摘" 要：2023年高考物理湖南卷第11題在題源、實(shí)驗(yàn)儀器選用、實(shí)驗(yàn)情境、設(shè)問(wèn)角度等方面富有創(chuàng)新性，給人耳目一新的感覺(jué)。但是，試題中的圖表呈現(xiàn)過(guò)于理想、知識(shí)考查過(guò)于理論，試題僅是披著“新瓶”的外衣，內(nèi)在裝的還是知識(shí)理論考查的“舊酒”，不利于學(xué)生真正創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高考實(shí)驗(yàn)題；試題創(chuàng)新

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》指出，高考命題時(shí)應(yīng)堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，考查學(xué)生探索新方法、積極主動(dòng)解決問(wèn)題的能力。［1］縱觀近幾年的高考試題，題型普遍呈現(xiàn)出“無(wú)思維，不命題；無(wú)情境，不成題”的典型特征。在如今這個(gè)重視實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的新時(shí)代，實(shí)驗(yàn)題應(yīng)當(dāng)通過(guò)方案設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作、觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、分析歸納與得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，全方位實(shí)現(xiàn)“立德樹(shù)人、服務(wù)人才、指導(dǎo)教學(xué)”的高考核心目標(biāo)。2023年高考物理湖南卷第11題，在深化基礎(chǔ)性的前提下，進(jìn)一步強(qiáng)化試題的應(yīng)用性、創(chuàng)新性、探究性和開(kāi)放性，使人耳目一新。然而，受某些因素的限制和影響，完成試題后卻讓人產(chǎn)生“新瓶裝舊酒”的唏噓和遺憾。1" 真題呈現(xiàn)

（2023年湖南卷第11題）某同學(xué)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（a）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：

（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（b）所示，從圖中可以算出彈簧振子振動(dòng)周期T＝""" （用“t0”表示）；

（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)如下表所示，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”）；

（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)）；

A. 2πmk

B. 2πkm

C. 2πmk

D. 2πkm

（7）除偶然誤差外，寫(xiě)出一條本實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的誤差原因：" 。

參考答案：（3）t010" （5）線性的" （6）A" （7）空氣阻力

2" “瓶”的“新”

2.1" 題源新

在老教材中，彈簧振子振動(dòng)周期與質(zhì)量的關(guān)系屬于選考內(nèi)容，但在新教材中該內(nèi)容卻出現(xiàn)在選擇性必修一最后的課題研究中，總體仍呈現(xiàn)出“源于教材但不拘泥于教材”的特點(diǎn)。從2023年開(kāi)始，湖南省高考采用“新高考、新教材”的模式，相比于2021年和2022年采用的“新高考、老教材”模式，新教材中的熱學(xué)、光學(xué)、機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng)等內(nèi)容由選考內(nèi)容變?yōu)楸乜純?nèi)容。同時(shí)新教材上的一些演示實(shí)驗(yàn)、閱讀材料、課題研究等也可能被改編為實(shí)驗(yàn)試題，這勢(shì)必使實(shí)驗(yàn)題的題源范圍比以前更廣泛、更具有新意。2.2" 儀器新

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，一些具有高科技含量的實(shí)驗(yàn)器材逐步取代了傳統(tǒng)器材，使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程更便捷，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，實(shí)驗(yàn)情境更具有創(chuàng)新性和應(yīng)用性。這些科技進(jìn)步不僅引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，還能幫助他們有效地解決問(wèn)題。例如，本題利用智能手機(jī)附帶的傳感器和軟件來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度，以此來(lái)探究彈簧振子的周期公式。這種來(lái)源于生活的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)器材能更好地激發(fā)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，并通過(guò)實(shí)踐解決實(shí)際問(wèn)題。2.3" 情境新

《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》中明確提出了優(yōu)化情境設(shè)計(jì)，增強(qiáng)試題靈活性，深化關(guān)鍵能力考查的要求。本題結(jié)合科技前沿，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，在親切且新穎的實(shí)驗(yàn)氛圍下拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，推動(dòng)學(xué)生由“解題”思維向“解決問(wèn)題”能力的轉(zhuǎn)變，這就要求學(xué)生不僅要熟練掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作，更要將其熟練應(yīng)用于實(shí)際生活，解決具體問(wèn)題，從而在實(shí)踐中培養(yǎng)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞嵘诵膶W(xué)科素養(yǎng)。2.4" 設(shè)問(wèn)新

本題要求考生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合物理量的單位關(guān)系，猜測(cè)彈簧振子的振動(dòng)周期公式。這里的巧思在于向?qū)嶒?yàn)題中加入了物理單位制的考查，這在以往的高考實(shí)驗(yàn)題中并不多見(jiàn)。這種設(shè)問(wèn)方式新穎獨(dú)特，對(duì)學(xué)生的發(fā)散性思維和知識(shí)遷移能力提出了更高的要求。3" “酒”的“舊”

3.1" 圖表呈現(xiàn)過(guò)于理想的舊問(wèn)題

試題中給了磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化的圖像，由圖像中可以看出，數(shù)據(jù)之間的變化關(guān)系與余弦函數(shù)非常相似，這也高度符合理論得到的周期公式。但由于小磁鐵的磁場(chǎng)空間分布特點(diǎn)，加之實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些不可控因素的影響，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能完美符合理想情況，因此數(shù)據(jù)圖像肯定會(huì)存在誤差。筆者自己做了類似實(shí)驗(yàn)，在網(wǎng)上也查閱了相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，實(shí)際圖像應(yīng)更接近圖1，兩者有著明顯差別。

的大小隨時(shí)間t變化的實(shí)際圖像本題的原圖雖然有著便捷考查和訓(xùn)練學(xué)生知識(shí)技能的作用，但這樣的圖表畢竟是不夠真實(shí)或過(guò)于理想化的。筆者經(jīng)過(guò)多年的高三教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并非總是完美的，學(xué)生往往就自行編造一些虛假的數(shù)據(jù)以方便運(yùn)算。長(zhǎng)此以往，學(xué)生可能就只關(guān)注實(shí)驗(yàn)背后的知識(shí)原理，過(guò)分依賴?yán)碚撚?jì)算的便捷性，而忽視了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性和科學(xué)性，這與物理核心學(xué)科素養(yǎng)中的“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”是明顯相悖的。高考試題具有重要的引導(dǎo)作用，我們必須保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，這不僅是因?yàn)檎鎸?shí)的數(shù)據(jù)在認(rèn)知上具有極高的價(jià)值，更在于真實(shí)的數(shù)據(jù)能與學(xué)生的日常生活緊密相連，能吸引他們?nèi)康淖⒁饬?，啟發(fā)學(xué)生從生活中獲得經(jīng)驗(yàn)以及探討、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在這里，我們不妨讓圖表不那么“理想化”，呈現(xiàn)出一種更接近真實(shí)的狀態(tài)，讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)的魅力更多來(lái)源于它的真實(shí)性。筆者在做實(shí)驗(yàn)和查閱相關(guān)資料中發(fā)現(xiàn)，如果把手機(jī)直接懸掛在彈簧上，代替鉤碼和小磁鐵做上下振動(dòng)，再利用智能手機(jī)內(nèi)部的傳感器軟件，記錄下豎直方向加速度與時(shí)間的關(guān)系，圖像會(huì)更理想一些，實(shí)驗(yàn)圖像如圖2所示。

3.2" 知識(shí)考查過(guò)于理論的舊問(wèn)題

由于高考目前仍是以紙筆測(cè)試形式為主，因此在一線實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在“愿意多做實(shí)驗(yàn)題，而不愿多做實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象，本題就體現(xiàn)出了這一特征。試題更多的是關(guān)注學(xué)生對(duì)物理理論知識(shí)的掌握情況，而對(duì)于學(xué)生是否真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，考查的并不明顯。此外，本題還跟大多數(shù)高考實(shí)驗(yàn)題類似，考查的大多是對(duì)以往所學(xué)物理規(guī)律的進(jìn)一步驗(yàn)證，導(dǎo)致在處理問(wèn)題時(shí)學(xué)生容易受到腦海中固有結(jié)論的影響。因此，實(shí)驗(yàn)題中呈現(xiàn)的探究本質(zhì)上只是在形式上的創(chuàng)新探究，對(duì)學(xué)生的批判性思維、論證性思維的考查并不充分。如果學(xué)生已經(jīng)事先掌握了已有結(jié)論T＝2πmk，則此題明顯失去了考查學(xué)生的核心實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)科素養(yǎng)方面的意義。

在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版2020年修訂）》中指出，要避免讓學(xué)生按教師或教材的既定步驟進(jìn)行虛假“探究”，不應(yīng)只把注意力集中在與探究假設(shè)相符的物理事實(shí)上，還需要觀察和收集那些與預(yù)期結(jié)果相矛盾的信息。［2］或許本題可以這樣修改：?jiǎn)栴}一，實(shí)驗(yàn)圖像與理論圖像之間存在差異的原因可能有哪些，如何證明你的猜想；問(wèn)題二，在實(shí)驗(yàn)中提供兩個(gè)質(zhì)量不同的鉤碼，并已知彈簧振子的振動(dòng)周期公式，為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為應(yīng)該選擇質(zhì)量大的鉤碼還是質(zhì)量小的鉤碼，請(qǐng)給出你選擇的理由。這樣的問(wèn)題設(shè)計(jì)可以有效打破學(xué)生已存在的固有結(jié)論，需要學(xué)生以自己原有的知識(shí)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行合理的猜想和假設(shè)，并尋求證據(jù)進(jìn)行論證，這些過(guò)程勢(shì)必會(huì)對(duì)學(xué)生發(fā)展思維能力、提高科學(xué)探究素養(yǎng)帶來(lái)極大的益處。4" 總結(jié)

由于高考真題具有強(qiáng)大的反饋功能、激勵(lì)功能和導(dǎo)向功能，對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)具有重要的評(píng)判與引領(lǐng)作用。筆者期待未來(lái)的高考實(shí)驗(yàn)題能用漂亮的“新瓶”裝滿甜蜜的“美酒”，使得這些試題能為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對(duì)現(xiàn)代和未來(lái)社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］教育部考試中心.中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明［M］.北京：人民教育出版社，2019：32-35.

［2］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：54．