張艷君 侯 恕

(東北師范大學(xué)物理學(xué)院,吉林長春 130024)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,它以實(shí)驗(yàn)為依托,通過觀察實(shí)驗(yàn),總結(jié)規(guī)律從而得到物理學(xué)的定律,物理學(xué)的研究和發(fā)展都離不開實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉呖嘉锢硪疾榈哪芰χ?在2009年《考試說明》物理科“知識(shí)內(nèi)容表(新課程)”的一百多個(gè)知識(shí)點(diǎn)中,實(shí)驗(yàn)有近20個(gè),占14.5%.[1]

2005年山東、廣東、海南、寧夏進(jìn)入新一輪課程改革,2006年天津、江蘇、福建、浙江、遼寧、安徽隨后進(jìn)入課改.2007年新一輪課改的學(xué)生首次參加高考,這一期高考為之后的新課改高考考生提供了一定的導(dǎo)向作用,從中也可以看到新課改所倡導(dǎo)的探究方面的內(nèi)容.

山東作為一個(gè)教學(xué)大省是首輪進(jìn)入新課改的,在2005年到2009年這5年高考中,山東歷經(jīng)了課改前后的高考.本文以山東近5年的高考物理為例,研究其實(shí)驗(yàn)部分的特點(diǎn)及趨勢.

1 近5年實(shí)驗(yàn)試題的基本分布

通過對2005年至2009年山東高考實(shí)驗(yàn)部分的分析與總結(jié),繪制表1.

表1

年份 知識(shí)范圍 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 題型 分值 考查方面2009力學(xué) 力的平行四邊形定則選擇、填空電學(xué) 光敏電阻 作 圖、簡答12分實(shí)驗(yàn)操作繪制曲線;電路設(shè)計(jì)

2 實(shí)驗(yàn)試題特點(diǎn)分析

(1)主要考查知識(shí)范圍以電學(xué)為主,力學(xué)為輔

通過表1可以看出高考實(shí)驗(yàn)的方向多是以力學(xué)和電學(xué)為主,其中電學(xué)占大部分比例.2005年到2009年每年都有電學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)題目,在2005年和2009年涉及到力的平行四邊形定則這一知識(shí)點(diǎn),而光學(xué)只有在2006年時(shí)考查過雙縫干涉.由于電學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅考查了大綱和考試說明所要求的獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,同時(shí)也有效地考查了電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí).它所具備的雙重考查效果自然受到命題者的青睞;受考試時(shí)間和試卷篇幅的限制,試卷所能考查的知識(shí)點(diǎn)有限,大部分試卷都未對恒定電流一章的知識(shí)另外單獨(dú)設(shè)題考查,電學(xué)實(shí)驗(yàn)有效地完成了考查恒定電流知識(shí)的使命,同時(shí)為試卷考查其他知識(shí)點(diǎn)留出了空間;電學(xué)實(shí)驗(yàn)題尤其是設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)題富于變化,為命題者提供了廣闊的命題空間.[2]

電學(xué)部分考查的多為伏安法測電阻這一知識(shí)點(diǎn).測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻、測量電壓表內(nèi)阻、檢測標(biāo)稱值 5 Ω滑動(dòng)變阻器這三者主要考查的都是伏安法測量電阻,以此設(shè)計(jì)電路圖求出表達(dá)式.磁敏電阻、光敏電阻在伏安法的基礎(chǔ)上添加了圖像分析以及電路設(shè)計(jì).主要題型是作圖和填空.力學(xué)主要集中于力的平行四邊形定則,題型以選擇為主.光學(xué)考查的雙縫干涉題型也是選擇題.

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施和考查過程中,電學(xué)實(shí)驗(yàn)的問題設(shè)計(jì),器材的選取,電路圖的設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)器材的組裝、調(diào)試,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,數(shù)據(jù)的讀取,實(shí)驗(yàn)誤差的分析及處理等,能很好地對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維能力、操作能力、觀察能力進(jìn)行考查.

(2)考查方面逐步側(cè)重于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ω叩偷捏w現(xiàn).設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是進(jìn)行科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié),是衡量學(xué)生科學(xué)探究能力高低的重要指標(biāo).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查了學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材的能力、擬定實(shí)驗(yàn)方案、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的能力,同時(shí)也使學(xué)生學(xué)會(huì)分析可行性因素.新課程理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主的探究性學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)恰恰能反映學(xué)生自主獨(dú)立的思考問題.因此課改之后的高考實(shí)驗(yàn)逐步側(cè)重于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).2005年和2006年實(shí)驗(yàn)的考查多是畫電路圖,2007年則考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟,2008年及2009年也主要為電路設(shè)計(jì).

2007年實(shí)驗(yàn)題要求考生進(jìn)一步測量待測量滑動(dòng)變阻器電阻絲的電阻率,在不破壞變阻器的前提下,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,寫出所需器材及操作步驟,并給出直徑和總長度的表達(dá)式.這在以往的基礎(chǔ)上明顯的加入了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素.2008年要求設(shè)計(jì)一個(gè)可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路,2009年的其中一個(gè)題目為利用題目給定的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路.給1、2兩端提供電壓,要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng).可以看到高考物理實(shí)驗(yàn)部分漸漸地轉(zhuǎn)向考查學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力.

(3)更加傾向考查實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)操作能力是學(xué)生真正的動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、參與實(shí)驗(yàn)過程必備的能力.在以往的高考實(shí)驗(yàn)題目中,對于這點(diǎn)比較難以考查.2005年和2009年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題目,這兩者考查的知識(shí)點(diǎn)都是力的平行四邊形定則,2005年的題目為考查在實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng).考查方式為選擇.2009年的題目在考查實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上同時(shí)更加注重了考查學(xué)生在實(shí)際做實(shí)驗(yàn)的操作能力以及思考問題的能力(利用現(xiàn)有器材,改變條件再次驗(yàn)證可以采用的方法).

攀枝花鈦鐵礦是一種酸溶性極好的原生巖礦，鹽酸直接浸出時(shí)，不僅礦中Fe、Mg、Ca等可溶性雜質(zhì)被鹽酸溶解，部分鈦也發(fā)生水解以水合形式析出，而且從鈦鐵礦中溶出的Ti優(yōu)先以異相成核的方式水解沉積在母相顆粒上，這種異相成核生成的TiO2與礦物母相FeTiO3的結(jié)合力不強(qiáng)，抗機(jī)械力差，容易在各種機(jī)械外力作用下破碎成細(xì)小的顆粒[3-5]。在以上化學(xué)粉化和物理粉化的雙重影響下從而導(dǎo)致人造金紅石產(chǎn)品粉化嚴(yán)重。

通過這兩者的對比,我們可以清晰的看到高考實(shí)驗(yàn)考查學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)生活中的實(shí)驗(yàn)操作能力比重增加.

(4)考查內(nèi)容以最新科技前沿為背景

物理本身就是一個(gè)發(fā)展的學(xué)科,不斷有新的發(fā)明發(fā)現(xiàn)成為新的知識(shí),近幾年來許多高考題目都引用最新的科技前沿為背景,物理實(shí)驗(yàn)也是這樣.例如2008年引入的新型材料磁敏電阻.通過磁阻效應(yīng)的介紹,利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度.從而考查學(xué)生的圖像分析、儀器選擇、電路設(shè)計(jì)等.2009年的光敏電阻也是通過對光敏電阻的介紹,從而考查學(xué)生理解問題,并且應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力,方式為圖表分析、電路設(shè)計(jì)等.

時(shí)代在進(jìn)步,科技在發(fā)展,高考逐步增加了對前沿科技的引入,使得高考考查源于課本有限的知識(shí),卻又不拘泥于其中.在課本知識(shí)的基礎(chǔ)之上,學(xué)生只有真正理解了其中的知識(shí),并且會(huì)遷移知識(shí),活學(xué)活用,這一點(diǎn)成為近幾年高考物理實(shí)驗(yàn)的走向.

(5)實(shí)驗(yàn)題目靈活性增加

對比5年的高考實(shí)驗(yàn)題目,可以看到實(shí)驗(yàn)題目的靈活性大大增加.由2005年的畫測量電動(dòng)勢及內(nèi)阻的電路圖到2006年測量電壓表內(nèi)阻的電路圖,并在此基礎(chǔ)上增加了電阻的選取以及測量過程中兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半的要求.2007年的測量滑動(dòng)變阻器電阻絲的直徑及長度的測量,2008年的磁敏電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線(關(guān)于縱軸對稱)觀察得到結(jié)論,2009年的設(shè)計(jì)自動(dòng)開啟照明系統(tǒng).都可以得到這一結(jié)論.

3 與《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》中實(shí)驗(yàn)探究能力要求的對比分析

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》(簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的總體要求是:“認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位和作用,掌握物理實(shí)驗(yàn)的一些基本技能,會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器,能獨(dú)立完成一些物理實(shí)驗(yàn).……嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題,驗(yàn)證物理規(guī)律……具有信息收集和處理能力,分析解決問題能力.”并在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)部分,對科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行了細(xì)劃,分別從“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”等7個(gè)環(huán)節(jié)提出了具體的要求.[3]近5年實(shí)驗(yàn)題目分別考查了學(xué)生會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器,嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題,分析解決問題能力以及猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和對數(shù)據(jù)的處理分析能力.

4 教學(xué)建議

(1)在全面掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上加大對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的掌握

電學(xué)是歷年高考實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn),它所涵蓋的知識(shí)面非常多,由于電學(xué)本身的特點(diǎn),使得電學(xué)實(shí)驗(yàn)既能考查學(xué)生的電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)也能很好的反應(yīng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析的能力,因此受到命題組的青睞.

(2)訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力

科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ謩e從“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”等七個(gè)環(huán)節(jié)提出了具體的要求.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)探究的一個(gè)重要環(huán)節(jié).它是學(xué)生獨(dú)立思考的必要途徑.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能較好的培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考,分析可行性因素,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的能力.通過課改前后實(shí)驗(yàn)題目的對比可知,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的比重越來越大,因而教學(xué)中應(yīng)注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng).

(3)創(chuàng)造更多的條件讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)

物理是一門動(dòng)手的學(xué)科,通過學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),才會(huì)使學(xué)生真正了解實(shí)驗(yàn),了解物理,發(fā)現(xiàn)問題.通過學(xué)生自己的實(shí)驗(yàn)操作才能真正的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?由于一些原因使得現(xiàn)在學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)減少,由自己思考做實(shí)驗(yàn),變?yōu)榱私處煛拜斎氤绦颉?學(xué)生機(jī)械的“輸出程序”這一簡單的機(jī)械勞作,甚至為教師“口頭”操作.如此一來學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性降低,對物理的興趣也逐漸耗盡.課改之后的高考實(shí)驗(yàn)試題中更加注重了學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的考查,許多問題只有學(xué)生自己親自操作過,才能更好地體會(huì).因此教師平時(shí)應(yīng)多創(chuàng)造學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì).

(4)使學(xué)生接觸更多的前沿科技知識(shí)物理是發(fā)展的學(xué)科,它與前沿科技緊密相連,學(xué)生需要掌握新的信息,才能更好地學(xué)習(xí)物理.2008年和2009年的實(shí)驗(yàn)題目都以前沿科技為背景,這可能成為課改之后高考物理實(shí)驗(yàn)試題的走向.因此要使學(xué)生接觸更多的前沿科技,將其引入到平時(shí)的課堂教學(xué)中,不僅為高考打了一定的基礎(chǔ),同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣.

(5)用活學(xué)替代生搬硬套

物理是靈活的學(xué)科,它涉及到很多方面,書本上的知識(shí)僅僅是物理學(xué)的入門前言.因而要使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)物理的方法,授之以魚不如授之以漁.只有學(xué)生掌握了方法,才能靈活地學(xué)習(xí)物理,避免生搬硬套.

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),以實(shí)驗(yàn)為依托.因此中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要.應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思想,培養(yǎng)和提升學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象,以及發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力.

1 韓景坡.新課程背景下高中物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)策略.科教文匯,2009(7):185

2 田廣志,宋維才,竇超,等.對近年高考物理實(shí)驗(yàn)題的分類與思考.教學(xué)與管理,2007(2):98-99

3 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)).北京:人民教育出版社,2003

4 朱啟海,何潤偉.新課程 新高考 新實(shí)驗(yàn)——2007年粵、魯、瓊、寧高考物理實(shí)驗(yàn)試題評析與思考.物理通報(bào),2007(8):39-42