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        廣東省適應(yīng)性測(cè)試物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的解讀與啟示

        2021-11-17 10:41:58彭鈺嵋王笑君凌勁樺
        物理教學(xué)探討 2021年9期

        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。

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