季志鋒

（江蘇省西亭高級中學(xué)，江蘇 南通 226301）

1 真題研習(xí)

1.1 真題回放

題1.（2014年江蘇高考物理試卷第10題）某學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測量一種合金的電阻率.

（1）用螺旋測微器測量合金絲的直徑.為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊題如圖1（甲）所示的部件____（選填“A”、“B”、“C”或“D”）.從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為____mm.

圖1

（2）題圖1（乙）所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出.合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化.由此可以推斷：電路中______（選填圖中表示接線柱的數(shù)字）之間出現(xiàn)了______（選填“短路”或“斷路”）.

（3）在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該學(xué)生算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7Ω.為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實(shí)驗(yàn)器材的條件下，對實(shí)驗(yàn)應(yīng)做怎樣的改進(jìn)？請寫出兩條建議.

題2.（2014年江蘇高考物理試卷第11題）小明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則.

（1）實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖2（甲）所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過P3點(diǎn).3個(gè)力的大小分別為F1＝3.30N，F(xiàn)2＝3.85N和F3＝4.25N.請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力.

（2）仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.他用彈簧測力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響.

實(shí)驗(yàn)裝置圖2（乙）所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物.用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡.重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡.

兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖2（丙）所示，過O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_______.

圖2

（3）根據(jù)（2）中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？______（填寫選項(xiàng)前的字母）

（A）橡皮筋的長度與受到的拉力成正比.

（B）兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長度較長.

（C）兩次被拉伸到相同長度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大.

（D）兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大.

（4）根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請對驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng).

1.2 真題習(xí)得

2014年江蘇卷實(shí)驗(yàn)題的考查和往年相比，在內(nèi)容上一道力學(xué)實(shí)驗(yàn)題和一道電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的格局沒有改變；在題型上一道基本實(shí)驗(yàn)操作題和一道創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作題的形式也基本沒變.這兩道實(shí)驗(yàn)題，在題干情境的建立上雖然都是以基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)情境為載體，但是實(shí)現(xiàn)新的突破，凸顯了實(shí)驗(yàn)的操作性、應(yīng)用性和思辨性.

（1）由“考實(shí)驗(yàn)”向“做實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變.

閱讀這兩道實(shí)驗(yàn)題，宛如一個(gè)人正親歷實(shí)驗(yàn)，并將自己所操作的實(shí)驗(yàn)一步一步地展示給讀者，實(shí)驗(yàn)情境設(shè)置充分展現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的操作性.另外，在問題的考查上，也重視實(shí)驗(yàn)操作的考核，如題1的第1問，為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊題圖1（甲）所示的哪個(gè)部件，只要求學(xué)生選填符號，而不是寫出名稱，出題的落腳點(diǎn)就是操作，只要學(xué)生真正地使用過一次，就是說不出其名稱，也能正確地選填.再如，題2的第1問，要求根據(jù)圖中給出的標(biāo)度利用作圖求出F1和F2的合力，這是探究求合力的方法或驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中的最基本的實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)也是較重要的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，只有正確的畫出力的圖示，才能得出結(jié)論.學(xué)生只有本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度認(rèn)真作圖，才能減小誤差，然后通過多次實(shí)驗(yàn)的比較、判斷得到較為科學(xué)的結(jié)論.

這兩道實(shí)驗(yàn)真題，在情境和問題設(shè)置上均立足于實(shí)驗(yàn)的操作，實(shí)現(xiàn)了從對實(shí)驗(yàn)原理單一的考查到重視實(shí)驗(yàn)操作考查的轉(zhuǎn)變，突出真做實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值，回歸實(shí)驗(yàn)的本真.

（2）由“讀實(shí)驗(yàn)”向“用實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變.

題1的第2問，其實(shí)就是利用伏安法測電阻，電路簡單，此處出現(xiàn)的故障確也是實(shí)驗(yàn)操作時(shí)時(shí)常出現(xiàn)的故障.圖1（乙）中電壓表示數(shù)幾乎滿偏、電流表示數(shù)幾乎為0，說明電壓表與電源連接的部分是導(dǎo)通的，而電流表與合金絲、電源連接的電路是不導(dǎo)通的，電流表上雖有很小的示數(shù)，也只是測得流經(jīng)電壓表上的電流.問題的設(shè)置改變以往借單一表述來設(shè)置問題情景考查電路中的故障分析，即用語言來描述電路中電壓表、電流表的示數(shù)變化，而是直接呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的情境，讓學(xué)生身臨其境用實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象（電表指針的位置）來分析問題.由此，筆者聯(lián)想起多年前曾擔(dān)任教師實(shí)驗(yàn)技能競賽評委時(shí)的情形，與題中情境如出一轍，但是令人震驚的是竟有多位選手沒能正確排除故障而完成實(shí)驗(yàn)，這折射出我們實(shí)驗(yàn)開設(shè)率不高，學(xué)生真正獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的機(jī)會甚少.題2的第3問更是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中得到的情境直接應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來分析問題，選項(xiàng)（B）、（D）不就是實(shí)驗(yàn)直接反映出來的規(guī)律嗎？

這兩道實(shí)驗(yàn)真題，充分利用實(shí)驗(yàn)的情境來設(shè)置問題，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的價(jià)值.開展實(shí)驗(yàn)的目的總是為了解決問題或驗(yàn)證規(guī)律，以實(shí)驗(yàn)的情境為載體來設(shè)置問題，更能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的探究性和靈動性，更能反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力，同時(shí)也能折射出實(shí)驗(yàn)的真做率.

（3）由“識實(shí)驗(yàn)”向“辨實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變.

這兩道實(shí)驗(yàn)真題都是以實(shí)驗(yàn)的情境來設(shè)置問題讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與論證的，改變了以往純粹的理論考查，如給個(gè)阻值便問電流表需要內(nèi)接還是外接.問題從實(shí)驗(yàn)中來，到實(shí)驗(yàn)中去，踐行了陶行知“做學(xué)教合一”的理念，彰顯了實(shí)驗(yàn)的功效性和思辨性.

（4）由“練實(shí)驗(yàn)”到“真實(shí)驗(yàn)”的轉(zhuǎn)變.

這兩道實(shí)驗(yàn)真題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皩?shí)驗(yàn)中分析問題、解決問題能力的考查，超越了作為選拔性考試習(xí)題的功效，更深遠(yuǎn)的是對實(shí)驗(yàn)的教學(xué)有著巨大的推動作用.實(shí)驗(yàn)教學(xué)豈能只憑幾道實(shí)驗(yàn)習(xí)題的講解，需要切實(shí)放手讓學(xué)生真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)情境中建立經(jīng)驗(yàn)，形成知識，真正應(yīng)用知識分析、解決問題，形成開放性思維，養(yǎng)成科學(xué)探究的意識.

2 “云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)策略

筆者深知實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生發(fā)展、民族復(fù)興的重要性，深知倡導(dǎo)當(dāng)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)開設(shè)的緊迫性，結(jié)合以上對2014年江蘇實(shí)驗(yàn)真題的分析和正在研究的省級課題“基于創(chuàng)新學(xué)力培養(yǎng)的高中物理‘云實(shí)驗(yàn)’教學(xué)研究”，摭談幾點(diǎn)“云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)策略.

（1）創(chuàng)設(shè)“云實(shí)驗(yàn)”情境激思維.

云實(shí)驗(yàn)是為了探尋某一確定的本質(zhì)、規(guī)律和概念而提供的眾多、可供選擇的實(shí)驗(yàn)途徑、方案（可以是確定的實(shí)驗(yàn)器材，可以是生活實(shí)景、小制作，還可以是基于數(shù)字化的動畫或網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，甚至可以是基于實(shí)驗(yàn)需求基礎(chǔ)上想象的實(shí)驗(yàn)情境），對應(yīng)所呈現(xiàn)的物理思維、所涉及的實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)的操作以及所得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都具有相應(yīng)的不確定性，最終每位學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、愛好和需求選擇，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，同時(shí)通過交流展示使每個(gè)學(xué)生獲得盡可能寬廣的思維方式的一系列試探性操作［2］.

例如，筆者開設(shè)的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中，鑒于實(shí)驗(yàn)原理相對較為簡單，筆者提供豐富的實(shí)驗(yàn)器材，例如，鐵架臺、重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、圓弧斜槽、小球、小車、長木板、氣墊導(dǎo)軌、光電門等，由學(xué)生根據(jù)自己的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知能力自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上形成了以下多種個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方案.

方案1：建立重物自由下落的實(shí)驗(yàn)情境（書本實(shí)驗(yàn)），利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來處理物體下落的高度及對應(yīng)的速度.

方案2：建立小球沿圓弧軌道運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)情境，利用刻度尺直接測量小球在圓弧上下滑的高度，小球從斜槽末端飛出的速度可以利用光電門來測量或者利用平拋運(yùn)動的知識來處理.

方案3：建立重物牽引小車沿長直木板運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)情境，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來處理物體下落的高度及對應(yīng)的速度.

方案4：建立重物牽引滑塊沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)情境，將光電門之間的距離設(shè)為重物下落的高度，利用光電門記錄的時(shí)間，以及遮光片的寬度來求解物塊的瞬時(shí)速度.

云實(shí)驗(yàn)情境的建構(gòu)，是基于“做”的原則，讓學(xué)生在做中學(xué)，讓教師在做中教，在勞力上勞心.勞心就是思維，學(xué)生根據(jù)“云實(shí)驗(yàn)”情境，通過審慎思考選擇適合自己的研究方案，使知識的建構(gòu)和應(yīng)用更接近自己的生活、更接近自己的心理.在勞力上勞心，是一切發(fā)明之母，事事在勞力上勞心，便可得事物之真理［3］.云實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是基于“做學(xué)教統(tǒng)一”的教育理念上提出的，勞力上勞心，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，更要不斷激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)科思辨的方式.

（2）“按需服務(wù)”促自主.

云實(shí)驗(yàn)中“云”的理念借鑒于云計(jì)算理念，狹義的云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，大量電腦和服務(wù)器連成一片，按照各自的需求進(jìn)行存儲和運(yùn)算，即通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源，即體現(xiàn)在服務(wù)的按需性.云實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師和學(xué)生共同營造云實(shí)驗(yàn)情境，以生活實(shí)景、科技創(chuàng)作、網(wǎng)絡(luò)模擬以及科學(xué)想象為載體［4］，學(xué)生根據(jù)個(gè)人的興趣愛好、現(xiàn)有生活經(jīng)驗(yàn)、知識儲備、能力結(jié)構(gòu)和認(rèn)知水平，選擇適合自己的研究途徑，設(shè)置個(gè)性化的研究方案，獨(dú)立實(shí)驗(yàn)以達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo).如上述“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”一課，筆者提供給大量的器材，不同的學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際選擇了不同的器材，設(shè)計(jì)了個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方案，殊途同歸，共同驗(yàn)證了同一個(gè)規(guī)律，且規(guī)律的得來都源自于學(xué)生親身經(jīng)歷.此時(shí)，學(xué)生的自我活動也就真正的開始，即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行能動的、有意義的創(chuàng)造性活動.

“云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的基調(diào)就定格在讓學(xué)生自主活動，提供寬廣的學(xué)習(xí)場景，學(xué)生通過自主活動建立實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、整理、分析加深對經(jīng)驗(yàn)的理解，完成知識的自我建構(gòu).正如佐藤正夫所說，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及直接感知（直觀）所獲得的明晰、正確而且是恒久的表象，對掌握知識、發(fā)展知識，將會產(chǎn)生巨大的效果.［5］

（3）“交流展示”提學(xué)力.

“云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中創(chuàng)新學(xué)力的提升不僅表現(xiàn)在學(xué)生通過自主活動獲得直接的生活經(jīng)驗(yàn)與具體的直觀事實(shí)，并由此開始生動活潑地發(fā)展認(rèn)識與思考力，還體現(xiàn)在小組內(nèi)的合作討論以及小組間的交流展示中，不斷通過思維的碰撞，生成新的善辯性思維.

例如上述“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”一課，雖然實(shí)驗(yàn)的結(jié)論已知，但實(shí)驗(yàn)的途徑、方法和過程并沒有告訴學(xué)生，這樣驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的過程也就具有探究的性質(zhì)了.學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方案，并按照自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)際操作、觀察、測量、記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可能會遇到許多預(yù)料不到的問題.例如學(xué)生在利用小球沿圓弧軌道下滑的實(shí)驗(yàn)情境驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案可行，但從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上來看，實(shí)驗(yàn)誤差很大（誤差超過50%），小組通過分析找出實(shí)驗(yàn)誤差的原因——小球與斜槽之間的摩擦不能忽略，測量小球沿軌道下滑的高度不準(zhǔn)確和利用平拋運(yùn)動來求解小球運(yùn)動到斜槽末端的速度誤差較大等.再如，在小組間交流展示中，其他學(xué)生針對利用重物自由下落來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的小組提出：“實(shí)驗(yàn)中是如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的？”經(jīng)過組內(nèi)討論和其他同學(xué)的補(bǔ)充，最終形成共同的觀點(diǎn)：在器材選擇時(shí)，應(yīng)選擇密度較大、體積較小的鐵錘；實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔固定在豎直方向上；在紙帶釋放前，將限位孔上端的紙帶豎直拉直等.又如，利用重物牽引小車沿長直木板運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)情境來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車與長木板及紙帶與限位孔之間存在摩擦，總使得實(shí)驗(yàn)中重物減小的重力勢能略小于系統(tǒng)增加的動能，小組間討論是否可以采用平衡摩擦的方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)改善實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)重物減小的重力勢能比不平衡摩擦力時(shí)更接近系統(tǒng)增加的動能，由此外推到如果長木板水平，不考慮一切阻力時(shí)，重物減小的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能.

總之，2014年江蘇高考實(shí)驗(yàn)真題是考查實(shí)驗(yàn)的一次大膽的變革，也是回歸實(shí)驗(yàn)本真的一次成功的實(shí)踐，勢必對實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.

1 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民教育出版社，2003.

2 季志鋒.基于培養(yǎng)創(chuàng)新學(xué)力的高中物理“云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2013（6）：15.

3 陶行知，胡曉風(fēng)等編.陶行知教育文集［M］.成都：四川教育出版社，2007：178.

4 季志鋒.摭談基于創(chuàng)新學(xué)力培養(yǎng)的高中物理“云實(shí)驗(yàn)”教學(xué)［J］.物理通報(bào)，2013（9）：4.

5 ［日］佐藤正夫著鐘啟泉譯.教學(xué)原理［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2002：267.