高考物理实验题对中学物理实验教学的启示

王胜春

高考中的物理实验题是物理知识与实际问题的有机融合，考查学生在一定约束的条件下解决实际问题的能力，既具有实践性又具有理论性，既涉及相关知识又含有知识的应用，是学科素养的高度体现，因此，实验教学对于全面落实培养科学素养的目标，具有不可替代的特殊作用。近几年的高考物理实验题在命制思路上力图贯彻新课程的基本理念，体现实验在发展学生的实验探究能力和提高学生科学素养方面的重要价值。下面我以一道2016年高考物理电学实验试题为例，谈谈其中蕴含的思想和方法以及对中学物理实验教学的启示。

一、试题分析

1. 试题再现

某同学利用图1（a）所示电路测量量程为2.5 V的电压表V的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱R（最大阻值99 999.9 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值50 Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5 000Ω），直流电源E（电动势3 V），开关1个，导线若干。

图1

实验步骤如下：

①按电路原理图1（a）连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图1（a）中最左端所对应的位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

（1）实验中应选择滑动变阻器 （填“R1”或“R2”）。

（2）根据图1（a）所示电路将图1（b）中实物图连线。

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω（结果保留到个位）。

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________（填正确答案标号）。

A. 100 μA B. 250 μA C. 500 μA D. 1 mA

2. 试题特点

本题不是教材的实验，也不是考纲中明确要求的实验.该试题给出了实验电路图和实验步骤。要求考生从电路图和实验步骤出发，结合实验目的进行有效分析，从而找出实验原理、操作原理，进而发现实验设计原理，解决实际问题。从知识上看，本题在符合学生的认知水平和思维能力的基础上考查了学生实验品质的深刻性、灵活性。

实验设计中恰当地融入了典型物理科学方法的要素.实验整体构思具有一定的创新性，将探究过程和探究方法隐含在试题的分析和解答过程中，学生在遇到认知冲突时，运用“发现问题—提出假设—分析论证—得出结论”的思维探究过程解决问题，充分体现了实验在发展学生的实验探究能力和提高学生科学素养方面的重要价值。

3. 在实验过程中融入科学的方法

在实验设计与实施的过程中，融入了控制变量和误差分析的思想.此题从表面上看是串联分压的知识，没有误差分析，但是在实际实施过程中，对误差的认知程度对实验原理的理解起到了至关重要的作用。可见，任何一个实验的设计都离不开科学思想和方法，更离不开对误差的认知。这样的试题有利于检验学生是否真正理解了实验的要素和真谛；有利于检验学生是否真正掌握了科学探究的原则和方法；有利于检验学生是否真正具备了良好的科学品质和辩证的科学思维能力。

二、学生面临的困惑与暴露的问题

1. 原理分析上的困惑

试题采用的是半偏法，由于不是大纲明确要求的方法，很多考生没能很好地论证出隐藏的误差分析.题设步骤④中认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，很多考生不能很好地理解出：在滑动变阻器采用分压接法供电，并且其阻值比用电部分阻值小很多时，即使用电部分阻值发生一定的变化，供电电压却几乎不变。

2. 实物连线暴露的问题

实物连线是对实际操作的间接考查.考生暴露出的问题主要体现在两个方面：一是将分压供电连成了限流方式；二是没有将导线接在实物的接线柱上。

三、对中学电学实验教学的启示

细心的教师都会发现，这两年的高考物理实验试题不拘泥于教材和考纲，而是更加注重挖掘实验内隐的知识和方法。但从学生所面临的困惑与暴露的问题上看，我们平时的实验教学是存在着一定问题和不足的。如：按部就班地完成教材实验，不去体会知识和实验中所蕴含的思想和方法；不做完善的误差分析；不给学生自主的思维空间；不让学生进行实际操作等。这些做法既降低了学生学习实验的积极性，又难以提升学生的实验能力和探究能力，更不利于学生科学素养的全面发展。从这两年的实验试题来看，实验试题的考查点正是实验教学中应重视的点，因此物理教师在进行实验教学时，除做好常规实验之外，还应合理挖掘教材实验所包涵的方法和思维方式，帮助学生逐渐形成科学、合理的实验理念，逐步渗透物理实验思维。以下是几点建议：

1. 紧抓教材，深挖原理和思维方法

教材中明确要求的实验有：描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属丝的电阻率、测电源的电动势和内阻等。我们要利用这些实验让学生深刻理解实验原理、误差分析、优劣对比，让学生懂得合理取舍、明白实验的简洁性与合理性，让学生的思维灵活起来。

比如在电学实验中，确定电流表的内接外接，很多教师会直接给出结论：当R2

很多设计性电学实验都需要选择实验器材，这是学生的薄弱环节。而实验器材的选择就是要依据实验原理，抓住主要因素，忽略次要因素，对结果做出大概推断或估计的辩证过程。如果我们在教学中能够重视这些能力的培养，就会事半功倍，问题也就迎刃而解了。

教材中的实验内容蕴含相关的方法，也含有完成实验必须的条件以及影响实验结果的相关因素，教师应深层次开发这些，让学生明白一些条件和方法的必要性，让学生了解如何选择条件和方法，让学生体验方法和条件对完成实验的重要性。如此，学生才会在遇到问题的时候自然地关注条件和方法，并且会根据实验目的来确定适当的条件和方法，从而提高实验能力。以上所述内容，教材中给了足够的空间，因此我们必须紧抓教材，培养学生的基本实验素养。

2. 不囿于教材，让学生动起脑来

高考大纲中对实验能力的要求是：①能独立完成表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据并得出结论，会对结论进行分析和评价；②能发现问题、提出问题并制订解决方案；③能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。

这几个方面的能力要求不是孤立的，着重对某一种能力进行考查的同时在不同程度上也考查了与之相关的其他能力。同时，在应用某种能力处理或解决具体问题的过程中也伴随着发现问题、提出问题的过程。因而高考对考生发现问题、提出问题等探究能力的考查渗透在对以上各种能力的考查中。

高中电学实验的核心可大致分为测量未知电阻的阻值，测量电流表、电压表的内阻等，为了提升学生的实验素养，我们可以发散的问题形式，放飞学生的思维。如提出设问：你有多少种测量未知电阻的阻值的方法，在什么条件下才能使用？让学生明白，同样的实验目的可以通过不同的实验原理来实现，实验原理不同，实验方案也就不同。教师在教学中不能只局限于课本上的实验原理，而应带领学生开阔思路、发散思维。只有教师在日常教学中坚持从实验原理入手，带领学生进行实事求是的分析，学生才能在遇到问题时处变不惊，应对自如，在提高实验能力的同时养成善于思考的好习惯。

3. 切忌纸上谈兵，让学生动起手来

由于受实际条件的制约，高考不能直接考查实验操作，导致教师在教学中产生懒惰心理，很多实验都靠讲授，多数实验都是纸上谈兵，进而导致学生只会死记硬背，脱离了物理学习的正常轨道。这不仅抑制了学生的动手能力，还增加了学生理解实验的困难。

如滑动变阻器的分压和限流两种接法：若滑动变阻器的总阻值小于用电部分的阻值，则通常选用分压接法.从理论上分析学生接受起来较为困难，但通过实验观察就十分直观。所有的实验方案可行与否，都可以以实验现象为依据，直观易懂、印象深刻。教师要提高的不仅仅是学生的成绩，更是学生的能力。

动手操作的过程是其他教学方法所不能替代的。我们应努力开放实验室，保证学生能够有充足的时间进入实验室，亲自动手实验，在实验操作过程中提高实验能力，回归物理本质。