透过高考物理电学实验题看高中物理核心素养的考查与培养

林志强

摘 要：随着高中新课程改革的深入进行，发展学生核心素养成为了教育总框架，物理学科也成为了其中的栋梁。高中物理电学实验教学正逐渐从知识立意向能力立意转型，成为培养科学思想与创新、科学探究与交流、科学态度与责任的重要途径。本文从高考物理电学实验试题的分析来了解高考试题对实验教学策略制定的指导性作用，并且分析探讨电学实验教学对于高中物理核心素养的培养的重要作用。

关键词：高考;电学实验;核心素养;教学策略

众所周知高中物理的学习以实验为基础，而电学实验是高中物理课程中的一个重要模块，是物理教学中的主要内容之一，也是高考物理考查的一个核心内容，通过新课程改革的开展又向其添加了很多社会科学和自然科学方面的知识，所以高考电学实验试题既是物理学科考查的重要根本，又有着开放、新颖、创新的命题特点，是高考物理试题中的一颗最耀眼的星星。

经过对许多的高考电学实验题的分析，我深深的体会到了考题设计者对物理核心素养的深刻理解，以及设计题目时对各个核心素养要素考查的准确定位，下面就我就以自己对高考电学实验题的分析感受谈谈自己的一些体会，以2018年高考理综全国1卷23题为例：

[2018 年全国Ⅰ卷，理综 23 题]某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃～80℃ 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT ，其标称值（25°C时的阻值）为900.0Ω;电源E（6V ，内阻可忽略）;电压表V（量程150mV ）;定值电阻R0 （阻值20.0Ω ），滑动变阻器R1 （最大阻值为1000Ω ）;电阻箱R2 （阻值范围0～999.9Ω ）;单刀开关S1，单刀双掷开关S2。

实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1 的滑片位置，使电压表读数为某一值U0;保持R1 的滑片位置不变，将R2 置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为 U0;断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2 的阻值，直至温度降到25.0℃。实验得到的R2-t 数据见下表。

回答下列问题：

（1）在闭合S1前，图（a）中R1 的滑片应移动到_________（填“a”或“b”）端;

（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t 曲线;

（3）由图（b）可得到RT在25℃～80℃ 范围内的温度特性。当t=44.0℃ 时，可得RT_________;

（4）将 握于手心，手心温度下 的相应读数如图（c）所示，该读数为_________，则手心温度为_________℃。

本题通过探究热敏电阻的温度特性，来考查等效替代法测电阻的原理、仪器的使用及读数以及考生利用图象处理数据的能力。通过分析本人总结以下四点体会。

第一.本题在一开始并没有说明实验原理，只有通读全题后才能弄清楚实验原理，真正理解题中所述实验操作步骤的目的，才能进行数据处理和应用解答。题目篇幅比较长，需要考生耐心通读全文，第一遍粗读，第二遍细读，通过上下文的整体衔接来把握实验的原理，如果还没有看清楚题目就急于做题，必然导致思路不清或者理解错误而解题失败，更有甚者被题目的长度而吓倒，而放弃本题。所以本题一开始就从审题这一基本环节了很好的考查了学生的核心素养中的科学态度与责任这一要素，俗话说“态度决定一切”，一道题的解答过程也只有在认真、科学、有责任感的基础上才能有成功的可能。本题给我们物理教学的第一个启示，就是教师在课堂上解答一道题目时切不可急功近利，省略了审题、挖掘题目关键条件这一重要步骤，而应该教会学生细致的审题，注重关键条件的理解，联系前后关系，之后才能选择正确的物理原理进列式求解。

第二.本题考查的实质是等效替代法在电学实验中的应用，通过实验操作流程的介绍，要求学生抓住开关S2切换到1、2两接点前后，通过R2的调节使两次电压表的读数相同的物理意义，并结合闭合电路欧姆定律的理解，得出電阻R2与RT的阻值相等的结论，从而认识到对RT的阻值测量是电阻箱的读数得到的。这一原理的考查也是本题的核心内容，他不同于常规的伏安法测电阻，不仅在实验器材上有明显的不同，实验原理的简单明了更是他的主要特点，同时还有一个最重要的优点，没有因电表的内阻影响而产生的测量系统误差（例如“外小、内大”---伏安法测电阻时，电流表外接测量系统误差偏小，电流表内接测量系统误差偏大）。这一考查内容很好的考查了物理核心素养的科学思想与创新这一要素，本人认为这也是最重要的一个考查要点，这点也给我们提出了最重要的启示，即在电学实验教学的过程中除了介绍课本中的基本实验原理以外，也应该重视创新实验方法的探讨，并且从实验系统误差分析的角度对比不同的实验原理，这种对比最好的做法是让学生亲手用不同的实验原理来测量，对比结果，并讨论产生不同结果的原因，让学生真正理解不同原理的真正意义，从而拓展了视野，学会了创新。只有在教学中重视培养学生的创新能力、知识迁移能力和解决实际问题的能力，才能让学生在创新性的考题中从容应对。

第三.本题题中分析的电学元件是一个热敏电阻，其电阻率具有负温度系数，这样的元器件学生在日常生活中是没有直接体验过的，其特性对学生来说是很不发解的。本人认为选用这个热敏电阻为对象出题比选用一个通普通的恒定阻值电阻更具有意义，因为他能更好的考查学生的创新思维。如果在课堂实验教学当中能有这样的创新型实验那是极好的，学生们一定会发现这样一个完全不同于恒定电阻的性质，必定在他们的脑子里开成了一个大大的疑问—-为什么这种材料有别于普通电阻呢？其微观结构有什么神密的特点呢？由此必将引发的更深层次的学习，这样的好奇心一定是最好的学习探究的动力，也必能很好的培养物理核心素养中的物质观念与应用这一基础内容。所以老师在电学实验教学当中也一定要注重这一实验内容，比如，可以让学生在“描绘电学元件的伏安特性曲线”这一节实验课中分别对热敏电阻、白炽灯泡、恒定电阻三个元件进行测量描绘，由他们自己来发现这三个对象的温度特性的不同，必能让他们印象深刻。这样的探究过程让他们很好的了解掌握了不同电学元件的温度特性，对大自然中不同物质有了更加深刻的了解，无形当中培养了学生的科学物质观，为全面培养核心素养打下坚实基础。

最后一点，本题最主要的一个答题环节是把表格中的第五、六两组数据描绘到图（b）中，然后根据图中的七个点拟合描绘出一条光滑曲线，再由这条曲线完成第（3）（4）两小题的测量、读数。本人经过统计发现，描绘图线这一步骤有以下两种典型错误，如图（b1）、（b2）：

产生如图（b1）描绘错误的原因是，学生对热敏电阻的电阻率随温度变化是非线性渐变的特点完全不清楚，对描点法的意义完全不理解，导致盲目的作图连接成了折线。产生如图（b2）描绘错误的原因是，把物理实验作图当成了美术课画图了，描线粗大、粗糙，也说明了该生对图象法的根本要求完全不明确。这两个典型错误恰恰是表现了核心素养中科学探究与交流这一要素的缺乏，对这一要素包含的问题、证据、解释、交流四个要点均表现不足。而正确的作图结果应该如图（b3），所描绘曲线光滑而精细，也有利于后面（3）（4）小题的解答。在用图象法处理实验数据时为了认学生真正记住图线的特征，老师可以结合物理现象规律，或者结合所分析物理量的公式关系，说明图线所应有的形态，从而让学生对图线有本质的理解，而不死记硬背。同时也应说明图象法的基本做法，通过“列表-描点-连线”作出关系图象时，描点时应选择合适的标度，最终让实验测量点尽量分布在整个坐标图中，绘制的点要清晰，绘制的线若是线性的一定要用刻度尺画直线，若是非线性的一定要光滑精细。教会学生分析判断在实验中所得到的实验结果是否合理，是否符合物理规律，让他们在实验中真正的学会科学的分析判断。

从以上四点分析可知，核心素养注重的是深层次的东西，而不是知识的表面现象。因此，在物理课堂教学中，特别是实验教学中，老师要把知识的传授转化成素养和能力的培养。老师要能真正的做到以上转化，就要对知识教学各层面的特点分析透彻，就要进行知识的转化和内化，领悟各层次教学如何贯彻核心素养培养的，從而制定教学策略。物理电学实验教学策略重在积极引导学生进行自主学习与合作学习，够在基本电学实验知识基础上分析、 探究实验中的各层次的知识点和实验规律，尤为重要的是老师要明确培养学生的核心素养一定需要学生的亲身体验的活动，让学生感受到科学探究的本质，形成科学态度和科学理论等，物理电学实验就是这些活动的重中之重，在实验活动中去观察实验现象，思考实验的本质，学会尊重事实，掌握科学方法，提升核心素养。

参考文献：

[1] 钱嘉伟.江苏物理高考实验试题研究及教学建议.物理之友.2015（9）：（36-39）

[2] 杜放.高中物理核心素养的内涵与培养策略.课程与教学. 2018.8： 37-38

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[4] 廉新萍.2018年高考全国Ⅰ卷理综23题考生作答情况分析.学习指导.2018.12：35-37