彭鈺嵋 王笑君 凌勁樺

關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn)：全國(guó)卷：廣東卷：適應(yīng)性考試：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2021年是廣東省迎來(lái)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(jìn)行了適應(yīng)性考試。適應(yīng)性考試為未來(lái)的改革指明了方向，對(duì)接下來(lái)的物理教學(xué)與高考備考都有重要意義。

物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)題對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)有重要影響，不僅給出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，也引導(dǎo)著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方向。因此，文章歸納了近年來(lái)全國(guó)卷和廣東卷中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查情況，并詳細(xì)分析2021年適應(yīng)性考試的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，以期對(duì)未來(lái)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供建議。

1近年全國(guó)卷與廣東卷電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的比較

將近幾年理綜卷中物理部分的電學(xué)實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)，其中2010-2015年為廣東卷，2016-2020年為全國(guó)卷，統(tǒng)計(jì)每一年電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)所涉及的考查內(nèi)容分為實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、誤差分析4大類，對(duì)全國(guó)卷與廣東卷近5年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。選2016-2020年全國(guó)卷及2011-2015年廣東卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中若同一題對(duì)某個(gè)考查內(nèi)容存在多次設(shè)問(wèn)，統(tǒng)計(jì)時(shí)記錄具體的考查次數(shù)，最終得到近幾年全國(guó)卷和廣東卷電學(xué)實(shí)驗(yàn)中考查內(nèi)容的頻次分布（表2）。

從表1對(duì)比近幾年全國(guó)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(guó)卷的題目情境多數(shù)是常見(jiàn)的情境，例如伏安法測(cè)電阻等，在學(xué)生較熟悉的情境下設(shè)立具有難度的問(wèn)題進(jìn)行考查。而廣東卷的題目情境更新穎，例如：測(cè)試某可調(diào)電源、安安法測(cè)電阻等，在常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)改編得到的新情境中設(shè)立較基礎(chǔ)的問(wèn)題進(jìn)行考查，注重考核學(xué)生對(duì)知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。

由表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，全國(guó)卷和廣東卷的電學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、誤差分析四類考查內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)上不同。全國(guó)卷更注重對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理的前提下才能夠把握實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等后續(xù)環(huán)節(jié)。而廣東卷更注重對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的考核，如儀器讀數(shù)、電路實(shí)物圖連接等，更重視學(xué)生實(shí)際操作方面的知識(shí)技能，要求學(xué)生會(huì)做實(shí)驗(yàn)而不是會(huì)看實(shí)驗(yàn)。

本次適應(yīng)性測(cè)試，電學(xué)實(shí)驗(yàn)題綜合了近幾年全國(guó)卷和廣東卷的命題特點(diǎn)，既要求學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)原理的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，又重視對(duì)學(xué)生實(shí)際操作能力的考核。

2適應(yīng)性測(cè)試物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)需要燈兩端的電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)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(qǐng)?jiān)趫Dl（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(shí)，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(dòng)變阻器接人電阻為零，此時(shí)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(guò)分析可以將短路歸因于電路的電壓或電流過(guò)大。再結(jié)合滑動(dòng)變阻器分壓式接人電路的場(chǎng)景，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入時(shí)電阻過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大從而使燈閃亮一下熄滅。

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

2.3考題解析

這個(gè)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(shí)驗(yàn)情境。選擇在常見(jiàn)情境下設(shè)問(wèn)，是全國(guó)卷的命題風(fēng)格，但題目的設(shè)問(wèn)風(fēng)格與全國(guó)卷不完全相同。實(shí)驗(yàn)中涉及的推導(dǎo)和計(jì)算難度不大，反而涉及許多重要細(xì)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(chǎng)景中分析和解決問(wèn)題。

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

同時(shí)，本次測(cè)試也指明了未來(lái)教學(xué)和考核的方向。該實(shí)驗(yàn)展示了對(duì)物理核心素養(yǎng)的全面考核，實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求學(xué)生具有能進(jìn)行科學(xué)探究的能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)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(wèn)題的科學(xué)思維，綜合應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)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(lái)的趨勢(shì)，這對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)啟示

經(jīng)過(guò)上述分析可知，適應(yīng)性測(cè)試電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合了全國(guó)卷和廣東卷的命題特點(diǎn)，不僅重視實(shí)驗(yàn)原理的考核，也將實(shí)驗(yàn)操作的考核放在重要位置，即注重理論與實(shí)際的結(jié)合，重視對(duì)物理核心素養(yǎng)的全面考核。對(duì)學(xué)生在適應(yīng)性測(cè)試中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的答題情況進(jìn)行分析，基于考情得到三個(gè)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示。

3.1理解原理，夯實(shí)基礎(chǔ)

理解實(shí)驗(yàn)原理是做實(shí)驗(yàn)的前提，只有在理解了實(shí)驗(yàn)原理后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才能保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。特別是新課實(shí)驗(yàn)教學(xué)，初學(xué)時(shí)夯實(shí)基礎(chǔ)很重要。若不理解原理就上手實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)情境發(fā)生改變時(shí)學(xué)生便束手無(wú)策，無(wú)法進(jìn)行下一步思考與操作。因此，試題的第一問(wèn)就是實(shí)驗(yàn)原理的考查，電壓從零開始調(diào)節(jié)只有分壓式接法能實(shí)現(xiàn)，是難度較低的基礎(chǔ)知識(shí)。若學(xué)生沒(méi)理解分壓式接法與限流式接法的區(qū)別和作用，導(dǎo)致錯(cuò)選限流式接法，后續(xù)的實(shí)物圖連接與故障分析都不能順利完成。因此，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)前，一定要引導(dǎo)學(xué)生理解原理，知道每一步實(shí)驗(yàn)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(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可行性和可信度，而后再去搭建實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)的掌握，這是“撿芝麻丟西瓜”的行為，容易出現(xiàn)因?yàn)樾∈д`導(dǎo)致失分的情況。例如，試題最后一問(wèn)是對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)圖像的理解對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)不扎實(shí)，功率的計(jì)算沒(méi)掌握或?qū)D像信息理解不到位，看到圖像就求曲線斜率，錯(cuò)解題目。此外，還有大部分的錯(cuò)誤解答源于沒(méi)有單位意識(shí)，沒(méi)有將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一單位制就代入公式計(jì)算，或計(jì)算結(jié)果只寫了數(shù)據(jù)而沒(méi)帶單位，這是基礎(chǔ)知識(shí)和基本習(xí)慣沒(méi)養(yǎng)成的表現(xiàn)。因此在復(fù)習(xí)階段，一定要先夯實(shí)基礎(chǔ)再做進(jìn)一步提高，復(fù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)有知識(shí)漏洞時(shí)，應(yīng)從基礎(chǔ)開始補(bǔ)漏洞再進(jìn)行綜合練習(xí)。

3.2動(dòng)手實(shí)踐，親身體驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)的考核越來(lái)越注重與實(shí)際操作緊密結(jié)合，因此，要注重在實(shí)踐中全方位培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。例如，試題的第二問(wèn)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(shí)物圖已有連線，這是考核學(xué)生對(duì)實(shí)物圖連線的把握。若學(xué)生沒(méi)有動(dòng)手做過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(gè)位置，容易將線連到滑動(dòng)變阻器上端桿或?qū)⒕€連在電源左邊，結(jié)果是沒(méi)有將滑動(dòng)變阻器或開關(guān)有效接人電路，甚至將電線接在無(wú)效位置，如接在滑動(dòng)變阻器的“腳”或中間繞線的“網(wǎng)筒”上，導(dǎo)致元件沒(méi)有起到作用，也不能完成電路的連接環(huán)節(jié)。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓學(xué)生親手實(shí)踐是非常重要的，學(xué)生若親白動(dòng)手接過(guò)線，便不會(huì)出現(xiàn)線接在無(wú)效位置的情況。

因此，學(xué)校應(yīng)該給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師要注意給學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，學(xué)生只有動(dòng)手做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ拍堋皶?huì)實(shí)驗(yàn)”和“懂實(shí)驗(yàn)”。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生完成完整的實(shí)驗(yàn)探究，通過(guò)記錄和處理實(shí)驗(yàn)信息，尋找證據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問(wèn)題時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際問(wèn)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(lái)越注重新情境的創(chuàng)設(shè)，致力于通過(guò)新情境來(lái)考核學(xué)生的知識(shí)和素養(yǎng)。這種情況下，一味地進(jìn)行題海訓(xùn)練而不做總結(jié)是難以達(dá)到好效果的。例如，試題的第三問(wèn)是故障分析的考查，此問(wèn)在新的情境里考查學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題的能力，需要在理解問(wèn)題情境的基礎(chǔ)上對(duì)熟悉的知識(shí)做遷移應(yīng)用。很多學(xué)生的分析結(jié)果是滑動(dòng)變阻器沒(méi)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(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中起保護(hù)作用時(shí)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(shí)電流最小，例如此實(shí)驗(yàn)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(méi)有理解滑動(dòng)變阻器的功能是保護(hù)電路，下意識(shí)地認(rèn)為閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片都應(yīng)該調(diào)到最大，導(dǎo)致分析錯(cuò)誤。此外，部分學(xué)生將原因歸結(jié)為線路的連接問(wèn)題，或?qū)⒐收虾?jiǎn)單地判斷為短路或斷路。但題目已經(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(wèn)題;同時(shí)，燈泡短路和斷路與題中“燈泡閃了一下”無(wú)法簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)。這是學(xué)生缺乏知識(shí)遷移能力的表現(xiàn)，平時(shí)若沒(méi)有養(yǎng)成總結(jié)的習(xí)慣，無(wú)法將新情境與知識(shí)做有效聯(lián)系，只能照搬曾經(jīng)遇到過(guò)的故障分析。

新情境的構(gòu)建離不開熟悉的知識(shí)，不管情境和問(wèn)題怎么“新”，解決問(wèn)題的知識(shí)歸根究底源白教材。只有熟悉原來(lái)的知識(shí)條件，才能在新情境中找到熟悉的突破口，找到解決問(wèn)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(shí)內(nèi)容回歸教材。初學(xué)知識(shí)是從教材到實(shí)踐的發(fā)散，學(xué)習(xí)過(guò)后則要從實(shí)例回歸教材，系統(tǒng)地構(gòu)建知識(shí)體系，為調(diào)用和應(yīng)用知識(shí)扎實(shí)基礎(chǔ)。此外，教師應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移和運(yùn)用的能力，在熟練掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上舉一反三，將熟悉的知識(shí)運(yùn)用到解決新的問(wèn)題上，這樣才能不拘泥于教材，也不被困于新問(wèn)題。