彭鈺嵋 王笑君 凌勁樺

關鍵詞：電學實驗：全國卷：廣東卷：適應性考試：物理實驗教學

2021年是廣東省迎來新高考改革的第一年，命題單位與考試結構的改變，給教師和學生把握2021年高考增加了難度。為了讓教師和考生提前適應此次改革，2021年1月廣東省全省進行了適應性考試。適應性考試為未來的改革指明了方向，對接下來的物理教學與高考備考都有重要意義。

物理實驗是高考的必考環(huán)節(jié)，也是高中物理教學的重要板塊。高考中的物理實驗題對高中物理實驗的教學有重要影響，不僅給出實驗教學的要求，也引導著實驗教學的方向。因此，文章歸納了近年來全國卷和廣東卷中電學實驗的考查情況，并詳細分析2021年適應性考試的電學實驗，以期對未來的物理實驗教學提供建議。

1近年全國卷與廣東卷電學實驗題的比較

將近幾年理綜卷中物理部分的電學實驗題進行整理與統(tǒng)計，其中2010-2015年為廣東卷，2016-2020年為全國卷，統(tǒng)計每一年電學實驗的命題情境與涉及的考查內容，整理得到表1。

將電學實驗所涉及的考查內容分為實驗原理、實驗操作、實驗結果、誤差分析4大類，對全國卷與廣東卷近5年的數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計。選2016-2020年全國卷及2011-2015年廣東卷的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，其中若同一題對某個考查內容存在多次設問，統(tǒng)計時記錄具體的考查次數(shù)，最終得到近幾年全國卷和廣東卷電學實驗中考查內容的頻次分布（表2）。

從表1對比近幾年全國卷和廣東卷可以發(fā)現(xiàn)，兩者的命題在情境和考查內容上均存在差異。首先，在情境上，全國卷的題目情境多數(shù)是常見的情境，例如伏安法測電阻等，在學生較熟悉的情境下設立具有難度的問題進行考查。而廣東卷的題目情境更新穎，例如：測試某可調電源、安安法測電阻等，在常見實驗改編得到的新情境中設立較基礎的問題進行考查，注重考核學生對知識遷移應用的能力。

由表2的統(tǒng)計結果可知，全國卷和廣東卷的電學實驗在實驗原理、實驗操作、實驗結果、誤差分析四類考查內容的側重點上不同。全國卷更注重對實驗原理的考核，如儀器選擇、電路連接方法選擇等，學生只有在理解實驗原理的前提下才能夠把握實驗操作和實驗結果等后續(xù)環(huán)節(jié)。而廣東卷更注重對實驗操作的考核，如儀器讀數(shù)、電路實物圖連接等，更重視學生實際操作方面的知識技能，要求學生會做實驗而不是會看實驗。

本次適應性測試，電學實驗題綜合了近幾年全國卷和廣東卷的命題特點，既要求學生在掌握實驗原理的前提下進行實驗，又重視對學生實際操作能力的考核。

2適應性測試物理電學實驗題的解析

2.1考題內容

某學習小組探究LED燈的伏安特性曲線。

（1）實驗需要燈兩端的電壓從零開始調節(jié)，滑動變阻器應采用_______接法。（選填“限流式”或“分壓式”）

（2）某同學已連接部分導線，請在圖l（a）中完成電路的連接。

（3）檢查電路連線正確后，某同學閉合開關，看到燈閃亮一下立即熄滅，造成這一現(xiàn)象的原因可能是

。

（4）描繪出燈的伏安特性曲線如圖l（b）所示，當燈兩端電壓為0.80 V時，燈的功率為_______。（結果保留2位有效數(shù)字）

2.2考題解答

（1）燈兩端電壓要從零開始調節(jié)，只有分壓式接法能做到。使滑動變阻器接人電阻為零，此時燈兩端的電壓為零。因此，選擇“分壓式”接法。

（2）電路連接（圖2）：

（3）閉合開關后燈閃亮一下立即熄滅，原因可能是電路連接不穩(wěn)定或燈發(fā)生短路，但題設是電路連線正確的前提下，因此只有燈發(fā)生短路的可能。通過分析可以將短路歸因于電路的電壓或電流過大。再結合滑動變阻器分壓式接人電路的場景，當滑動變阻器接入時電阻過大會導致電流過大從而使燈閃亮一下熄滅。

（4）燈實際功率的大小是燈兩端電壓U與通過燈的電流，的乘積，讀圖得到燈兩端電壓為0.80 V時，經(jīng)過燈的電流為12 mA，因此功率是9.6 mW。

2.3考題解析

這個題目的情境是LED燈的伏安特性曲線的探究，是學生熟悉的實驗情境。選擇在常見情境下設問，是全國卷的命題風格，但題目的設問風格與全國卷不完全相同。實驗中涉及的推導和計算難度不大，反而涉及許多重要細節(jié)，需要學生具有采集和利用已知信息的能力，能夠打破思維定式，在具體的場景中分析和解決問題。

該題的考查內容有電路連接方式的選擇、電路實物圖連接、電路故障分析、I-U圖像理解與計算。對應考查內容的分類為實驗原理、實驗操作與實驗結果，覆蓋了全國卷和廣東卷考查內容的側重點。首先，該題將實驗原理的考核放在重要位置，在實驗前考查電路連接方式的選擇，只有在第一問完成原理的考核后才能順利往下進行實驗。此外，該題也很重視實驗操作環(huán)節(jié)的考核，考查了電路實物連接與故障分析兩個問題，題目圍繞具體實踐的研究過程設立問題，在實際情境中考查學生分析實際問題和進行實際操作的能力。由此可見，本次適應性測試電學實驗的考查內容綜合了全國卷和廣東卷的特點。

同時，本次測試也指明了未來教學和考核的方向。該實驗展示了對物理核心素養(yǎng)的全面考核，實驗過程要求學生具有能進行科學探究的能力，實驗結果的計算要求學生能夠處理圖像信息，故障分析要求學生具有全面分析問題的科學思維，綜合應用知識進行分析和實驗需要學生具有系統(tǒng)的物理觀念。由此可知，更全面地圍繞物理核心素養(yǎng)展開考核是未來的趨勢，這對高中物理教學有重要的指導意義。

3基于學生考情分析的實驗教學啟示

經(jīng)過上述分析可知，適應性測試電學實驗綜合了全國卷和廣東卷的命題特點，不僅重視實驗原理的考核，也將實驗操作的考核放在重要位置，即注重理論與實際的結合，重視對物理核心素養(yǎng)的全面考核。對學生在適應性測試中電學實驗的答題情況進行分析，基于考情得到三個高中物理實驗教學的啟示。

3.1理解原理，夯實基礎

理解實驗原理是做實驗的前提，只有在理解了實驗原理后再進行實驗，才能保障實驗的順利進行。特別是新課實驗教學，初學時夯實基礎很重要。若不理解原理就上手實驗，學生死記硬背操作流程，這種方式不僅容易忘記，而且遇到實驗情境發(fā)生改變時學生便束手無策，無法進行下一步思考與操作。因此，試題的第一問就是實驗原理的考查，電壓從零開始調節(jié)只有分壓式接法能實現(xiàn)，是難度較低的基礎知識。若學生沒理解分壓式接法與限流式接法的區(qū)別和作用，導致錯選限流式接法，后續(xù)的實物圖連接與故障分析都不能順利完成。因此，在每個實驗前，一定要引導學生理解原理，知道每一步實驗操作的原理是什么？為什么一定要這么做？這樣學生才知道在操作中如何增強實驗的可行性和可信度，而后再去搭建實驗裝置進行實驗。

基礎知識是解決復雜難題的基礎，盲目追逐難題的拆解和題海練習卻忽略基礎知識的掌握，這是“撿芝麻丟西瓜”的行為，容易出現(xiàn)因為小失誤導致失分的情況。例如，試題最后一問是對實驗結果處理的考查，要求學生在讀懂圖像的前提下，依據(jù)對圖像的理解對數(shù)據(jù)進行處理，得到需要的結果，屬于基礎題。部分學生基礎知識不扎實，功率的計算沒掌握或對圖像信息理解不到位，看到圖像就求曲線斜率，錯解題目。此外，還有大部分的錯誤解答源于沒有單位意識，沒有將數(shù)據(jù)轉化成統(tǒng)一單位制就代入公式計算，或計算結果只寫了數(shù)據(jù)而沒帶單位，這是基礎知識和基本習慣沒養(yǎng)成的表現(xiàn)。因此在復習階段，一定要先夯實基礎再做進一步提高，復習中發(fā)現(xiàn)有知識漏洞時，應從基礎開始補漏洞再進行綜合練習。

3.2動手實踐，親身體驗

實驗的考核越來越注重與實際操作緊密結合，因此，要注重在實踐中全方位培養(yǎng)學生的實驗能力。例如，試題的第二問是電路連線的考查，圖中大部分是已連線路，電流表外接已經(jīng)確定，剩下只需連接成分壓式接法即可。該題屬于中檔題，要求學生讀懂實物圖已有連線，這是考核學生對實物圖連線的把握。若學生沒有動手做過實驗，對電學儀器的連接掌握不到位，不理解元件具體應連接在哪個位置，容易將線連到滑動變阻器上端桿或將線連在電源左邊，結果是沒有將滑動變阻器或開關有效接人電路，甚至將電線接在無效位置，如接在滑動變阻器的“腳”或中間繞線的“網(wǎng)筒”上，導致元件沒有起到作用，也不能完成電路的連接環(huán)節(jié)。由此可見，實驗教學中讓學生親手實踐是非常重要的，學生若親白動手接過線，便不會出現(xiàn)線接在無效位置的情況。

因此，學校應該給學生提供實驗平臺，教師要注意給學生動手實驗的機會，學生只有動手做過實驗，在實踐中提升實驗能力，才能“會實驗”和“懂實驗”。在實驗教學中，教師應引導學生完成完整的實驗探究，通過記錄和處理實驗信息，尋找證據(jù)得出實驗結論，培養(yǎng)學生的科學探究能力。當學生在實驗中遇到問題時，要引導學生運用已學知識分析和解決問題，通過實際問題培養(yǎng)學生的科學思維，綜合提升學生的物理核心素養(yǎng)。

3.3回歸教材，舉一反三

高考越來越注重新情境的創(chuàng)設，致力于通過新情境來考核學生的知識和素養(yǎng)。這種情況下，一味地進行題海訓練而不做總結是難以達到好效果的。例如，試題的第三問是故障分析的考查，此問在新的情境里考查學生結合已學知識分析問題的能力，需要在理解問題情境的基礎上對熟悉的知識做遷移應用。很多學生的分析結果是滑動變阻器沒有滑到最大阻值的地方，這是學生思維定式導致的。一般情況下，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護作用時滑片應滑到阻值最大處，但不是每種情況都是接人電阻最大時電流最小，例如此實驗的分壓式就是典型的例外。大量的題海練習讓學生形成思維定式，沒有理解滑動變阻器的功能是保護電路，下意識地認為閉合開關前滑動變阻器滑片都應該調到最大，導致分析錯誤。此外，部分學生將原因歸結為線路的連接問題，或將故障簡單地判斷為短路或斷路。但題目已經(jīng)確定故障是在“檢查線路連接正確”的背景下，因此不是線路的連接問題;同時，燈泡短路和斷路與題中“燈泡閃了一下”無法簡單地對應。這是學生缺乏知識遷移能力的表現(xiàn)，平時若沒有養(yǎng)成總結的習慣，無法將新情境與知識做有效聯(lián)系，只能照搬曾經(jīng)遇到過的故障分析。

新情境的構建離不開熟悉的知識，不管情境和問題怎么“新”，解決問題的知識歸根究底源白教材。只有熟悉原來的知識條件，才能在新情境中找到熟悉的突破口，找到解決問題的辦法。因此，在物理教學中，特別在高三的備考中，一定要注重知識內容回歸教材。初學知識是從教材到實踐的發(fā)散，學習過后則要從實例回歸教材，系統(tǒng)地構建知識體系，為調用和應用知識扎實基礎。此外，教師應該注重培養(yǎng)學生知識遷移和運用的能力，在熟練掌握知識的基礎上舉一反三，將熟悉的知識運用到解決新的問題上，這樣才能不拘泥于教材，也不被困于新問題。