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

關(guān)鍵詞：高考實驗題；試題創(chuàng)新

《中國高考評價體系說明》指出，高考命題時應(yīng)堅持理論聯(lián)系實際的原則，考查學(xué)生探索新方法、積極主動解決問題的能力。［1］縱觀近幾年的高考試題，題型普遍呈現(xiàn)出“無思維，不命題；無情境，不成題”的典型特征。在如今這個重視實踐能力和創(chuàng)新能力的新時代，實驗題應(yīng)當(dāng)通過方案設(shè)計、動手操作、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)，全方位實現(xiàn)“立德樹人、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)探究彈簧振子振動周期與質(zhì)量的關(guān)系，實驗裝置如圖（a）所示，輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺上，下端掛有鉤碼，鉤碼下表面吸附一個小磁鐵，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)度實時變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像，實驗步驟如下：

（1）測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諧運(yùn)動，打開手機(jī)的磁傳感器軟件，此時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周期；

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

（4）改變鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述步驟；

（5）實驗測得數(shù)據(jù)如下表所示，分析數(shù)據(jù)可知，彈簧振子振動周期的平方與質(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)實驗結(jié)果并結(jié)合物理量的單位關(guān)系，彈簧振子振動周期的表達(dá)式可能是""" （填正確答案標(biāo)號）；

A. 2πmk

B. 2πkm

C. 2πmk

D. 2πkm

（7）除偶然誤差外，寫出一條本實驗中可能產(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)械振動等內(nèi)容由選考內(nèi)容變?yōu)楸乜純?nèi)容。同時新教材上的一些演示實驗、閱讀材料、課題研究等也可能被改編為實驗試題，這勢必使實驗題的題源范圍比以前更廣泛、更具有新意。2.2" 儀器新

隨著我國社會的不斷發(fā)展，一些具有高科技含量的實驗器材逐步取代了傳統(tǒng)器材，使得實驗過程更便捷，實驗數(shù)據(jù)更精確，實驗情境更具有創(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)問題、提出問題，還能幫助他們有效地解決問題。例如，本題利用智能手機(jī)附帶的傳感器和軟件來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度，以此來探究彈簧振子的周期公式。這種來源于生活的現(xiàn)代化實驗器材能更好地激發(fā)學(xué)生親自動手實驗的熱情，引導(dǎo)學(xué)生真正走進(jìn)實驗室，并通過實踐解決實際問題。2.3" 情境新

《深化新時代教育評價改革總體方案》中明確提出了優(yōu)化情境設(shè)計，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)字化實驗儀器，在親切且新穎的實驗氛圍下拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力，推動學(xué)生由“解題”思維向“解決問題”能力的轉(zhuǎn)變，這就要求學(xué)生不僅要熟練掌握實驗的基本原理和操作，更要將其熟練應(yīng)用于實際生活，解決具體問題，從而在實踐中培養(yǎng)關(guān)鍵實驗?zāi)芰吞嵘诵膶W(xué)科素養(yǎng)。2.4" 設(shè)問新

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

3.1" 圖表呈現(xiàn)過于理想的舊問題

試題中給了磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間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空間分布特點(diǎn)，加之實驗過程中出現(xiàn)的一些不可控因素的影響，最終的實驗結(jié)果并不能完美符合理想情況，因此數(shù)據(jù)圖像肯定會存在誤差。筆者自己做了類似實驗，在網(wǎng)上也查閱了相關(guān)實驗資料，實際圖像應(yīng)更接近圖1，兩者有著明顯差別。

的大小隨時間t變化的實際圖像本題的原圖雖然有著便捷考查和訓(xùn)練學(xué)生知識技能的作用，但這樣的圖表畢竟是不夠真實或過于理想化的。筆者經(jīng)過多年的高三教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，由于實驗數(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。長此以往，學(xué)生可能就只關(guān)注實驗背后的知識原理，過分依賴?yán)碚撚嬎愕谋憬菪?，而忽視了實驗?shù)據(jù)的真實性、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，我們必須保證整個實驗數(shù)據(jù)的真實可靠，這不僅是因為真實的數(shù)據(jù)在認(rèn)知上具有極高的價值，更在于真實的數(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)驗以及探討、發(fā)現(xiàn)問題。在這里，我們不妨讓圖表不那么“理想化”，呈現(xiàn)出一種更接近真實的狀態(tài)，讓學(xué)生感受到實驗的魅力更多來源于它的真實性。筆者在做實驗和查閱相關(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，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間的關(guān)系，圖像會更理想一些，實驗圖像如圖2所示。

3.2" 知識考查過于理論的舊問題

由于高考目前仍是以紙筆測試形式為主，因此在一線實驗教學(xué)中普遍存在“愿意多做實驗題，而不愿多做實驗”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)生對物理理論知識的掌握情況，而對于學(xué)生是否真正走進(jìn)實驗室開展過真實的實驗，考查的并不明顯。此外，本題還跟大多數(shù)高考實驗題類似，考查的大多是對以往所學(xué)物理規(guī)律的進(jìn)一步驗證，導(dǎo)致在處理問題時學(xué)生容易受到腦海中固有結(jié)論的影響。因此，實驗題中呈現(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)生的核心實驗?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：問題一，實驗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；問題二，在實驗中提供兩個質(zhì)量不同的鉤碼，并已知彈簧振子的振動周期公式，為了盡可能減小實驗誤差，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，請給出你選擇的理由。這樣的問題設(shè)計可以有效打破學(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，這些過程勢必會對學(xué)生發(fā)展思維能力、提高科學(xué)探究素養(yǎng)帶來極大的益處。4" 總結(jié)

由于高考真題具有強(qiáng)大的反饋功能、激勵功能和導(dǎo)向功能，對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實具有重要的評判與引領(lǐng)作用。筆者期待未來的高考實驗題能用漂亮的“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)對現(xiàn)代和未來社會發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］教育部考試中心.中國高考評價體系說明［M］.北京：人民教育出版社，2019：32-35.

［2］中華人民共和國教育部.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．