基于SOLO分类理论的“恒定电流”试题分析——以近五年全国高考新课标Ⅰ卷为例

河北 李富恩 北京 何彦雨

利用SOLO分类理论，剖析“恒定电流”实验试题。

恒定电流是高中物理的难点，又是高考的重点，电学实验更是高考的热点。本文从SOLO分类评价理论的角度总结近几年全国卷Ⅰ中恒定电流部分考查的特点，探索有效的高考复习方法和应考策略。

1.SOLO分类评价理论及应用简介

1.1 SOLO分类理论

SOLO分类评价理论是教育心理学家约翰·比格斯(John B.Biggs)在《评价学习的质量—SOLO分类法》(1982)一书中创建的一种学生学业评价的方法，是一种以等级描述为特征的质性评价方法。比格斯把学生对某个问题的学习结果由低到高划分为五个层次：

(1)前结构层次(Prestructural)：学生基本上无法理解问题和解决问题只能给出一些逻辑混乱、没有根据的答案。(2)单点结构层次(Unistructural)：学生能够找到一个解决问题的思路，但不能合理论证，单凭一个论点就直接给出所谓的答案。(3)多点结构层次(Multistructural)：学生找到了不止一个解决问题的思路，但不能把这些思路很好地整合在一起。(4)关联结构层次(Relational)：学生找到了多个解决问题的思路，并且能够把这些思路联合起来思考解决问题。(5)抽象拓展层次(Extended abstract)：学生能够对问题进行抽象的概括，从理论的角度来分析问题、深化问题，进一步得到拓展。

1.2 恒定电流试题分析

根据SOLO分类评价理论，对近五年的高考全国卷Ⅰ中关于恒定电流的试题进行总结和分析，归纳试题的特点和规律。

根据高中多数同学的特点，前结构层次的试题不做分析。单点结构层次的试题要求学生能够知道，了解单一的恒定电流的知识点，比如求电流、计算功率等基本公式的运用。多点结构的试题要求学生能够运用本章知识点及相关的概念、公式、定理的理解和相应判断。关联结构层次的试题要求学生能够运用多个知识点、连接相关概念、定理、定律解决相关的问题。抽象拓展层面的试题要求学生能力最高，能够从科学、技术、工程等方面，抽象总结出对应的物理模型，建构知识框架，恰当运用数学等知识解决相应问题。

下面对近五年的全国卷Ⅰ关于恒定电流的试题逐层次列表汇总。

单点结构多点结构关联结构抽象拓展201423题201516题23题201616题23题201723题201823题

说明：本章单点结构层面的题没有，单纯恒定电流的计算题一般不会涉及，考题在多点结构层面主要分布在选择题，考题主要体现在实验题目中，且考查的层面偏高，能够很好地评价学生的学习层面，对学生的能力要求比较高。

(1)选择题出现在2015和2016年，且均在第16题，2015年的考题是在含有变压器的交流电路中计算电功率的大小，2016年的题目是在变压器的交流电路中计算电流强度大小，两道选择题考查的知识点都是和交变电流一章关联，没有单独在直流电路中进行考查，改变了计算公式的使用情境，增加了一定难度。

2.恒定电流的复习策略与建议

2.1 关注课本双基内容，把好核心概念关

对概念的理解一定要严谨。本节概念主要为电流强度、电动势、电功和电功率。其中电流强度和电动势是重点，在复习电流强度中要抓住定义和微观解释两个方面。

比如在第一节中涉及恒定电场概念，同学们都知道：关于自由电荷在导体中做定向移动的原因，以前经常这样说，导体中有了电场，在电场中处于静止的电荷受到了电场力的作用，就发生了定向移动，再无其他解释了。这样的解释虽然正确，但是，同学们经常会问：导体中的电场强度不是为零么？哪里来的电场呢？我们都知道，导体中的电场为零是有条件的，即导体处于静电平衡状态。我们从来没有处理过导体不是静电平衡状态下的电场情况。如果糊里糊涂过去，对于复习这一章会有一些阻碍，也违背了“物理要说理”的原则。所以在复习时一定要澄清恒定电场的概念。实际上有恒定电流存在的时候，导体内的不同位置是有电荷堆积的，导体内的电荷并不为零，导体内的电荷分布是不随时间变化的，电场强度也不随时间变化，这就是所谓的“恒定”。可见恒定是相对于静电场而言的，其本质为动态平衡。解释了这些，能帮助同学们理解后面的电动势、闭合电路的欧姆定律的知识。但是关于电场，不要求学生分析导体内电荷分布的具体情况，更不分析电荷分布达到平衡的动态过程，千万不能把学生带偏。

其次，关于电流强度的微观解释是要让同学们形成一种物理模型，拓宽它的适用范围，才能以不变应万变。教科书中在恒定电流知识点讲解中仅从“电荷定向移动形成电流”的思想出发，电流的强弱程度用电流这个物理量表示。电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，并直接给出了q=It表达式。教材而是以例题的形式详细推导了铜导线中自由电子定向移动的速率，帮助同学们理解电流的形成，将宏观电流I与微观量v建立起了联系，即电流的微观解释。在各地的高考题中经常有体现。比如2007年天津高考25题：离子推进器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从P中注入，在A处电离出正离子，BC间加有电压，正离子进入B时的速度忽略不计，经加速后形成电流为I的离子束喷出。已知推进器获得的推力为F，单位时间内喷出的离子质量为J。

解答：电流I、质量J都是电流强度微观解释的模型：I=nqvs，J=nmvs。

2.2 透彻理解基本定律

夯实概念，建好模型。不论是选择还是实验，都是基本知识的再现。本章考题多以实验题目呈现，在实验复习中要高度重视。

2.3 注重实验基本原理和技能

(1)实验器材的选取

①电源的选择

电源的选择要根据配置的实验器材，比如，在测量小灯泡的伏安特性实验中，小灯泡的规格为“2.5 V，1 A”，就需要选择2节干电池提供3 V电压，如果是“3.8 V，0.6 A”需要3节干电池提供4.5 V的电压，如果是电火花打点计时器则需要220 V的交流电压。而在测量一节干电池电动势和内阻实验中就需要一节旧电池。

②电流表和电压表的选择

电压表要根据电源的实际参数来选，电流表则要兼顾电源和电阻的具体情况来选，比如测定金属电阻率的实验中，如果电源给的是3 V，电阻大约为5 Ω的金属丝，电压表选择3 V的量程，电流表选择0.6 A。在选择电流表时需要查看铭牌标识或根据欧姆定律进行粗略计算。

③滑动变阻器的选择

滑动变阻器在实验中扮演着重要角色，不同的实验有不同的需要，在复习这个知识点时要注意分辨。在限流电路中只需让它起到保护仪器、调整电流的作用，阻值大小控制在跟研究电阻差距不大即可，而在分压电路中阻值应该偏小。

如(2016年全国卷Ⅱ，改编)某同学利用如图所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(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 kΩ)、直流电源E(电动势3 V)、开关1个、导线若干。

实验步骤如下：按电路原理图连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器阻值，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不变，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。则

(1)实验中应选择滑动变阻器________(填R1或R2)。

(2)实验中记录的电阻箱的阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器的分压不变，计算可得电压表的内阻为________(保留到个位)。

(3)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________。

A.100 μA B.250 μA C.500 μA D.1 mA

【解析】(1)本实验原理类似为半偏法测量电压表内阻，实验原理是接入电阻箱的时候电路的总电阻减小的不能太大，所以滑动变阻器的电阻必须是小电阻，所以选择R1，这样误差会小些。

RV=4R=2 520 Ω

本题是在基础知识的前提下进行了创新和嫁接，将半偏法实验原理拓展成本题的模型，考查了学生对概念以及实验原理的理解、接受、以及迁移运用的能力。虽然不是很难，但它是一个对综合知识和能力的考查，所以要想答好这类题必须有过硬的知识储备，需要老师在复习时加以重视和引导。

(2)注重实验原理

所以，有

只要牢牢抓住欧姆定律和闭合电路欧姆定律，一切推导将迎刃而解。电表的改装实际上就是部分电路欧姆定律的一个应用。

(3)重视实验操作

能演示的一定演示，能让学生操作的一定动手做，如果能够把演示实验改成学生动手操作的实验，将更能提高学生的综合素质，以讲代练不能提升学生的综合素养。物理实验实际就是一种情境教学，让学生在实验情境中发现和提炼问题，获取客观真实的数据，通过对数据的分析处理形成关于物理规律的认知和结论。

(4)注重误差分析

任何实验结果都不能没有误差，误差分为偶然误差和系统误差。偶然误差是可以通过多次实验取平均值来减小，系统误差只能通过改进实验方案减小。复习时要让学生分清误差的来源。比如半偏法测灵敏电流表内阻中，误差来源于闭合另一个支路后干路中电流发生了变化，才造成最后结果的偏小误差。在2012年天津高考中有一道题是在干路中串接一个电流表保证干路电流不变，这样测出的电阻没有误差。

2012年天津高考试题图