周 浩 萬(wàn)全紅 高逸湘

(1. 廣州市第六十五中學(xué),廣東 廣州 510450;2. 廣州市第六十六中學(xué),廣東 廣州 510460; 3. 長(zhǎng)沙麓山國(guó)際實(shí)驗(yàn)學(xué)校,湖南 長(zhǎng)沙 410003)

中共中央、國(guó)務(wù)院的《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》在“深化考試招生制度改革”部分指出要“加強(qiáng)科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力考查”.[1]因此,高考必須承擔(dān)評(píng)價(jià)創(chuàng)新能力、選拔創(chuàng)新人才的任務(wù).2019年,教育部考試中心發(fā)布了中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系,即“一核四層四翼”,其中“四翼”明確提出了“創(chuàng)新性”考查要求:“創(chuàng)設(shè)合理情境,設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設(shè)問(wèn)方式,促使學(xué)生主動(dòng)思考”“要求學(xué)生多角度、開(kāi)放式地思考問(wèn)題”“考查的是學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)的創(chuàng)新性”.[2]物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)和評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新能力上發(fā)揮著不可替代的作用,那么,物理高考實(shí)驗(yàn)試題是怎樣體現(xiàn)“創(chuàng)新性”考查要求的呢?對(duì)教學(xué)又有怎樣的啟示?本文從相關(guān)文獻(xiàn)梳理高考實(shí)驗(yàn)試題“創(chuàng)新性”考查的具體內(nèi)涵,并以2023年全國(guó)各省市高考物理的實(shí)驗(yàn)試題為例分析闡述,以期對(duì)教學(xué)提供借鑒.

1 物理高考實(shí)驗(yàn)試題“創(chuàng)新性”考查要求的內(nèi)涵

情境是實(shí)現(xiàn)“四層”考查內(nèi)容和“四翼”考查要求的載體,“創(chuàng)新性”的情境活動(dòng)命題“要求學(xué)生在正確思想觀念引領(lǐng)下,在開(kāi)放性的綜合情境中創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,形成創(chuàng)造性的結(jié)果或結(jié)論”.[2]對(duì)物理學(xué)科而言,物理科考試的創(chuàng)新性主要包括創(chuàng)造性的問(wèn)題解決、創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面.通過(guò)創(chuàng)新試題的呈現(xiàn)方式和設(shè)問(wèn)方式,要求學(xué)生從不同角度分析和思考問(wèn)題,能提出個(gè)性化、創(chuàng)造性的思路和見(jiàn)解.在實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)中,要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖灾魈暨x實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、反思實(shí)驗(yàn)結(jié)果、提出改進(jìn)措施.在新情境中,要求學(xué)生運(yùn)用提供的信息和已具備的知識(shí)、能力、素養(yǎng)分析解決新的問(wèn)題.[3]可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)試題是實(shí)現(xiàn)物理高考“創(chuàng)新性”考查的重要載體.上述文獻(xiàn)還表明,高考物理實(shí)驗(yàn)試題“創(chuàng)新性”的內(nèi)涵應(yīng)包括情境素材的創(chuàng)新、考查方式的創(chuàng)新及思維方法的創(chuàng)新3個(gè)維度.情境素材的創(chuàng)新是指實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、器材或方案等超出了課標(biāo)或教材范圍,情境是全新的但考查的落腳點(diǎn)仍在課內(nèi),這就要求考生必須把握新舊信息的聯(lián)系、準(zhǔn)確理解新信息的實(shí)質(zhì),主要指向“理解掌握”“研究探索”學(xué)科素養(yǎng)和理解能力的考查;考查方式的創(chuàng)新體現(xiàn)為新的呈現(xiàn)方式和設(shè)問(wèn)方式,例如關(guān)鍵信息用圖像或表格呈現(xiàn)、半開(kāi)放或開(kāi)放式設(shè)問(wèn)等,考生需要對(duì)知識(shí)和信息概括整合,通過(guò)思維加工后按要求輸出,突出“知識(shí)整合”“語(yǔ)言表達(dá)”學(xué)科素養(yǎng)和推理論證能力的考查;思維方法的創(chuàng)新則要求考生能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果質(zhì)疑批判、獨(dú)立自主設(shè)計(jì)方案及發(fā)表創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力,強(qiáng)調(diào)“科學(xué)思維”“創(chuàng)新思維”學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的考查.各創(chuàng)新維度及考查指向的關(guān)系如表1所示.

表1 創(chuàng)新維度及考查指向

顯然,思維方法的創(chuàng)新是所有創(chuàng)新性維度中最高階的,前兩個(gè)維度往往是思維方法創(chuàng)新的基礎(chǔ),例如開(kāi)放式的設(shè)問(wèn)方式能激發(fā)考生的發(fā)散思維和創(chuàng)新思維,而扎實(shí)的課內(nèi)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能是以上各創(chuàng)新性維度的共同基礎(chǔ),因此,實(shí)驗(yàn)探究能力是解決創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)題的基石.以下按照創(chuàng)新性考查的不同維度,分別以2023年全國(guó)各省市高考物理試卷中的典型實(shí)驗(yàn)試題為例分析闡述.

2 創(chuàng)新性考查典型試題分析

2.1 情境素材的創(chuàng)新性

例1.(2023年湖北卷第11題)某學(xué)生利用測(cè)質(zhì)量的小型家用電子秤,設(shè)計(jì)了測(cè)量木塊和木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ的實(shí)驗(yàn).如圖1所示,木板和木塊A放在水平桌面上,電子秤放在水平地面上,木塊A和放在電子秤上的重物B通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩相連.調(diào)節(jié)滑輪,使其與木塊A間的輕繩水平,與重物B間的輕繩豎直.在木塊A上放置n(n為0～5)個(gè)砝碼(電子秤稱得每個(gè)砝碼的質(zhì)量m0為20.0 g),向左拉動(dòng)木板的同時(shí),記錄電子秤的對(duì)應(yīng)示數(shù)m.

(1) 實(shí)驗(yàn)中,拉動(dòng)木板時(shí)______(填“必須”或“不必”)保持勻速.

(2) 用mA和mB分別表示木塊A和重物B的質(zhì)量,則m和mA、mB、m0、μ、n所滿足的關(guān)系式為m=________.

(3) 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出m-n圖像,如圖2所示,可得木塊A和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________(保留2位有效數(shù)字).

圖2 m-n函數(shù)圖像

解答:(1) 木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力與兩者之間的相對(duì)速度無(wú)關(guān),則實(shí)驗(yàn)拉動(dòng)木板時(shí)不必保持勻速;(2) 對(duì)木塊、砝碼以及重物B分析可知μ(mA+nm0)g+mg=mBg.解得m=mB-μ(mA+nm0).

評(píng)析:該題的情境素材極具創(chuàng)新性,主要表現(xiàn)在3個(gè)方面:其一是實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獪y(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)不是課標(biāo)規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn);其二是實(shí)驗(yàn)器材——將常用的彈簧測(cè)力計(jì)改為測(cè)質(zhì)量的電子秤;最后,摩擦力通過(guò)連接體的平衡關(guān)系巧妙轉(zhuǎn)換成質(zhì)量的測(cè)量,再通過(guò)圖像法處理得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這一設(shè)計(jì)思路正是間接測(cè)量法的妙用.對(duì)比之下,本題的設(shè)問(wèn)和思維方法均比較常規(guī),實(shí)驗(yàn)中的線性圖像處理無(wú)論在課標(biāo)實(shí)驗(yàn)還是往年高考中多次出現(xiàn),考生應(yīng)該比較熟悉.解答的關(guān)鍵在于克服陌生情境帶來(lái)的認(rèn)知障礙,準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)思路與所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系,考查了考生的理解辨析能力和“理解掌握”素養(yǎng).

2.2 考查方式的創(chuàng)新性

例2.(2023年全國(guó)甲卷第22題)某學(xué)生用伏安法測(cè)繪一額定電壓為6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6 kΩ,電流表內(nèi)阻約為1.5 Ω．實(shí)驗(yàn)中有圖3(a)和(b)兩個(gè)電路圖供選擇.

圖3 電路圖及伏安特性曲線

(1) 實(shí)驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖3(c)所示,該學(xué)生選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)

(2) 若選擇另一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在答題卡所給圖上用實(shí)線畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)得到的關(guān)系曲線的示意圖________.

(2) 若選用另一個(gè)電路圖即圖3(b)實(shí)驗(yàn),會(huì)有U=U燈+IRA,則分別代入電流300 mA、500 mA,可知對(duì)應(yīng)的電壓應(yīng)為2.45 V、6.75 V,大致描點(diǎn)連線可得圖4.

圖4 I-U圖像

評(píng)析:伏安法測(cè)電阻的兩種測(cè)量電路是考生非常熟悉的學(xué)習(xí)探索類情境,但該題摒棄了“根據(jù)器材數(shù)據(jù)選擇測(cè)量電路”的常規(guī)考查方式,而是將實(shí)際測(cè)量結(jié)果以圖像的形式呈現(xiàn),并要求以此為證據(jù)對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行論證和判斷,考生必須要抓住圖像和題干中的關(guān)鍵信息,對(duì)比電表內(nèi)阻對(duì)“內(nèi)接法”和“外接法”的誤差影響并作出判斷,考查了科學(xué)探究中的證據(jù)意識(shí)、“理解掌握”素養(yǎng)及推理論證能力.第2空要求用繪圖的方式來(lái)表達(dá)分析結(jié)果,對(duì)比“給出數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖”的常規(guī)考法顯得更加靈活,對(duì)思維能力要求更高.考生要先對(duì)“內(nèi)接法”和“外接法”測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比分析,為了更準(zhǔn)確地畫(huà)出圖線,還要從“外接法”的圖線上找?guī)讉€(gè)特殊數(shù)據(jù)點(diǎn)算出“內(nèi)接法”的數(shù)據(jù),這能更好地考查考生的證據(jù)意識(shí)、推理論證能力及“知識(shí)整合”“語(yǔ)言表達(dá)”素養(yǎng).

例3.(2023年遼寧卷第11題節(jié)選)某學(xué)生為了驗(yàn)證對(duì)心碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒定律,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):用紙板搭建如圖5所示的滑道,使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上,其中OA為水平段.選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

圖5 滑道示意圖

測(cè)量硬幣的質(zhì)量,得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為m1和m2(m1>m2).將硬幣甲放置在斜面一某一位置,標(biāo)記此位置為B(如圖6).由靜止釋放甲,當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí),測(cè)量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP.將硬幣乙放置在O處,左側(cè)與O點(diǎn)重合,將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放.當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后,分別測(cè)量甲、乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON.保持釋放位置不變,重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次,得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2.

圖6 對(duì)心碰撞實(shí)驗(yàn)

(4) 由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差,計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1,寫(xiě)出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因________.

解答: (4) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差的因素可能有:碰撞時(shí)不完全是對(duì)心碰撞、質(zhì)量或距離的測(cè)量不準(zhǔn)確、空氣阻力的影響、兩枚硬幣與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)并不一致、碰撞中內(nèi)力沒(méi)有遠(yuǎn)大于外力、硬幣未確保從同一高度釋放等等.

評(píng)析:該題第(4)問(wèn)沒(méi)有唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案,屬于開(kāi)放式設(shè)問(wèn),考生可從測(cè)量、操作過(guò)程、客觀環(huán)境條件等多角度進(jìn)行批判性和發(fā)散性思考,再經(jīng)嚴(yán)密的分析論證得出合理解答.這種考查方式可以讓回答者自由發(fā)揮,有利于評(píng)價(jià)考生是否具備推理論證能力、創(chuàng)新能力和“創(chuàng)新思維”素養(yǎng).同時(shí),回答者必須用精練、準(zhǔn)確的科學(xué)術(shù)語(yǔ)表達(dá)輸出答案,考查了“語(yǔ)言表達(dá)”素養(yǎng).

2.3 “思維方法創(chuàng)新性”試題

例4.(2023年江蘇卷第12題節(jié)選)小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響．所用器材有:干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5 V,內(nèi)阻不計(jì))2節(jié);兩量程電壓表(量程0～3 V,內(nèi)阻約3 kΩ;量程0～15 V,內(nèi)阻約15 kΩ)1個(gè);滑動(dòng)變阻器(最大阻值50 Ω)1個(gè);定值電阻(阻值50 Ω)21個(gè);開(kāi)關(guān)1個(gè)及導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)電路如圖7所示．

圖7 實(shí)驗(yàn)電路圖

(4) 在圖7所示的電路中,若電源電動(dòng)勢(shì)為E,電壓表視為理想電壓表,滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當(dāng)被測(cè)電阻為R時(shí),其兩端的電壓U=________(用E、R1、R2、R表示),據(jù)此作出U-R理論圖線如圖8中虛線所示．小明發(fā)現(xiàn)被測(cè)電阻較小或較大時(shí),電壓的實(shí)測(cè)值與理論值相差較?。?/p>

圖8 U-R圖像

(5) 分析可知,當(dāng)R較小時(shí),U的實(shí)測(cè)值與理論值相差較小,是因?yàn)殡妷罕淼姆至餍?電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較?。∶髡J(rèn)為,當(dāng)R較大時(shí),U的實(shí)測(cè)值與理論值相差較小,也是因?yàn)橄嗤脑颍闶欠裢馑挠^點(diǎn)?請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由________．

(5) 不同意;理由說(shuō)明如下.

思路2:由題意可知,滑動(dòng)變阻器接入的阻值R1為任意值均不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此可設(shè)R1=0,而R增大至R2時(shí),U的實(shí)測(cè)值與理論值完全相同,說(shuō)明當(dāng)R不斷接近R2時(shí),U的實(shí)測(cè)值與理論值相差也越來(lái)越小,但是電壓表分流卻在不斷增大.

評(píng)析:對(duì)比第(5)問(wèn)的兩種解答思路,思路1通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)進(jìn)行證明,雖然嚴(yán)謹(jǐn)?shù)@得非常繁瑣,似乎不是命題者的本意;思路2則抓住題中的滑動(dòng)變阻器阻值R1對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不影響的特點(diǎn),采用極限法,將R1和R的值分別推向最小和最大,巧妙得出結(jié)論,這種思路回避了繁瑣的運(yùn)算過(guò)程,更具有創(chuàng)造性.本題要求考生能擺脫定式思維的束縛,通過(guò)質(zhì)疑批判、大膽創(chuàng)新,得出獨(dú)創(chuàng)性見(jiàn)解,凸顯了“思維方法創(chuàng)新性”的考查要求.

2.4 情境素材、考查方式及思維方法的綜合創(chuàng)新

例5.(2023年湖南卷第11題)某學(xué)生探究彈簧振子振動(dòng)周期與質(zhì)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示,輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺(tái)上,下端掛有鉤碼,鉤碼下表面吸附一個(gè)小磁鐵,其正下方放置智能手機(jī),手機(jī)中的磁傳感器可以采集磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像,實(shí)驗(yàn)步驟如下.

圖9 實(shí)驗(yàn)裝置圖

(1) 測(cè)出鉤碼和小磁鐵的總質(zhì)量m;

(2) 在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵,使彈簧振子在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),打開(kāi)手機(jī)的磁傳感器軟件,此時(shí)磁傳感器記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化周期等于彈簧振子振動(dòng)周期;

(3) 某次采集到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化的圖像如圖10所示,從圖中可以算出彈簧振子振動(dòng)周期T=________(用“t0”表示);

圖10 B-t圖像

(4) 改變鉤碼質(zhì)量,重復(fù)上述步驟;

(5) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如表2所示,分析數(shù)據(jù)可知,彈簧振子振動(dòng)周期的平方與質(zhì)量的關(guān)系是________(填“線性的”或“非線性的”);

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

(6) 設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合物理量的單位關(guān)系,彈簧振子振動(dòng)周期的表達(dá)式可能是________(填正確答案標(biāo)號(hào));

(7) 除偶然誤差外,寫(xiě)出一條本實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生誤差的原因:________．

評(píng)析:本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)——“探究彈簧振子振動(dòng)周期與質(zhì)量的關(guān)系”.實(shí)驗(yàn)測(cè)量器材——手機(jī)磁傳感器均為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)未曾出現(xiàn)過(guò)的,屬于典型的情境素材創(chuàng)新,考生需要準(zhǔn)確理解和辨析磁感應(yīng)強(qiáng)度變化與彈簧振子振動(dòng)之間的關(guān)系;磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B隨時(shí)間t的變化信息以圖像形式呈現(xiàn),考生需要將其轉(zhuǎn)換為振動(dòng)周期,而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以表格形式呈現(xiàn),考生要在觀察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)論證、歸納得出結(jié)論,這兩小問(wèn)在呈現(xiàn)方式上有所創(chuàng)新.第(6)問(wèn)放棄控制變量法而選擇從理論上對(duì)猜想分析論證,從量綱分析的角度引導(dǎo)考生推測(cè)振子周期T與勁度系數(shù)k的關(guān)系,這種新穎的設(shè)問(wèn)方式,能激發(fā)考生從不同角度分析問(wèn)題.第(7)問(wèn)要求考生寫(xiě)出一條可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因,開(kāi)放式的設(shè)問(wèn)為考生大膽提出個(gè)性化、創(chuàng)造性的見(jiàn)解提供了空間.綜上所述,本題在情境素材、考查方式及思維方法3個(gè)方面均體現(xiàn)創(chuàng)新性,對(duì)考生的關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)進(jìn)行了全面考查.

3 2023年高考物理實(shí)驗(yàn)試題創(chuàng)新性考查統(tǒng)計(jì)分析

為更全面了解高考物理實(shí)驗(yàn)試題的創(chuàng)新性考查情況,本文選取了具有代表性的全國(guó)甲、乙卷、新課標(biāo)卷及廣東、湖南、湖北、遼寧、江蘇、浙江(6月)、山東等省份試卷中的19道實(shí)驗(yàn)試題,對(duì)每道題的創(chuàng)新性類型進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),體現(xiàn)創(chuàng)新性考查要求的試題題號(hào)及頻次統(tǒng)計(jì)如表3所示.

表3 實(shí)驗(yàn)試題創(chuàng)新性統(tǒng)計(jì)

從表3的數(shù)據(jù)可知,這19道試題中體現(xiàn)創(chuàng)新性考查要求的共有12道,并以情境素材和考查方式的創(chuàng)新為主,思維方法創(chuàng)新涉及較少,大多數(shù)試題對(duì)創(chuàng)新性的考查往往只涉及1～2個(gè)方面,只有湖南卷第11題全部涉及,這可能是命題者出于難度控制或避免閱卷產(chǎn)生爭(zhēng)議等因素的考慮.10份試卷中,3套全國(guó)卷在實(shí)驗(yàn)題創(chuàng)新性考查上略顯保守,另外7套自主命題的地方卷則大膽嘗試、各具特色,例如廣東卷近3年全部的實(shí)驗(yàn)試題均只在情境素材上創(chuàng)新,考查方式和思維方法仍偏傳統(tǒng)和基礎(chǔ),而遼寧卷、湖南卷的試題不滿足于情境素材的創(chuàng)新,還在其他兩個(gè)方面積極探索,尤其是湖南卷的第11題做到了3者的巧妙融合,是創(chuàng)新性考查的典范.同時(shí),也應(yīng)該注意到思維方法創(chuàng)新性試題偏少,而最能甄別考生創(chuàng)新能力、選拔創(chuàng)新人才的恰好是這類問(wèn)題,因此,這類試題的命制還有待探索.

4 教學(xué)啟示

4.1 夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和技能,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力

知識(shí)技能是創(chuàng)造的前提和基礎(chǔ),個(gè)體知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不廣不深,創(chuàng)造就成了無(wú)本之木、無(wú)源之水.[4]高考創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)試題雖然創(chuàng)新維度各異,但所考查的知識(shí)和方法基本源于課內(nèi)所學(xué),因此,教學(xué)應(yīng)將夯實(shí)基礎(chǔ)擺在首位,特別是課標(biāo)規(guī)定的必做實(shí)驗(yàn),不僅要讓學(xué)生親身經(jīng)歷每個(gè)實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)、操作實(shí)施、數(shù)據(jù)處理及誤差分析,而且要充分利用實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的如電路故障、誤差較大等各種問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生自主解決,使之在實(shí)踐中遷移運(yùn)用知識(shí),發(fā)展觀察、動(dòng)手操作及問(wèn)題解決等實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)形成探究能力.

4.2 經(jīng)歷挑戰(zhàn)性任務(wù),促成高通路遷移

遷移是指把在一個(gè)情境中學(xué)到的東西遷移到新情境的能力,當(dāng)新任務(wù)與原任務(wù)不相似時(shí),稱為“高通路遷移”,創(chuàng)新就是指遷移至高度不相似的現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景,面對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜問(wèn)題,需要自己找到線索,綜合所學(xué)形成解決方案,[5]正是在解決挑戰(zhàn)性任務(wù)的過(guò)程中促使學(xué)生不斷經(jīng)歷高通路遷移,形成創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性解決問(wèn)題的能力,如江蘇卷第12題第(5)問(wèn)即是典型案例.因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也要多設(shè)置這樣的挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù),例如讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究方案,然后再對(duì)不同的方案給出優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià)并提出改進(jìn)建議等;再例如某些課內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是否可以在家里找到替代性器材和方案完成?當(dāng)然,若任務(wù)的挑戰(zhàn)性太大也容易讓學(xué)生放棄,因此任務(wù)的進(jìn)階性和教師引導(dǎo)尤為重要.

4.3 激發(fā)創(chuàng)新思維,鼓勵(lì)實(shí)際和創(chuàng)新應(yīng)用

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)試題常涉及新穎的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、非常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法和獨(dú)特的思路,這要求學(xué)生必須具備創(chuàng)新思維,教學(xué)中教師應(yīng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)和空間給學(xué)生思考、提問(wèn)及討論,如探究結(jié)束后讓學(xué)生討論:該探究方案有哪些不足之處?是否有更好的實(shí)驗(yàn)方法彌補(bǔ)?還能提出其他方案嗎等等,通過(guò)質(zhì)疑討論、思維碰撞激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造力.另外,創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)試題常涉及物理知識(shí)的實(shí)際和創(chuàng)新應(yīng)用,如今年湖南卷第12題就極具STEM特征,教師可以通過(guò)案例分析、實(shí)際問(wèn)題解決等方式,激發(fā)學(xué)生將所學(xué)物理知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際創(chuàng)造發(fā)明的興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力.