何永健??

1引言

高中物理新課程提出：學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究中受到提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等七項(xiàng)科學(xué)探究要素的訓(xùn)練培養(yǎng)，具體達(dá)到27項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?，物理高考試題對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考查也是緊緊圍繞這些要求命題的.綜觀近年來(lái)的高考物理實(shí)驗(yàn)題，大都來(lái)源于教材，雖然“探究實(shí)驗(yàn)”、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”、“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)” 等新詞不斷出現(xiàn)，但教材提供的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等經(jīng)典實(shí)驗(yàn)仍然是所有實(shí)驗(yàn)命題的基礎(chǔ)， 這也完全符合新課程對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橐?因?yàn)?，新課程提出的培養(yǎng)學(xué)生的探究和創(chuàng)新能力要求，是建立在符合高中學(xué)生的思維發(fā)展、實(shí)際認(rèn)知基礎(chǔ)和物理知識(shí)水平上，而不能有不符合學(xué)生實(shí)際的過(guò)高要求.

近年來(lái)，全國(guó)及各省、市的自主命題試卷中的實(shí)驗(yàn)題在內(nèi)涵新穎、材料豐富的實(shí)驗(yàn)背景下，大多采用陳題出新，注重考查學(xué)生利用基本實(shí)驗(yàn)原理和方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，試題由知識(shí)立意逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰α⒁?，這種“源于教材，異于教材”的命題思路，對(duì)中學(xué)物理新課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)起著良好的導(dǎo)向作用，也是今后高考實(shí)驗(yàn)命題的基本趨勢(shì)，對(duì)這一課題的研究不僅有利于今后高考實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，而且會(huì)對(duì)物理課程改革有極大的啟示和幫助.下面就此問(wèn)題談點(diǎn)看法與感想，與各位同仁交流和共享：

2典型實(shí)例

2.1拓展延伸型

例1（2007年全國(guó)理綜22題第2小題） 碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=v2-v1v20-v10，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后物體的速度.彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1，非彈性碰撞的e<1.某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1所示）驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量.

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測(cè)量前的準(zhǔn)備，并記下重錘線所指的位置O.

第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上.重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置.

第二步，把小球2 放在斜槽前端邊緣處C點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞.重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后小球落點(diǎn)的平均位置.

第三步，用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度.

上述實(shí)驗(yàn)中，

①P點(diǎn)是平均位置，

M點(diǎn)是平均位置，

N點(diǎn)是平均位置.

②請(qǐng)寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)的原理，寫(xiě)出用測(cè)量量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式.

③三個(gè)落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與實(shí)驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)系？.

點(diǎn)評(píng)此題是根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒”的基本原理和步驟設(shè)計(jì)的一道源于教材又高于教材的實(shí)驗(yàn)題，試題取材于普通物理力學(xué)中的碰撞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，與教材中“驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)所不同的是，將普通物理中的“碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義” 的有關(guān)內(nèi)容遷移到本題，符合新課程強(qiáng)調(diào)過(guò)程與方法在新的情景下的可移植性要求，這樣做，既拓展了學(xué)生的知識(shí)視野，考查了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和快速獲取信息的能力，又提高了試題的新穎度，構(gòu)建了精彩巧妙的實(shí)驗(yàn)情景，對(duì)涉及到的物理字母含義均作了充分的說(shuō)明，為解題作了有效的鋪墊，使試題既新穎別致、立意深遠(yuǎn)又沒(méi)有脫離教材.將原實(shí)驗(yàn)中用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究碰撞后兩球的運(yùn)動(dòng)情況，碰撞小球、被碰小球在碰撞前后的落點(diǎn)的平均位置點(diǎn)等各知識(shí)點(diǎn)直接遷移到試題之中，體現(xiàn)了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和遷移能力的考查，突出了對(duì)學(xué)生活化知識(shí)、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)造創(chuàng)新等多種能力的考查.

2.2多個(gè)實(shí)驗(yàn)整合型

例2（2009年福建卷）某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一種電器元件.題中有該電器元件的伏安特性曲線圖（圖略），有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑，須先進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：

器材（代號(hào)）規(guī)格

電流表（A1）量程0～50 mA，內(nèi)阻約為50 Ω

電流表（A2）量程0～200 mA，內(nèi)阻約為50 Ω

電壓表（V1）量程0～3 V，內(nèi)阻約為10 kΩ

電壓表（V2）量程0～15 V，內(nèi)阻約為25 kΩ

滑動(dòng)變阻器（R1）阻值范圍0～15 Ω，允許通過(guò)最大電流為1 A

滑動(dòng)變阻器（R2）阻值范圍0～1 KΩ，允許通過(guò)最大電流為100 A

直流電源（E）輸出電壓6 V，內(nèi)阻不計(jì)

開(kāi)關(guān)（S）導(dǎo)線若干

①為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用；

電壓表應(yīng)選用；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用.（以上均填器材代號(hào)）

②為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)趫D2虛線框內(nèi)畫(huà)出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào).

③若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請(qǐng)說(shuō)明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)？

相同點(diǎn)：

；

不同點(diǎn)：.

點(diǎn)評(píng)從表面上看，此題是一個(gè)“新題”，不屬于教材實(shí)驗(yàn)的熟悉內(nèi)容，但認(rèn)真研究后卻看到，此題是由“測(cè)定金屬的電阻率”、“描繪小燈泡的伏安曲線”、“傳感器的簡(jiǎn)單使用” 三個(gè)基本實(shí)驗(yàn)整合串接而成，也是一道“源于教材，異于教材” 的典型好題.涉及電流表的內(nèi)接和外接、滑動(dòng)變阻器的分壓和限流接法、電路設(shè)計(jì)的原則和儀器儀表精度的選用、利用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理等重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)考查內(nèi)容，是在教材原始實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的重組與創(chuàng)新，主要是考查學(xué)生對(duì)電學(xué)儀表的使用技能，學(xué)生對(duì)基本電路連接的實(shí)踐動(dòng)手能力，學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考查學(xué)生是否能靈活的運(yùn)用學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法、儀器去處理、分析、研究一些未做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，包括用教材原始實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則遷移到新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，完全符合新課程的考查要求.

3基本類型的特點(diǎn)

從以上兩例可以看出，這種具有“源于教材，異于教材”命題特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)試題的表述、構(gòu)成形式雖各不相同，但考查目標(biāo)卻是完全一致的，試題情景十分新穎，整合性和創(chuàng)造性極強(qiáng)，主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析能力和對(duì)操作過(guò)程的綜合遷移能力，充分體現(xiàn)了新課程重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程、重視綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的精神.除以上兩種類型外，還有以下幾種類型：

3.1重視過(guò)程型

如2012年云南卷，第23題是一個(gè)典型的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，通過(guò)探究安培力來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)大小和方向，情景新穎自然，富有創(chuàng)造性，很好的考查了平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的落實(shí)達(dá)標(biāo)情況，以及學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和綜合分析能力，充分體現(xiàn)了新教材中重視過(guò)程、注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和遷移能力的主旨.

3.2 注重探究型

如2012年四川卷的第22題的（2）小題，表面上看是對(duì)“測(cè)定小燈泡的伏安特性曲線” 的考查，而實(shí)際上是在此材料背景下對(duì)電路的探究設(shè)計(jì)，涉及到對(duì)電表的改裝、電表的內(nèi)接和外接、電表量程的選用等教材原始實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)基本素養(yǎng)的考查，重視對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的遷移探究等綜合能力的考查.

3.3對(duì)實(shí)驗(yàn)方法在不同情境下的遷移型

如2000年的全國(guó)卷，在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理方法就是把

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶數(shù)據(jù)處理的方法遷移過(guò)來(lái)，由Δs=At2遷移平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向Δy=gT2；2009年的寧夏卷，實(shí)驗(yàn)題在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，把“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中圖象處理數(shù)據(jù)的方法遷移過(guò)來(lái)等.雖然很多物理高考實(shí)驗(yàn)試題設(shè)置的情境不同，但是實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法依然是學(xué)生所熟悉的教材內(nèi)容，真所謂“ 萬(wàn)變不離其本”，主要考查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、知識(shí)聯(lián)想能力、應(yīng)變能力和遷移能力.

4對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

4.1扎實(shí)完成各種實(shí)驗(yàn)，全面落實(shí)課程的實(shí)驗(yàn)要求

從以上對(duì)高考物理實(shí)驗(yàn)試題的類型特點(diǎn)分析看，高考物理實(shí)驗(yàn)試題都是在教材原始實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加工衍變而成的，內(nèi)容涉及高中全部的演示和分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要考查物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力.因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須要回歸實(shí)驗(yàn)課堂，扎實(shí)全面完成各類實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生親自動(dòng)手獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理等都有切身的感受和體驗(yàn)，徹底糾正“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)偏見(jiàn)，通過(guò)長(zhǎng)期的培養(yǎng)訓(xùn)練要求，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容情境化，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程動(dòng)態(tài)化、可操作化，增加自己的實(shí)驗(yàn)情景儲(chǔ)備，逐步使這些實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能上升內(nèi)化為實(shí)驗(yàn)的綜合能力.

4.2設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)探究練習(xí)，有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)遷移和探究能力

教師既要重視課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，又要在此基礎(chǔ)上有新的拓展和提高，可以有意設(shè)計(jì)一些探究實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生操作和練習(xí).如學(xué)生在做必修二《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有幾個(gè)組的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的“跡點(diǎn)”是雙點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師組織學(xué)生一起探究解決這個(gè)問(wèn)題，到底是什么原因造成的？師生共同分析了產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的各種原因后，主要?dú)w納為兩種：

一是由電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電壓過(guò)高或過(guò)低引起的；二是由于儀器的固有頻率發(fā)生改變而引起的.

然后師生一起通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)來(lái)研究問(wèn)題產(chǎn)生的真正原因，原來(lái)是長(zhǎng)期使用中，使計(jì)時(shí)器緊固螺絲的松緊程度和振動(dòng)片的長(zhǎng)度發(fā)生改變，使儀器的固有頻率發(fā)生改變而引起的，并不是電壓過(guò)高或過(guò)低引起的.通過(guò)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的探究，學(xué)生對(duì)探究練習(xí)興趣濃厚，信心大增，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，不放過(guò)實(shí)驗(yàn)中的任何一個(gè)疑點(diǎn).關(guān)鍵是通過(guò)一些課內(nèi)的生成性問(wèn)題，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑和探究習(xí)慣.

4.3重視實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放性、多變性和創(chuàng)造性，極大地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

高中物理新課程在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的編排中改變了舊教材中實(shí)驗(yàn)方法只有一種的單調(diào)模式，而是設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)方案供學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件選擇，這就為啟發(fā)學(xué)生的思維創(chuàng)造性提供了極大的便利.不僅如此，我們還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行合理的變化，通過(guò)改變器材、條件，變化數(shù)據(jù)處理方法，以及改變實(shí)驗(yàn)原理、目的來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，最大限度地培養(yǎng)創(chuàng)新

精神.

4.4重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力

物理新課程顯著地提高了物理實(shí)驗(yàn)的位置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程既是教學(xué)的有效手段，又是物理學(xué)的重要內(nèi)容，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考查在物理高考試題中已得到了充分體現(xiàn)，這也將是今后高考物理實(shí)驗(yàn)考題命題的重點(diǎn).要提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的綜合遷移能力，關(guān)鍵是讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，真正使學(xué)生經(jīng)歷體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程.如果學(xué)生不親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，真正難以形成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，學(xué)生只有在不斷使用實(shí)驗(yàn)儀器的過(guò)程中，才能真正掌握其使用方法，只有在不斷地動(dòng)手實(shí)踐中，才能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，因此，教師應(yīng)當(dāng)有效的增加學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，使一些未能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和有探究練習(xí)需求的學(xué)生在課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室中繼續(xù)練習(xí)，千方百計(jì)地增加物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)學(xué)生感官、思維等的刺激和感受，積累大量的實(shí)驗(yàn)表象，為在實(shí)驗(yàn)新情境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的遷移奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，真正有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力.