）閉合開關(guān)后燈閃亮一下立即熄滅，原因可能是電路連接不穩(wěn)定或燈發(fā)生短路，但題設(shè)是電路連線正確的前提下，因此只有燈發(fā)生短路的可能。通過分析可以將短路歸因于電路的電壓或電流過大。再結(jié)合滑動變阻器分壓式接人電路的場景，當(dāng)滑動變阻器接入時電阻過大會導(dǎo)致電流過大從而使燈閃亮一下熄滅。

（4）燈實際功率的大小是燈兩端電壓U與通過燈的電流，的乘積，讀圖得到燈兩端電壓為0.80 V時，經(jīng)過燈的電流為12 mA，因此功率是9.6 mW。

2.3考題解析

這個題目的情境是LED燈的伏安特性曲線的探究，是學(xué)生熟悉的實驗情境。選擇在常見情境下設(shè)問，是全國卷的命題風(fēng)格，但題目的設(shè)問風(fēng)格與全國卷不完全相同。實驗中涉及的推導(dǎo)和計算難度不大，反而涉及許多重要細節(jié)，需要學(xué)生具有采集和利用已知信息的能力，能夠打破思維定式，在具體的場景中分析和解決問題。

該題的考查內(nèi)容有電路連接方式的選擇、電路實物圖連接、電路故障分析、I-U圖像理解與計算。對應(yīng)考查內(nèi)容的分類為實驗原理、實驗操作與實驗結(jié)果，覆蓋了全國卷和廣東卷考查內(nèi)容的側(cè)重點。首先，該題將實驗原理的考核放在重要位置，在實驗前考查電路連接方式的選擇，只有在第一問完成原理的考核后才能順利往下進行實驗。此外，該題也很重視實驗操作環(huán)節(jié)的考核，考查了電路實物連接與故障分析兩個問題，題目圍繞具體實踐的研究過程設(shè)立問題，在實際情境中考查學(xué)生分析實際問題和進行實際操作的能力。由此可見，本次適應(yīng)性測試電學(xué)實驗的考查內(nèi)容綜合了全國卷和廣東卷的特點。

同時，本次測試也指明了未來教學(xué)和考核的方向。該實驗展示了對物理核心素養(yǎng)的全面考核，實驗過程要求學(xué)生具有能進行科學(xué)探究的能力，實驗結(jié)果的計算要求學(xué)生能夠處理圖像信息，故障分析要求學(xué)生具有全面分析問題的科學(xué)思維，綜合應(yīng)用知識進行分析和實驗需要學(xué)生具有系統(tǒng)的物理觀念。由此可知，更全面地圍繞物理核心素養(yǎng)展開考核是未來的趨勢，這對高中物理教學(xué)有重要的指導(dǎo)意義。

3基于學(xué)生考情分析的實驗教學(xué)啟示

經(jīng)過上述分析可知，適應(yīng)性測試電學(xué)實驗綜合了全國卷和廣東卷的命題特點，不僅重視實驗原理的考核，也將實驗操作的考核放在重要位置，即注重理論與實際的結(jié)合，重視對物理核心素養(yǎng)的全面考核。對學(xué)生在適應(yīng)性測試中電學(xué)實驗的答題情況進行分析，基于考情得到三個高中物理實驗教學(xué)的啟示。

3.1理解原理，夯實基礎(chǔ)

理解實驗原理是做實驗的前提，只有在理解了實驗原理后再進行實驗，才能保障實驗的順利進行。特別是新課實驗教學(xué)，初學(xué)時夯實基礎(chǔ)很重要。若不理解原理就上手實驗，學(xué)生死記硬背操作流程，這種方式不僅容易忘記，而且遇到實驗情境發(fā)生改變時學(xué)生便束手無策，無法進行下一步思考與操作。因此，試題的第一問就是實驗原理的考查，電壓從零開始調(diào)節(jié)只有分壓式接法能實現(xiàn)，是難度較低的基礎(chǔ)知識。若學(xué)生沒理解分壓式接法與限流式接法的區(qū)別和作用，導(dǎo)致錯選限流式接法，后續(xù)的實物圖連接與故障分析都不能順利完成。因此，在每個實驗前，一定要引導(dǎo)學(xué)生理解原理，知道每一步實驗操作的原理是什么？為什么一定要這么做？這樣學(xué)生才知道在操作中如何增強實驗的可行性和可信度，而后再去搭建實驗裝置進行實驗。

基礎(chǔ)知識是解決復(fù)雜難題的基礎(chǔ)，盲目追逐難題的拆解和題海練習(xí)卻忽略基礎(chǔ)知識的掌握，這是“撿芝麻丟西瓜”的行為，容易出現(xiàn)因為小失誤導(dǎo)致失分的情況。例如，試題最后一問是對實驗結(jié)果處理的考查，要求學(xué)生在讀懂圖像的前提下，依據(jù)對圖像的理解對數(shù)據(jù)進行處理，得到需要的結(jié)果，屬于基礎(chǔ)題。部分學(xué)生基礎(chǔ)知識不扎實，功率的計算沒掌握或?qū)D像信息理解不到位，看到圖像就求曲線斜率，錯解題目。此外，還有大部分的錯誤解答源于沒有單位意識，沒有將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一單位制就代入公式計算，或計算結(jié)果只寫了數(shù)據(jù)而沒帶單位，這是基礎(chǔ)知識和基本習(xí)慣沒養(yǎng)成的表現(xiàn)。因此在復(fù)習(xí)階段，一定要先夯實基礎(chǔ)再做進一步提高，復(fù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)有知識漏洞時，應(yīng)從基礎(chǔ)開始補漏洞再進行綜合練習(xí)。

3.2動手實踐，親身體驗

實驗的考核越來越注重與實際操作緊密結(jié)合，因此，要注重在實踐中全方位培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α＠?，試題的第二問是電路連線的考查，圖中大部分是已連線路，電流表外接已經(jīng)確定，剩下只需連接成分壓式接法即可。該題屬于中檔題，要求學(xué)生讀懂實物圖已有連線，這是考核學(xué)生對實物圖連線的把握。若學(xué)生沒有動手做過實驗，對電學(xué)儀器的連接掌握不到位，不理解元件具體應(yīng)連接在哪個位置，容易將線連到滑動變阻器上端桿或?qū)⒕€連在電源左邊，結(jié)果是沒有將滑動變阻器或開關(guān)有效接人電路，甚至將電線接在無效位置，如接在滑動變阻器的“腳”或中間繞線的“網(wǎng)筒”上，導(dǎo)致元件沒有起到作用，也不能完成電路的連接環(huán)節(jié)。由此可見，實驗教學(xué)中讓學(xué)生親手實踐是非常重要的，學(xué)生若親白動手接過線，便不會出現(xiàn)線接在無效位置的情況。

因此，學(xué)校應(yīng)該給學(xué)生提供實驗平臺，教師要注意給學(xué)生動手實驗的機會，學(xué)生只有動手做過實驗，在實踐中提升實驗?zāi)芰?，才能“會實驗”和“懂實驗”。在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生完成完整的實驗探究，通過記錄和處理實驗信息，尋找證據(jù)得出實驗結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。當(dāng)學(xué)生在實驗中遇到問題時，要引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)知識分析和解決問題，通過實際問題培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，綜合提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

3.3回歸教材，舉一反三

高考越來越注重新情境的創(chuàng)設(shè)，致力于通過新情境來考核學(xué)生的知識和素養(yǎng)。這種情況下，一味地進行題海訓(xùn)練而不做總結(jié)是難以達到好效果的。例如，試題的第三問是故障分析的考查，此問在新的情境里考查學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識分析問題的能力，需要在理解問題情境的基礎(chǔ)上對熟悉的知識做遷移應(yīng)用。很多學(xué)生的分析結(jié)果是滑動變阻器沒有滑到最大阻值的地方，這是學(xué)生思維定式導(dǎo)致的。一般情況下，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護作用時滑片應(yīng)滑到阻值最大處，但不是每種情況都是接人電阻最大時電流最小，例如此實驗的分壓式就是典型的例外。大量的題海練習(xí)讓學(xué)生形成思維定式，沒有理解滑動變阻器的功能是保護電路，下意識地認為閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片都應(yīng)該調(diào)到最大，導(dǎo)致分析錯誤。此外，部分學(xué)生將原因歸結(jié)為線路的連接問題，或?qū)⒐收虾唵蔚嘏袛酁槎搪坊驍嗦贰５}目已經(jīng)確定故障是在“檢查線路連接正確”的背景下，因此不是線路的連接問題;同時，燈泡短路和斷路與題中“燈泡閃了一下”無法簡單地對應(yīng)。這是學(xué)生缺乏知識遷移能力的表現(xiàn)，平時若沒有養(yǎng)成總結(jié)的習(xí)慣，無法將新情境與知識做有效聯(lián)系，只能照搬曾經(jīng)遇到過的故障分析。

新情境的構(gòu)建離不開熟悉的知識，不管情境和問題怎么“新”，解決問題的知識歸根究底源白教材。只有熟悉原來的知識條件，才能在新情境中找到熟悉的突破口，找到解決問題的辦法。因此，在物理教學(xué)中，特別在高三的備考中，一定要注重知識內(nèi)容回歸教材。初學(xué)知識是從教材到實踐的發(fā)散，學(xué)習(xí)過后則要從實例回歸教材，系統(tǒng)地構(gòu)建知識體系，為調(diào)用和應(yīng)用知識扎實基礎(chǔ)。此外，教師應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生知識遷移和運用的能力，在熟練掌握知識的基礎(chǔ)上舉一反三，將熟悉的知識運用到解決新的問題上，這樣才能不拘泥于教材，也不被困于新問題。