新課標(biāo)下學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的變化研究

許家浩 周麗萍

［摘 要］《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，在課程目標(biāo)、課程內(nèi)容等方面發(fā)生了較大變化，在課程內(nèi)容上增設(shè)“實(shí)驗(yàn)探究”一級主題，進(jìn)一步強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)科功能與育人價(jià)值。文章圍繞“實(shí)驗(yàn)探究”這一主題，分析學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的新變化以及在中考試卷中的體現(xiàn)，并提出相關(guān)教學(xué)建議。

［關(guān)鍵詞］新課標(biāo)；學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)；蘇州市中考

［中圖分類號］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）11-0046-03

一、新舊學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)對比

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》［1］（以下簡稱2022年版《課標(biāo)》）與《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》［2］（以下簡稱2011年版《課標(biāo)》）相比，2022年版《課標(biāo)》不僅將“科學(xué)探究”納入“核心素養(yǎng)”，而且對實(shí)驗(yàn)探究部分著重進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，首次將“實(shí)驗(yàn)探究”作為一級主題呈現(xiàn)［4］，同時(shí)整編9個(gè)測量類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)和12個(gè)探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，并增設(shè)對應(yīng)實(shí)驗(yàn)樣例，增加活動(dòng)建議、學(xué)業(yè)要求和教學(xué)提示模塊，更能彰顯物理實(shí)驗(yàn)的育人功能。

具體而言，對比兩版《課標(biāo)》發(fā)現(xiàn)，相同的實(shí)驗(yàn)有13個(gè)，表述略有區(qū)別的實(shí)驗(yàn)有4個(gè)，內(nèi)容調(diào)整的實(shí)驗(yàn)有3個(gè)，新增的實(shí)驗(yàn)是1個(gè)。實(shí)驗(yàn)4.1.1、實(shí)驗(yàn)4.2.1、實(shí)驗(yàn)4.2.6、實(shí)驗(yàn)4.2.7相較原實(shí)驗(yàn)雖然表述有所不同，但實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)操作流程等變動(dòng)不大，只是語言表述更加規(guī)范，考查范圍更加廣泛，現(xiàn)象更加全面［4］，在此不再過多贅述。

二、內(nèi)容有調(diào)整或新增的實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)4.1.9“用電流表和電壓表測量電阻”

實(shí)驗(yàn)4.1.9相較原實(shí)驗(yàn)“測量小燈泡的電功率”，同樣要求學(xué)生能正確測量電流和電壓，但研究目的、計(jì)算公式、思維方式等均有較大變動(dòng)。原實(shí)驗(yàn)運(yùn)用公式[P=UI]計(jì)算小燈泡在不同電壓下工作時(shí)的電功率，區(qū)分實(shí)際功率和額定功率的概念。實(shí)驗(yàn)4.1.9又名伏安法測電阻，運(yùn)用公式[R=UI]測量在一定電壓下，通過小燈泡或電阻的電流，并計(jì)算電阻值。該實(shí)驗(yàn)的延伸性較強(qiáng)，電壓表和定值電阻測電阻（伏阻法）、電流表和定值電阻測電阻（安阻法）、等效替代法測電阻都是其難度的進(jìn)階，高中物理學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)“測量電阻絲的電阻率”“測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”也可以說是該實(shí)驗(yàn)的拓展，充分體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一貫性與連續(xù)性。

在2018—2022年蘇州市中考物理試卷中，考查的知識點(diǎn)有：測量定值電阻[Rx]的阻值（2019年第30題）、伏阻法（2020年第25題、2022年第10題）、安阻法（2022年第29題）。此外，2018年第29題、2019年第30題、2020年第29題、2022年第18題所使用的電路圖，是標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)4.1.9的電路圖。通過比較發(fā)現(xiàn)，這類實(shí)驗(yàn)常考查電路連接、電表讀數(shù)、故障排除等操作。

（二）實(shí)驗(yàn)4.2.2“探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”

實(shí)驗(yàn)4.2.2相較原實(shí)驗(yàn)“測量水平運(yùn)動(dòng)物體所受的滑動(dòng)摩擦力”，雖然實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)步驟保持一致，但思維方向發(fā)生較大變化，從測量類實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄款悓?shí)驗(yàn)，注重學(xué)生思維的引導(dǎo)。原實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在了解滑動(dòng)摩擦力與接觸面壓力和粗糙程度有關(guān)的基礎(chǔ)上，能使用彈簧測力計(jì)進(jìn)行測量，側(cè)重對彈簧測力計(jì)規(guī)范使用的考查。實(shí)驗(yàn)4.2.2則是默認(rèn)學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)正確使用彈簧測力計(jì)，教師只需引導(dǎo)并提供實(shí)驗(yàn)器材，在討論滑動(dòng)摩擦力影響因素的過程中，除了常見的猜想：接觸面的面積、接觸面的粗糙程度、對接觸面的壓力，還可能出現(xiàn)物體的質(zhì)量、物體的大小等因素。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，對提出的猜想進(jìn)行驗(yàn)證，最終得到正確結(jié)論。該探究實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力。

在2018—2022年蘇州市中考物理試卷中，2019年第7題和2020年第4題涉及該實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識點(diǎn)，且均為選擇題。2019年第7題（下列實(shí)例中，通過增大接觸面粗糙程度來增大摩擦的是……）；2020年第4題則是作為選項(xiàng)出現(xiàn)（D.公路上“冰雪路面，加裝防滑鏈”——滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關(guān)）?？梢园l(fā)現(xiàn)，兩道題的考查難度均不大，主要是由于原實(shí)驗(yàn)作為測量類實(shí)驗(yàn)，重在讓學(xué)生體驗(yàn)。相信隨著實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的變動(dòng)，這類題型的考查難度會(huì)有所提升。

（三）實(shí)驗(yàn)4.2.11“探究串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)”

實(shí)驗(yàn)4.2.11相較原實(shí)驗(yàn)“連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”，實(shí)驗(yàn)器材變多，實(shí)驗(yàn)步驟更豐富，考查知識點(diǎn)更全面。原實(shí)驗(yàn)中學(xué)生只需要知道串、并聯(lián)的定義，再將實(shí)驗(yàn)器材依次連接即可，考查難度較低，側(cè)重考查對電路連接的糾錯(cuò)，如處理短路、斷路問題，分析小燈泡不能發(fā)光的原因等。而實(shí)驗(yàn)4.2.11不僅要求學(xué)生能正確連接簡單的串、并聯(lián)電路，還要求學(xué)生能將電流表與電壓表接入電路中，電路連接的難度提高。同時(shí)，還涉及電表指針的調(diào)零、接線柱的選擇、電表讀數(shù)等實(shí)驗(yàn)操作。新實(shí)驗(yàn)?zāi)康那逦?，學(xué)生要通過多次實(shí)驗(yàn)，記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在2018—2022年蘇州市中考物理試卷中，試題都沒有直接涉及該實(shí)驗(yàn)操作，但該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論作為電學(xué)的基礎(chǔ)，5年內(nèi)出現(xiàn)13次對該實(shí)驗(yàn)結(jié)論的運(yùn)用（2018年第11、26題；2019年第11、18、26、30題；2020第25題；2021年第7、19、25題；2022年第10、25、29題）。通過分析這些題目，筆者發(fā)現(xiàn)電路圖大多是簡單的串、并聯(lián)電路，但仍有少數(shù)電路圖的識別具有一定難度，以2018年第11題為例，如圖1所示。

學(xué)生首先要繪制等效電路圖，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表相當(dāng)于導(dǎo)線，電壓表相當(dāng)于斷路。學(xué)生依次將電源、開關(guān)、電流表和電阻進(jìn)行串聯(lián)，再將電壓表并聯(lián)接入電路，得到如圖2所示的等效電路。接著，根據(jù)串、并聯(lián)電路的電流和電壓的特點(diǎn)，對電路進(jìn)行分析。

（四）實(shí)驗(yàn)4.2.3“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”

實(shí)驗(yàn)4.2.3是唯一新增的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了控制變量法和轉(zhuǎn)化思維，邏輯性強(qiáng)且現(xiàn)象明顯。在實(shí)際教學(xué)中常常作為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，學(xué)生在體會(huì)液體壓強(qiáng)存在的事實(shí)后，自然會(huì)猜想液體各處的壓強(qiáng)是否一樣，液體壓強(qiáng)的影響因素有哪些。此時(shí)，教師可以講解液體壓強(qiáng)計(jì)的原理及使用方法，引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)的順利開展，有利于鞏固學(xué)生對液體內(nèi)各個(gè)方向存在壓強(qiáng)的認(rèn)知，強(qiáng)化液體壓強(qiáng)與深度有關(guān)的結(jié)論。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)的推導(dǎo)公式[p=ρgh]，有利于教師浮力教學(xué)的開展，有助于學(xué)生排除深度的干擾。

在2018—2022年蘇州市中考物理試卷中，2018年第16題和2019年第19題涉及相關(guān)知識點(diǎn)，都是填空題，僅考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的理解程度。實(shí)驗(yàn)4.2.3與實(shí)驗(yàn)4.2.4“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”，在實(shí)驗(yàn)的猜想、操作與結(jié)論的推導(dǎo)等方面具有相似性。為了后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利開展，要重視實(shí)驗(yàn)4.2.3的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、比較液體壓強(qiáng)大小的方法等內(nèi)容。

三、教學(xué)建議

（一）教學(xué)觀念現(xiàn)代化，重視學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)

2022版《課標(biāo)》中的內(nèi)容有調(diào)整或新增實(shí)驗(yàn)，3個(gè)是探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，結(jié)合“注重科學(xué)探究，倡導(dǎo)教學(xué)方式多樣化”的課程理念，教師應(yīng)開展更豐富的實(shí)踐活動(dòng)、開發(fā)更多樣的教學(xué)方式。

2018—2022年蘇州市中考物理試卷，共考查20道實(shí)驗(yàn)題，僅5題未考查2011版《課標(biāo)》學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)（2019年第30題，2020年第29題，2021年第26題、第29題，2022年第29題）。提高對學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的重視程度，不僅符合當(dāng)下中考的考情需求，而且能在科學(xué)探究的過程中培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的意識。實(shí)驗(yàn)的科學(xué)設(shè)計(jì)與成功實(shí)施，能提升學(xué)生的參與度和成就感。強(qiáng)化“做中學(xué)”觀念，讓學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過解決問題來提升認(rèn)知水平。例如，實(shí)驗(yàn)4.1.2“測量固體和液體的密度”，倡導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中處理疑難問題，思考如何準(zhǔn)確測量物體的質(zhì)量與體積。通過試錯(cuò)的方式，進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)，加深對正確實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)知，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)方面的作用。

（二）教學(xué)策略精細(xì)化，區(qū)分測量類實(shí)驗(yàn)與探究類實(shí)驗(yàn)

測量類實(shí)驗(yàn)是從理論到實(shí)踐的過程，實(shí)驗(yàn)器材不多且實(shí)驗(yàn)步驟簡單。學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)過的物理知識，對某一物理量進(jìn)行測量，趣味性不強(qiáng)，容易變成機(jī)械式的測量。對此，教師要強(qiáng)化“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念，利用生活環(huán)境資源開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，實(shí)驗(yàn)4.1.4“用刻度尺測量長度，用表測量時(shí)間”，教學(xué)時(shí)可以聯(lián)系日常生活，將測量對象的選擇留給學(xué)生，如測量腳印、指甲、頭發(fā)、葉片的長度，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

探究類實(shí)驗(yàn)是從實(shí)踐到理論的過程，實(shí)驗(yàn)器材較多且實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜。學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知的情況下，經(jīng)歷科學(xué)探究的四個(gè)環(huán)節(jié)，并得出結(jié)論。探究類實(shí)驗(yàn)的失誤率較高，很容易打擊學(xué)生的自信心。實(shí)驗(yàn)中，教師要關(guān)注儀器的選擇對實(shí)驗(yàn)的影響，選擇最符合教學(xué)目的的實(shí)驗(yàn)儀器。例如，實(shí)驗(yàn)4.2.2“探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”，常見的猜想是質(zhì)量，這與學(xué)生的生活經(jīng)歷有關(guān)，首先想到的是水平方向的摩擦力，此時(shí)[F壓=F支=G=mg]，壓力與質(zhì)量成正比關(guān)系。傳統(tǒng)教學(xué)，很難在此處區(qū)分壓力與質(zhì)量，致使學(xué)生形成認(rèn)知障礙。對此可參考劉永樹［5］的探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)（如圖3），運(yùn)用控制變量法，通過注入沙子改變金屬盒的質(zhì)量，借助氫氣球調(diào)整金屬盒對臺式測力計(jì)的壓力，最終得出滑動(dòng)摩擦力與質(zhì)量無關(guān)的結(jié)論。

（三）教學(xué)資源深化，實(shí)現(xiàn)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階

中考對學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的考查，在實(shí)驗(yàn)操作考試和筆試考查中都有所體現(xiàn)，且試卷中實(shí)驗(yàn)題的考查難度往往大于學(xué)生實(shí)操的難度，這就意味著教師既要開展學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)實(shí)操，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，又要提出拓展性問題，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

教師應(yīng)基于學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和中考物理試卷的考查現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)自主實(shí)驗(yàn)或拓展性問題。如實(shí)驗(yàn)4.1.2“測量固體和液體的密度”，可拓展到物質(zhì)鑒定、空心問題、溢出問題等。又如實(shí)驗(yàn)4.1.9“用電流表和電壓表測量電阻”，可以鼓勵(lì)學(xué)生嘗試“伏阻法”和“安阻法”，在連接電路、實(shí)驗(yàn)操作、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程中鍛煉能力。同時(shí)，在教學(xué)中教師要考慮學(xué)情，鞏固基礎(chǔ)，提優(yōu)補(bǔ)差，做出合理拓展。

四、小結(jié)

本文首先對比兩版《課標(biāo)》中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的變化，研究內(nèi)容有調(diào)整的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)在探究思路和探究過程中的變化，分析新增實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)與注意事項(xiàng)。然后，結(jié)合近5年蘇州市中考物理試卷的考情，研究這些學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的考查現(xiàn)狀。最后，建議教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、優(yōu)化教學(xué)策略并挖掘教學(xué)資源，從而強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)科功能與育人價(jià)值。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ］

［1］ ?中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］ ?中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2011年版［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

［3］ ?李春密，張霄.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的變化分析［J］.物理教師，2022（6）：35-44.

［4］ ?陳泓宇，田博揚(yáng)，李春密.基于義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）的實(shí)驗(yàn)教學(xué)變革探討［J］.物理教師，2022（8）：27-32，36.

［5］ ?劉永樹.探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)［J］.物理教學(xué)，2015（7）：49-51.

（責(zé)任編輯 ?易志毅）