摘" "要：分析2024年全國甲卷、廣東卷和河北卷中電學(xué)實驗在情境與問題、操作與證據(jù)、原理與解釋、交流與討論四方面的考查情況。提出培養(yǎng)學(xué)生基于情境提出問題能力、強化制訂方案收集證據(jù)能力、提高基于證據(jù)解釋論證能力、發(fā)展表達交流優(yōu)化方案能力等方面的教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：2024年高考；電學(xué)實驗；科學(xué)探究；教學(xué)建議

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0050-4

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）提出了科學(xué)探究素養(yǎng)?？茖W(xué)探究素養(yǎng)指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進行交流、評價和反思的能力［1］。

《基于高考評價體系的物理科考試內(nèi)容改革實施路徑》指出，實驗探究能力屬于實踐操作能力群［2］。《中國高考評價體系》明確“實踐操作”包括認知操作和行動操作兩個方面。要求學(xué)生面對新情境合理地組織、調(diào)動相關(guān)知識和能力，實施實驗探究活動，綜合運用各種技術(shù)方法創(chuàng)造性地解決現(xiàn)實情境問題［3］。

實驗題是考查學(xué)生問題、證據(jù)、解釋和交流等科學(xué)探究要素發(fā)展程度的關(guān)鍵載體。實驗題能評價學(xué)生面對真實情境，合理組織和調(diào)用相關(guān)知識與能力進行研究和操作來解決實際問題的能力。電學(xué)實驗綜合性較強，可承擔區(qū)分學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維水平的作用。

2024年高考卷中的電學(xué)實驗很好地體現(xiàn)出基于真實問題情境培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，引導(dǎo)教學(xué)發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的作用。

1" " 高考電學(xué)實驗題分析

2024年全國甲卷、廣東卷和河北卷電學(xué)實驗題充分體現(xiàn)了基于真實情境命題，考查學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的要求；引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)著力培養(yǎng)學(xué)生的問題、證據(jù)、解釋、交流能力（表1）。

1.1" " 引入真實情境，培養(yǎng)問題意識

基于情境觀察提出問題，形成猜想與假設(shè)是問題意識的主要內(nèi)容。提出一個有價值的問題，比解決問題更有意義。創(chuàng)新源于基于實際需要提出問題，然后解決問題。在高考中，不太可能讓學(xué)生自行提出一個問題，然后設(shè)計實驗進行探究并解決問題。問題往往在試題中已經(jīng)明確，但是“為什么研究這個問題”“這個問題與生產(chǎn)生活實踐需求有何聯(lián)系”等問題能激發(fā)學(xué)生思考。通過真實情境引導(dǎo)學(xué)生觀察生產(chǎn)生活實際需求，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)需求提出問題的能力。同時，豐富的情境素材蘊含著解決問題的提示，恰當?shù)那榫吵尸F(xiàn)方式可以引起學(xué)生形成猜想和作出假設(shè)。此外，真實情境能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與生產(chǎn)實踐聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生探究未知世界的強烈動機。所以，引入真實、新穎的生產(chǎn)生活實踐情境，對于培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力和根據(jù)情境進行猜想、假設(shè)的能力有重要作用。

全國甲卷第10題創(chuàng)設(shè)電阻型氧氣傳感器定標情境，測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的數(shù)量關(guān)系。廣東卷第12題創(chuàng)設(shè)太陽能電池板自動跟蹤調(diào)整情境，太陽能電池板根據(jù)太陽光照射方向變化，實現(xiàn)自動跟蹤并調(diào)整其方向。河北卷第13題創(chuàng)設(shè)光強報警器情境，測試光敏電阻值與光強的關(guān)系，設(shè)計光強報警器工作原理圖。以上情境均是基于生產(chǎn)實踐需要解決的問題，能激發(fā)學(xué)生的探究熱情。學(xué)生閱讀情境后可能提出很多有價值的問題。何為定標？怎樣進行定標？太陽能電池板怎樣自動檢測并調(diào)節(jié)方向？如何設(shè)計光強報警電路？通過什么形式發(fā)出報警信號？豐富而真實的情境、關(guān)鍵部件的實物圖、原理圖、圖像等關(guān)鍵信息都能幫助學(xué)生提出問題，大膽假設(shè)，形成合理猜想。

1.2" " 重視實驗操作，發(fā)展證據(jù)意識

設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息，是實驗操作的主要內(nèi)容，也是實驗的基本能力，是獲取證據(jù)的重要前提。在高考中，設(shè)計實驗方案往往不由考生單獨完成，而是遵循命題者思路完善實驗方案的關(guān)鍵步驟，要求學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康摹l件和要求選取實驗器材，設(shè)計實驗電路并連線，補充實驗關(guān)鍵步驟，設(shè)計實驗數(shù)據(jù)表格并收集數(shù)據(jù)等。

全國甲卷電學(xué)實驗給傳感器定標，分成三個關(guān)鍵步驟。步驟一，設(shè)計測量電路并實物連線，測量傳感器電壓；步驟二，實驗操作并讀數(shù)，測量不同氧氣含量下傳感器的電壓；步驟三，畫出氧氣含量與電壓關(guān)系圖像，尋找氧氣含量與電壓的數(shù)量關(guān)系。

廣東卷電學(xué)實驗題根據(jù)太陽光照射方向自動調(diào)整太陽能板方向，分成三個關(guān)鍵步驟。步驟一，根據(jù)原理圖進行實物圖連線；步驟二，光敏電阻阻值與光照強度關(guān)系測試；步驟三，光源跟蹤測試。

河北卷電學(xué)實驗題是制作簡易光強報警器，分成四個關(guān)鍵步驟。步驟一，運用多用電表歐姆擋判斷二極管的正負極；步驟二，設(shè)計控制電路并實物圖連線；步驟三，尋找光敏電阻光強與阻值的關(guān)系；步驟四，調(diào)試自動報警電路使其正常工作。

1.3" " 考查實驗原理，培育解釋能力

基于實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)建構(gòu)模型進行推理論證獲得結(jié)論，解決基于情境提出的問題，是解釋的主要內(nèi)容。解釋有兩方面的運用。一是運用物理原理解釋實驗現(xiàn)象和獲得實驗結(jié)論。即根據(jù)物理原理和現(xiàn)象數(shù)據(jù)進行科學(xué)推理和論證，獲得實驗結(jié)論并準確表述結(jié)論。二是根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行推理論證獲得重要的物理原理。即根據(jù)現(xiàn)象數(shù)據(jù)，建構(gòu)模型，進行科學(xué)推理和論證，獲得物理原理，并準確表述物理原理。無論哪一方面，實驗原理都是實驗題的核心和考查的重點。兩個方面都可以培育學(xué)生基于證據(jù)進行解釋的能力。

全國甲卷電學(xué)實驗題是對氧氣傳感器定標。通過分壓電路控制傳感器電流不變，收集不同氧氣含量下的傳感器電壓，根據(jù)氧氣含量—電壓圖像描出兩者之間關(guān)系曲線，并應(yīng)用該圖像推斷待測氧氣含量。廣東卷電學(xué)實驗題是根據(jù)太陽光照射方向調(diào)整太陽能板方向。首先，通過兩個光敏電阻RG1、RG2串聯(lián)，依據(jù)串聯(lián)電路電流相等，分得電壓越高電阻越大，可知RG1gt;RG2，結(jié)合RG1表面的光照強度比RG2小，所以光照強度越小電阻越大。控制單元通過比較兩光敏電阻RG1 和RG2的電壓，感知半透明隔板兩側(cè)光照強度強弱，發(fā)現(xiàn)左右電壓表U1與U2不相等時，控制電動機轉(zhuǎn)動，直至U1=U2，即左右兩側(cè)光照強度相等，光線垂直照射太陽能電池板，實現(xiàn)方向自動跟蹤。河北卷電學(xué)實驗題是設(shè)計光強報警裝置。比較光敏電阻伏安特性曲線，發(fā)現(xiàn)RIIIlt;RIIlt;RI，結(jié)合光照強度推斷光敏電阻阻值隨光強的增大而減小。根據(jù)報警電路光敏電阻與滑動變阻器串聯(lián)，二極管與三極管串聯(lián)，題目提供了“當三極管be間電壓達到一定程度后才能導(dǎo)通”的信息，為使與三極管串聯(lián)的二極管發(fā)光，可以增大與be并聯(lián)的滑動變阻器阻值，提高be間電壓，使三極管導(dǎo)通、二極管發(fā)光。

1.4" " 優(yōu)化實驗方案，體現(xiàn)交流素養(yǎng)

對科學(xué)探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思，是交流素養(yǎng)的主要內(nèi)容，是科學(xué)探究素養(yǎng)的重要組成部分。當實驗過程結(jié)束以后，回顧實驗方案的設(shè)計與操作過程，評估實驗結(jié)果的準確性和可靠性，反思有沒有產(chǎn)生誤差的地方，提出進一步優(yōu)化實驗探究過程的措施，將評估與反思內(nèi)容與同伴交流分享。在高考中，可能以誤差分析、提出減少誤差的方法或者分析換用其他方法（器材）進行實驗可行性等形式出現(xiàn)，意在拓寬學(xué)生的思維，讓學(xué)生提出改良優(yōu)化方案。

2024年全國甲卷、廣東卷和河北卷三道電學(xué)實驗題雖沒有考查學(xué)生的交流、評估和反思素養(yǎng)，但這三個情境可以設(shè)計很好的考查交流素養(yǎng)的問題。如全國甲卷可增加以下問題：若電壓表為非理想表，對實驗結(jié)果有沒有影響，請分析并加以說明。廣東卷可增加以下問題：半透明板的作用是什么？不安裝半透明板能否完成實驗？對實驗結(jié)果有什么影響？河北卷可增加以下問題：除調(diào)節(jié)增大R1外，還有什么辦法可使光強達到報警值時二極管發(fā)光？

2" " 教學(xué)建議

課程標準提出，高中物理課程中應(yīng)注重科學(xué)探究，尤其應(yīng)注重物理實驗，這在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力方面具有重要的作用［1］。

2.1" " 培養(yǎng)學(xué)生基于情境提出問題的能力

課程標準要求發(fā)掘?qū)嶒炘谂囵B(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題能力方面的潛在價值?？梢詮挠^察現(xiàn)象和體驗過程兩方面培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。

通過觀察現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。一是引導(dǎo)學(xué)生觀察生產(chǎn)生活實踐情境，思考情境中人們的實際需求，激發(fā)學(xué)生為解決實際需求而提出問題。事實上，人類的發(fā)明創(chuàng)造都是人們在生產(chǎn)生活實踐中發(fā)現(xiàn)需求，然后提出問題進行研究而實現(xiàn)的。二是讓學(xué)生觀察演示實驗情境，在觀察中產(chǎn)生認知沖突，為解決認知沖突而提出問題。當輸入的信息與大腦原有認知產(chǎn)生矛盾時，學(xué)生就有弄個水落石出的強烈訴求。演示實驗不僅僅激發(fā)興趣，在啟發(fā)學(xué)生思考和提出問題上，有同樣重要的作用。

通過體驗過程培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。學(xué)生只有親身體驗才能深刻認識理想與現(xiàn)實的差距，才能準確體會操作的精準與現(xiàn)象的微妙變化，才能設(shè)身處地地反思實驗原理、過程、結(jié)果和產(chǎn)生的誤差等。創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，讓學(xué)生在體驗中完成任務(wù)，往往學(xué)生能提出很多教師意想不到的問題，教師應(yīng)該抓住機會及時引導(dǎo)，與學(xué)生共同打磨這些問題，形成有價值、可探究的問題。創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，讓學(xué)生在完成任務(wù)過程中受啟發(fā)，運用科學(xué)思維提煉有價值的問題是提高問題意識的重要方法。

2.2" " 強化學(xué)生制訂方案收集證據(jù)的能力

制訂實驗方案。當前仍然存在按照教師或者教材既定實驗步驟進行“按方抓藥”式實驗課，學(xué)生僅僅熟悉實驗步驟和熟練操作器材，對“為什么要這樣做”“還可以怎么做”等問題沒有深入思考，不利于培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)實驗?zāi)康闹朴唽嶒灧桨傅哪芰?。第一，讓學(xué)生體會一個探究任務(wù)往往可以分解成幾個小問題加以解決，每個小問題涉及實驗的不同方面，有不同的解決方法。如使用什么裝置完成實驗，實驗原理是什么，借助哪些器材收集數(shù)據(jù)，實驗方案是否產(chǎn)生誤差，有沒有辦法消除誤差等。引導(dǎo)學(xué)生逐一思考以上問題，根據(jù)客觀條件給出答案。第二，考慮實驗原理、實驗器材和實驗數(shù)據(jù)收集等實驗環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)匹配，使幾個小問題有機組合起來，從而整體構(gòu)思探究計劃。第三，要借助身邊的學(xué)習(xí)資源優(yōu)化完善實驗方案。如可以尋求教師的幫助將探究任務(wù)進行分解，通過閱讀器材說明書了解其使用方法，與同伴分享方案，在討論中完善方案等。第四，在日常教學(xué)中舍得花時間給學(xué)生制訂方案。教師可以準備多種方案對應(yīng)的器材，讓學(xué)生在豐富的器材前提下自由選擇合理搭配，讓學(xué)生在體驗中優(yōu)化方案，總結(jié)制訂方案的得與失。第五，實驗結(jié)束后讓學(xué)生反思實驗方案的便捷性、有效性，為下次制訂方案提供經(jīng)驗借鑒。

實驗操作收集證據(jù)。根據(jù)實驗方案實施探究活動，熟悉常見物理儀器的使用方法，熟練、準確地操作實驗儀器，明確儀器的讀數(shù)原理和規(guī)則，注意讀數(shù)的準確性。學(xué)習(xí)使用常見的工具收集數(shù)據(jù)，從便于觀察實驗數(shù)據(jù)之間關(guān)系的角度設(shè)計數(shù)據(jù)記錄方式，如設(shè)計表格收集數(shù)據(jù)，為處理數(shù)據(jù)做好準備。

2.3" " 提高學(xué)生基于證據(jù)解釋論證的能力

建構(gòu)分析數(shù)據(jù)的基本模型。以實驗原理為模型建立數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系。大膽猜想數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，嘗試用圖像等直觀方式探索物理量之間的關(guān)系。通過數(shù)學(xué)變換盡量整理出物理量之間的線性圖像，便于觀察和運用圖像獲得結(jié)論。

提高學(xué)生的解釋能力可分成推理和論證兩個方面。驗證性實驗重點發(fā)展學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康慕忉寣嶒灛F(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，尋找現(xiàn)象數(shù)據(jù)與實驗結(jié)論之間的邏輯聯(lián)系進行論證，證明實驗結(jié)論的正確性。探究性實驗重點發(fā)展學(xué)生的科學(xué)推理素養(yǎng)。嘗試用列表格、作圖像、函數(shù)擬合等多種方式整理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間蘊含的物理規(guī)律，根據(jù)事實和現(xiàn)象運用邏輯推理確立物理量之間的關(guān)系，獲得實驗結(jié)論。

提高解釋論證能力除了關(guān)注與實驗假設(shè)相符的實驗現(xiàn)象和事實外，還要觀察收集與實驗假設(shè)相矛盾的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，嘗試解釋現(xiàn)象、數(shù)據(jù)與實驗結(jié)論相矛盾的原因。

2.4" " 發(fā)展學(xué)生表達交流優(yōu)化方案的能力

提供學(xué)生表達的機會。實驗結(jié)論的表達教師不應(yīng)越俎代庖，完成實驗操作得到論證后，教師應(yīng)給學(xué)生提供表達的時間和機會。讓學(xué)生把實驗結(jié)論用自己的語言準確、簡練地表達出來，可以運用文字、表格、圖像、公式、插圖等豐富的表達形式。當然，學(xué)生的表達應(yīng)當準確、精煉、富有邏輯和學(xué)科特色。

提供學(xué)生交流的平臺。獲得實驗結(jié)論后，教師應(yīng)組織學(xué)生進行必要的討論，內(nèi)容包括實驗方案的設(shè)計、實驗裝置與器材的選用、實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的收集、實驗結(jié)論的獲得、實驗誤差及原因等。學(xué)生與同伴交流的過程，就是對比優(yōu)化實驗方案、修正推理論證、想方設(shè)法減少實驗誤差的過程。學(xué)生親身經(jīng)歷實驗探究過程后思維是活躍的，只要有充分的時間和平臺，學(xué)生可能提出很多優(yōu)化實驗方案的措施與做法，為下一次設(shè)計實驗方案奠定基礎(chǔ)。

綜上所述，實驗是理論與操作相結(jié)合的教學(xué)活動，一定要讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究的關(guān)鍵步驟和必要過程，如提出問題、制訂方案、探究過程、收集數(shù)據(jù)、推理論證、表述結(jié)論、誤差分析等過程，著力從問題、證據(jù)、解釋、交流四個方面培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］程力，李勇.基于高考評價體系的物理科考試內(nèi)容改革實施路徑［J］.中國考試，2019（12）：38-44.

［3］教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［4］學(xué)科網(wǎng).2024年高考全國甲卷理綜物理真題［DB/OL］.（2024-06-14）.https：//www.zxxk.com/soft/45773271.html.

［5］學(xué)科網(wǎng).2024年新高考廣東卷物理高考真題［DB/OL］.（2024-06-20）.https：//www.zxxk.com/soft/45876057.html.

［6］學(xué)科網(wǎng).2024年新高考河北卷物理高考真題［DB/OL］.（2024-06-18）.https：//www.zxxk.com/soft/45826619.html.

（欄目編輯" " "陳" " 潔）