結(jié)合新課標(biāo)要求對(duì)高考物理實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)的分析和研究

王文佳

摘要：本文通過(guò)解讀高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的學(xué)生科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ螅Y(jié)合具體的高考物理實(shí)驗(yàn)題，分析和總結(jié)了高考物理實(shí)驗(yàn)題的命題特點(diǎn)，著重討論了這些試題是如何通過(guò)問(wèn)題的設(shè)置對(duì)學(xué)生探究能力進(jìn)行考核的。

關(guān)鍵詞：高考實(shí)驗(yàn)題；新課程標(biāo)準(zhǔn)；科學(xué)探究能力；考核目標(biāo)

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有著極其重要的地位和意義，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)過(guò)程和物理知識(shí)的理解；促進(jìn)學(xué)生發(fā)展科學(xué)探究和動(dòng)手能力；促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決學(xué)習(xí)、生活中的有關(guān)問(wèn)題；促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神等。隨著物理新課程改革的深入，實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中收到了更多的重視，教師也更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。

高中物理新課程的各個(gè)模塊都安排了一定數(shù)量的科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)，新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高中生的科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽艘韵缕邆€(gè)方面的要求：1提出問(wèn)題；2猜想與假設(shè)；3制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；5分析與論證；6評(píng)估；7交流與合作。每個(gè)方面的要求下又分別細(xì)分多個(gè)小點(diǎn)的闡述，詳見(jiàn)高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)。

新課改實(shí)施以來(lái)，高考物理實(shí)驗(yàn)命題對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目己酥饾u向著課程標(biāo)準(zhǔn)的要求靠攏，試題考查要求學(xué)生從簡(jiǎn)單背誦實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向分析理解實(shí)驗(yàn)，更重視對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和設(shè)計(jì)思路的考查，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)成為實(shí)驗(yàn)題的主流。以下舉幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)試題進(jìn)行說(shuō)明。

【例1】（2008年山東卷23題）2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家。材料的電阻隨磁場(chǎng)的增加而增大的現(xiàn)象稱(chēng)為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中RB、RO分別表示有、無(wú)磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值。為了測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測(cè)量磁敏電阻處于磁場(chǎng)中的電阻值RB。請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)。

例1，圖1 例1，圖2

（l）設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量磁場(chǎng)中該磁敏電阻阻值的電路，在圖2的虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（磁敏電阻及所處磁場(chǎng)已給出，待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場(chǎng)對(duì)電路其它部分的影響）。要求誤差較小。

提供的器材如下：

A.磁敏電阻，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值Ro=150Ω

B.滑動(dòng)變阻器R，全電阻約20Ω

C.電流表A，量程2.5mA，內(nèi)阻約30Ω

D.電壓表V，量程3v，內(nèi)阻約3kΩ

E.直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3v，內(nèi)阻不計(jì)

F.開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干

（2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測(cè)磁場(chǎng)中.測(cè)量數(shù)據(jù)如下表：

l 2 3 4 5 6

U（V） 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71

I（mA） 0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80

根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測(cè)量值RB=______Ω，

結(jié)合圖l 可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B =______T。

（3）試結(jié)合圖l 簡(jiǎn)要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B 在0 -0.2T 和0.4 -1.0T 范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？

（4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖3 所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對(duì)稱(chēng)），由圖線可以得到什么結(jié)論？

在此題中，第（1）問(wèn)很明顯在考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，是課標(biāo)中“嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材”這一要求的具體體現(xiàn)，這類(lèi)題在新課改以后出現(xiàn)的幾率有所上升，以往的實(shí)驗(yàn)試題一般會(huì)給出設(shè)計(jì)方案而考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的把握和理解，相對(duì)于后者，考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力對(duì)學(xué)生而言難度必然增大了，但有利于學(xué)生打開(kāi)思維，更能考查學(xué)生自主解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

第（2）問(wèn)考查的則是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析與論證的能力，是課標(biāo)中“對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理”這一要求的具體體現(xiàn)，應(yīng)該說(shuō)這方面能力是實(shí)驗(yàn)試題一貫考察的重點(diǎn)，重在體現(xiàn)高考選拔過(guò)程中對(duì)學(xué)生邏輯思維和理論推導(dǎo)能力的要求，動(dòng)手實(shí)踐能力故然重要，但對(duì)邏輯推理的能力考查永遠(yuǎn)是評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生智力和學(xué)識(shí)必不可少的。

第（3）問(wèn)要學(xué)生對(duì)磁敏電阻在一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)的阻值變化曲線總結(jié)出磁敏電阻阻值變化的規(guī)律，第（4）問(wèn)同樣是要學(xué)生從電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線中得出結(jié)論，這都是對(duì)學(xué)生“通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和描述”的能力的考查，這種以論述題的形式出現(xiàn)的考題在近年高考物理實(shí)驗(yàn)題中出現(xiàn)的頻率有所上升，主要是試題整體趨向開(kāi)放性的一種體現(xiàn)。

【例2】（2010年上海卷28）用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一鏈接；

②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值P；

③用 圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖2所示圖線，

（1）為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是_______；

（2）為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是_______和_____；

（3）如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖所示的 圖線不過(guò)原點(diǎn)，則 代表_____。

這道題共三問(wèn)，前兩問(wèn)都是讓學(xué)生對(duì)于一個(gè)具體問(wèn)題提出解決措施，是對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力的考查，但其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不止如此，因?yàn)橐廊绾尾扇〈胧┻€要對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的物理原理有所領(lǐng)悟。怎樣才能保持氣體質(zhì)量不變呢？那就應(yīng)該保證氣筒密閉性足夠好。而如何保持氣體的溫度不變？根據(jù)熱學(xué)知識(shí)，推動(dòng)活塞的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)熱，氣筒不是絕熱裝置，而外界的溫度可看作恒定的，那么只要?dú)馔矁?nèi)外能進(jìn)行充分的熱交換便可以了，所以解決這一問(wèn)題的辦法就是要緩慢推動(dòng)活塞。由此可見(jiàn)，一個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)考查的不只是學(xué)生某一方面的能力。而第（3）問(wèn)中要求學(xué)生思考圖像中y軸截距 的物理意義，這是對(duì)推理和分析能力的考查，只要能將數(shù)學(xué)上解析幾何的基本知識(shí)運(yùn)用其中便能解決這個(gè)問(wèn)題。

總體看來(lái)，近些年的高考題越來(lái)越重視對(duì)學(xué)生“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”和“分析與論證”兩個(gè)方面能力的考查，但對(duì)于涉及到“提出問(wèn)題”、“猜想與假設(shè)”、“交流與合作”這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾檫€是很不足，主要原因可能在于不方便針對(duì)這幾種能力要求設(shè)計(jì)考題，又或許是出題者繼承一貫的考查重點(diǎn)傾向，忽略了對(duì)這幾個(gè)方面實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的考查。但隨著高考評(píng)價(jià)方式的不斷調(diào)整和改革，實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科的重要核心，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目己艘欢〞?huì)更趨完善，考核的內(nèi)容也會(huì)更加全面。

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