分析試題特點 減輕學習負擔(下)
——以近3年全國Ⅰ卷電學實驗題為例

廣東省廣州市教育研究院(510030) 董友軍

江蘇省揚州市江都中學(225200) 袁登山

高考物理試卷,立足“導向教學”,即表示高考物理試卷如同高中物理教學“指揮棒”,無論是高中、初中物理教學,還是小學科學教學,都應該緊隨這個“指揮棒”。任何超越高考難度的教學,既沒有教育價值,也違背教育規律,其結果就是“應試教育”“加重負擔”。中共十八屆三中全會公報指出：“深化教育領域綜合改革”“標本兼治減輕學生課業負擔”。作為高中物理一線教師,應該主動貫徹十八屆三中全會精神,研究高考試卷、分析試題特點、把握試題導向,努力做到難度適宜、有的放矢、課堂高效。本文以近3年全國Ⅰ卷電學實驗題例,分析試題特點,總結命題規律,從而提高備考效率,達到減輕學生負擔的目標。

1 高考真題

1.1 2016年全國1卷電學實驗題

在室溫下對系統進行調節,已知U約為18V,Ic約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,在60℃時阻值為650.0Ω。

(1)在答題卡上完成如圖1所示的待調節的報警系統原理電路圖的連線。

圖1 待連接電路

(2)在電路中應選用滑動變阻器____(填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步驟調節此報警系統.

電路接通前,需將電阻箱調到一定的阻值,根據實驗要求,這一阻值為____Ω；滑動變阻器的滑片應置于____(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是__________。

將開關向____(填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至____。

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統即可正常使用。

1.2 2017年全國Ⅰ卷電學實驗題

某同學研究小燈泡的伏安特性。所使用的器材有：小燈泡 L(額定電壓3.8V,額定電流0.32 A)；電壓表 V(量程3V,內阻3kΩ)；電流表 A(量程0.5A,內 阻 0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動勢5V,內阻不計)；開關S；導線若干。

(1)實驗要求能夠實現在0～3.8V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。

(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示。由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻____(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率____(填“增大”“不變”或“減小”)。

(3)用另一電源E0(電動勢4V,內阻1.00Ω)和題給器材連接成如圖2(b)所示的電路,調節滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S,在R的變化范圍內,小燈泡的最小功率為____W,最大功率為____W(結果均保留2位小數)。

1.3 2018年全國1卷電學實驗題

圖2 小燈泡伏安特性曲線及實驗電路圖

某實驗小組利用如圖3(a)所示的電路探究在25～80℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V,內阻可忽略)；電壓表V(量程150mV)；定值電阻R0(阻值20.0Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9Ω)；單刀開關S1,單刀雙擲開關S2。

實驗時,先按圖3(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將S2與1端接通,閉合S1,調節R1的滑片位置,使電壓表讀數為某一值U0；保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調節R2,使電壓表讀數仍為U0；斷開S1,記下此時R2的讀數。逐步降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數據見表1。

表1 R2-t數據

回答下列問題：

(1)在閉合S1前,圖3(a)中R1的滑片應移動到____填“a”或“b”)端。(2)在圖3(b)的坐標紙上補齊數據表中所給數據點,并做出R2-t曲線。

(3)由圖3(b)可得到RT在25～80℃范圍內的溫度特性。當t＝44.0 ℃時,可得RT＝_____Ω。

(4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數如圖3(c)所示,該讀數為_____Ω,則手心溫度為_____℃。

圖3 實驗示意圖

2 試題分析

在教育部制定的考試大綱中,近3年全國Ⅰ卷電學實驗題的“內容”和“說明”都沒有變化,見表2。

對近3年全國Ⅰ卷電學實驗題進行拆開分析,具體情況見表3。

通過比較表格內容,得出近3年全國Ⅰ卷電學實驗題存在如下特點。

2.1 特點一：以綱為本,考點組合

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,以考試大綱為本,組合考試大綱多個實驗,創設新的實驗情境,考查學生電學實驗相關知識。如2016年全國Ⅰ卷電學實驗題是實驗七與實驗十一組合、2017年全國Ⅰ卷電學實驗題是實驗八與實驗九組合、2018年全國Ⅰ卷電學實驗題是實驗八與實驗十一組合。

表2 近3年全國Ⅰ卷電學實驗題內容和說明

表3 近3年全國Ⅰ卷電學實驗題分析

2.2 特點二：依據素養,確定目的

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,都是依據物理核心素養來確定考查實驗目的。物理核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個方面。如2016年主要依據“科學態度與責任”確定考查“熱敏電阻控制的報警系統”；2017年主要依據“科學思維”確定考查“研究小燈泡的伏安特性”；2018年主要依據“科學探究”確定考查“探究在25～80℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性”。

2.3 特點三：原理穩定,方法單一

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,其實驗原理穩定,即都是閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律。電學實驗題的測量對象滿足部分電路歐姆定律、整個電路滿足閉合電路歐姆定律,因此,電學實驗題無論形式怎么變,其原理總是不變的。近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,實驗方法單一,即都用到等效替代法。如2016年全國Ⅰ卷電學實驗題通過等效替代法,用電阻箱顯示的阻值來確定熱敏電阻報警器需要的阻值；2017年全國Ⅰ卷電學實驗題通過等效替代法,用小量程的電壓表串聯一個定值電阻,組成一個滿足實驗要求的大量程的電壓表；2018年全國Ⅰ卷電學實驗題通過等效替代法,用電阻箱顯示的阻值來確定熱敏電阻的阻值。

2.4 特點四：對象變化,測量創新

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,既“研究對象”發生變化,又“測量電路”推陳出新。如2016年電學實驗題的研究對象是報警器,用電阻箱測量熱敏電阻的阻值；2017年電學實驗題的研究對象是小燈泡,用電壓表和固定電阻組合來測量小燈泡的電壓,用電流表和電壓表組合來測量小燈泡電流；2018年電學實驗題的研究對象是熱敏電阻,用電壓表和定值電阻來確定電路中的電流不變,用電阻箱來確定熱敏電阻的阻值。

2.5 特點五：設問基礎,重在綜合

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題,設置的問題以基礎知識、基本技能為主,考查學生對基礎知識的理解能力和基本技能的應用能力。如2016年設問 “滑動變阻器的選用”、2017年設問 “從伏安特性曲線判斷電阻”、2018年設問 “由函數圖像,已知溫度求電阻”等,都是屬于考查基礎知識。又如2016年設問 “電路連線”、2017年設問 “電路設計”、2018年設問 “滑動變阻器滑片位置”等等,都是屬于考查基本技能。雖然設問都是基礎知識,但要在高考實驗題中取得好成績,就必須對基礎知識進行整合,具有綜合應用能力。如2016年的設問 “滑動變阻器的選用”、2017年的設問 “電路設計”、2018年的設問 “滑動變阻器滑片位置”,這些問題都需要綜合考慮,才能正確解答。

3 備考建議

根據以上近3年全國Ⅰ卷力學實驗題的主要特點,提出以下備考建議。

3.1 依照考試大綱,明確教學難易

物理考試大綱,是教育部對物理高考試卷做出的權威規定,包括考試內容和要求層次。近3年全國Ⅰ卷電學實驗題都是依照物理考試大綱進行命制,沒有超出教學大綱規定的考查范圍和要求層次。因此在備考過程中,應該嚴格遵循物理考試大綱的指導,準確把握物理考試大綱的要求,明確課堂教學的難易,并力求做到課后練習,難易比例恰當,適合不同學生。對物理考試大綱中沒有的考點,不要進行無邊地拓展,因為內容拓展太多,是造成學生負擔過重,壓力過大的主要因素。

3.2 熟悉核心素養,分辨考查目標

《普通高中物理課程標準 (2017年版)》中指出,高考物理試題都是 “依據物理課程標準的規定和要求”進行命制,注重考查物理核心素養的四個方面,且 “每個試題立意明確,清楚指向物理學科核心素養某個或多個方面,盡量明確到對具體要素的測試”。身為高中物理一線教師,應該熟悉物理核心素養的相關內容,分辨高考物理試題的考查目標。有學生問為何每年都考電學實驗題?因為 “電”本身體現了一種重要的物理觀念——物質觀念,雖然 “電”看不見、也摸不著,但卻是客觀存在的,具有物質的本質特征,所以電學實驗題是高考的必考內容,即通過電學實驗的考查,可以培養學生的物理觀念。近3年全國Ⅰ卷的電學實驗題,主要通過等效替代法和實驗創新設計,考查學生的科學思維。在備考過程中,若能分辨每個高考題的考查目標,就可以挑選有針對性的練習,做到有備無患,起到減輕學生學習負擔的效果。

3.3 挑選不同對象,運用不同方法

在平時電學實驗教學中,教師在引導學生掌握實驗器材工作原理和使用方法的基礎上,應該多選擇不同研究對象,并運用不同的方法進行測量,培養學生對知識的遷移能力。如測量某導體的電阻,可以用一個多用電表歐姆檔測量、可以用一個電壓表和一個電流表測量、可以用兩個電流表和一個定值電阻測量、可以用兩個電壓表和一個定值電阻測量等。這樣,有利于培養學生的發散思維,起到舉一反三的作用,從而減輕學生的學習強度。

3.4 重視雙基訓練,培養綜合能力

近3年全國Ⅰ卷電學實驗題難度適中,都是對基礎知識和基本技能的考查。部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律是電學實驗創新設計的基礎,也是電學實驗分析求解的起點,教師必須重視這些基礎知識的講解和指導,力求每個學生都能夠理解和應用。教師在備考過程中,要求學生對物理考試大綱規定的五個實驗相關理論基礎非常清楚,知道每一個物理量的求解方法,弄清實驗器材的設計原理,掌握實驗器材的使用方法以及注意事項,同時引導學生綜合應用,培養學生對知識與技能的綜合應用能力。若發現應用存在的問題,就及時分析原因,糾正錯誤,并通過有針對性、有計劃性的練習,達到培養學生綜合能力的效果。

減輕學生學習負擔,既是教育行政部門的要求,也是學生個人的需要。教師通過細分試題特點,可以調控試題難度、掌握教學深度,從而達到降低學生學習負擔的目標。作為一線物理教師應該堅信：教師重分析,學生輕負擔。