突出创新，重视原理，改变方法

董友军 王磊

摘要：分析“八省联考”物理卷中的实验题型，发现试题特点有：实验目的创新，指向物理观念;实验装置创新，指向科学探究和科学态度与责任;实验设问创新，指向科学思维。结合高考评价体系在本次物理实验题中的落实情况，得到高中物理实验教学启示：突出创新思维、重视实验原理、改变实验方法。

关键词：八省联考;物理实验题;核心素养

物理是一门以实验为基础的学科，承担着培养学生实践操作能力的重要作用，物理试题中对实践操作能力的考查也多依托于实验。本文立足“八省联考”8套物理试卷的实验题型，分析试题特点，提出教学建议。

一、实验题型概况

8套物理试卷中的实验题都是一道力学题、一道电学题（除湖北卷第一道为电学实验、第二道为力学实验，其他7套试卷都是第一道为力学实验、第二道为电学实验）。实验目的有测量、探究、研究、验证、改装、制作等。实验原理全都体现了物理观念，7个实验考查运动与相互作用观念，9个实验考查能量观念。选用的关键实验器材，有传统器材，如打点计时器;也有先进器材，如单晶硅太阳能电池。除了重庆卷力学实验，其他所有实验都画出了实验装置图像。在数据呈现过程中，除了辽宁卷力学实验，其他所有实验都有测量数据图像。题目来源方面，8道源于《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”），8道源于2019年版人教版高中物理教材（以下简称“教材”）;其中，4套试卷（湖南卷、湖北卷、辽宁卷、福建卷）一道源于课标、一道源于教材，河北卷和广东卷两道都源于课标，江苏卷和重庆卷两道都源于教材。

二、实验创新：指向学科核心素养

课标指出，高中物理课程注重体现物理学科本质，培养学生物理学科核心素养。物理学科核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。本次考试16道实验题都很好地体现了核心素养的考查。

（一）实验目的创新：指向物理观念

物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。实验目的是实验教学的起点，在做实验前必须要明确实验目的，培养学生的目标意识。

16道实验题中，有3个探究性实验、2个研究性实验、1个制作性实验，指向物理观念，体现了实验目的的创新。比如，广东卷电学实验“探究LED灯的伏安特性曲线”，指向物质观念和能量观念;福建卷力学实验“研究物体沿斜面运动的规律”，指向物质观念和运动观念;湖北卷电学实验“制作一个火灾报警系统”，指向物质观念、能量观念和相互作用观念。

（二）实验装置创新，指向科学探究和科学态度与责任

科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。实验装置是实验器材的组合体。通过实验装置，可以测量实验数据，达到实验目的，可以说，实验装置是科学探究的物质基础。

除了重庆卷力学实验，其他15道实验题都在实验装置上有所创新，即在课标或教材实验装置基础上有所拓展。比如，湖南卷力学实验，通过光电门、气垫导轨等实验装置，把研究对象放在斜面上测量重力加速度。装置创新，引导高中物理实验教学，不墨守成规、因循守旧，要勇敢使用新器材完成旧实验，指向科学探究能力的培养。

社会责任主要包括认识科学、技术、社会、环境关系，以及遵守道德规范、保护环境并推动可持续发展的责任感。实验器材是完成实验必需的物品。器材不同，实验的过程便不同、实验的思维也不同。

16道实验题的关键实验器材有很多是创新器材，包括力传感器、气垫导轨、光电门、LED灯、单晶硅太阳能电池、热敏电阻、马铃薯电池、光敏电阻、精密元件等。这些创新器材，能够激发学生的创新意识，鼓励学生去研制更加先进的器材，同时也让学生感受到先进器材的优势，体会到科学、技术、社会、环境之间相互促进的关系，从而培养学生的科学态度与责任。

（三）实验设问创新：指向科学思维

科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。实验设问是在指实验题中设置需要学生回答的问题。

16道实验题在设问时均力求突破常规套路，考查科学思维。比如，广东卷力学实验，要求通过图像信息分析误差：“观察图1中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因。”这有效考查了学生的模型建构和科学推理素养。

再如，辽宁卷电学实验，依据实验研究结果进行应用：“该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现‘有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮;反之变暗的功能，设计了如图2所示电路，则电路中（填‘R1或‘R2）为光敏电阻，另一个为定值电阻。”已知实验结论，再进行实际应用，可以强化学生的科学论证和质疑创新素养。

三、高考评价体系在实验题中的落实情况

高考评价体系主要由“一核”“四层”“四翼”三部分组成，其中，“四翼”为考查要求，即“基础性、综合性、应用性、创新性”，回答“怎么考”的问题。本次“八省联考”物理实验题的“四翼”落实情况如下：

（一）广东卷

1.第11题：力学实验“验证机械能守恒”。

共有4个设问：求重力势能减少量，属于基础性考查;求动能增加量，属于综合性考查;分析拉力峰值减少原因，属于创新性考查;选哪种密度小球能减少误差，属于应用性考查。

2.第12题：電学实验“探究伏安特性曲线”。

共有4个设问，分别为：连接滑动变阻器，属于基础性考查;电路连线，属于综合性考查;根据现象分析电路故障，属于应用性考查;根据伏安特性曲线求功率，属于综合性考查。

（二）湖南卷

1.第11题：力学实验“测量重力加速度”。

共有4个设问：用光电门记录时间判断匀速，属于基础性考查;游标卡尺读数，属于基础性考查;求重力加速度，兼具综合性、应用性和创新性考查;分析测量值小于真实值的原因，属于应用性考查。

2.第12题：电学实验“探究伏安特性曲线”。

共有5个设问：补齐数据，作伏安特性曲线，属于基础性考查;根据曲线判断电阻是否为常数，属于基础性考查;求短路时电流，属于基础性考查;求电动势，属于基础性考查;根据曲线估算最大输出功率，属于综合性考查。

（三）湖北卷

1.第12题：电学实验“制作火灾报警系统”。

共有6个设问：求热敏电阻阻值，属于基础性考查;比较测量值与真实值的大小，属于基础性考查;判断热敏电阻性质，属于基础性考查;找出连线有误的地方，兼具综合性和应用性考查;求电阻箱阻值，属于应用性考查;求连入电路电阻阻值，属于应用性考查。

2.第13题：力学实验“测量动摩擦因数和重力加速度”。

共有5个设问：写出加速度表达式，属于综合性考查;计算加速度的数值，属于基础性考查;比较测量值与真实值大小，属于应用性考查;求动摩擦因数，兼具应用性和创新性考查;求重力加速度，兼具应用性和创新性考查。

（四）河北卷

1.第11题：力学实验“验证力的平行四边定则”。

共有4个设问：游标卡尺读数，属于基础性考查;计算弹力增加量，属于综合性考查;先画力的图示，再求合力，属于综合性考查;分析小钩码重力对结果的影响，属于应用性考查。

2.第12题：电学实验“测量电源电动势和内阻”。

共有5个设问：选测量马铃薯电池的电动势和电阻的最优电路，属于综合性考查;选测量新干电池的电动势和电阻的最优电路，属于综合性考查;根据描点，画出U-I图像，属于基础性考查;通过U-I图像求电动势，属于综合性考查;通过U-I图像求内阻，兼具综合性和应用性考查。

（五）辽宁卷

1.第11题：力学实验“测量重力加速度”。

共有3个设问：实验器材选择，属于综合性考查;求重力加速度大小，属于综合性考查;改变条件对重力加速度测量的影响，属于综合性考查。

2.第12题：电学实验“探究光敏电阻与光照关系”。

共有4个设问：写出光敏电阻与电压关系，属于综合性考查;补齐数据，作U-d特性曲线，属于基础性考查;依据数据得出结论，属于综合性考查;将结论应用于新电路，属于综合性考查。

（六）福建卷

1.第11题：力学实验“研究斜面运动”。

共有3个设问：数据计算，属于基础性考查;判断s-t2关系，属于基础性考查;求加速度，属于综合性考查。

2.第12题：电学实验“测试电流性能”。

共有3个设问：电阻箱读数，属于基础性考查;在微安表上标出指针，属于基础性考查;求电阻箱需设置的电阻，属于综合性考查。

（七）重庆卷

1.第11题：力学实验“研究匀变速运动”。

共有3个设问：求相邻两点时间间隔，属于基础性考查;求中间时刻瞬时速度，属于基础性考查;求加速度，属于综合性考查。

2.第12题：电学实验“电流表改为电压表”。

共有4个设问：滑动变阻器电阻值选择，属于综合性考查;求电流表内阻，属于综合性考查;电流表改电压表电阻的连接方式，属于基础性考查;求连接电阻的阻值，属于基础性考查。

（八）江苏卷

1.第12题：力学实验“测量动摩擦因数”。

共有5个设问：实验步骤排序，属于基本性考查;求加速度，属于综合性考查;先描点，再作出f-M图像，属于综合性考查;求动摩擦因数，属于综合性考查;误差分析，兼具综合性和创新性考查。

2.第13题：电学实验“电流表改为欧姆表”。

只有1个设問，求刻度3应标注的电阻值，属于综合性考查。

可以看出，本次16道实验题的设问，基础性考查最多，综合性考查和应用性考查次之，创新性考查最少，难度适中，较好地落实了高考评价体系的考查要求。

四、教学启示

高考评价体系将“引导教学”纳入核心功能，有利于理顺教考关系，增强以考促学的主动意识。教学与考试，相对独立，又相互促进。当二者协调发展时，形成教考和谐的局面，会推动教育进步，当二者不匹配时，就会阻碍教育改革的推进。通过上述对“八省联考”物理实验题的分析，我们可以得到如下教学启示：

（一）突出创新思维

创新是实验的生命力，也是实验的闪光点。高考实验以课标和教材实验为基础，这引导高中物理实验教学，既要重视课标和教材实验，也要在其基础上有所拓展和创新，培养学生的迁移能力和创新思维。

对于同一个物理量，尝试用不同的测量工具，可以用常见工具也可以用陌生工具，可以用传统工具也可以用先进工具。如测量加速度，重庆卷、江苏卷用了比较传统的工具——打点计时器;辽宁卷、湖南卷、湖北卷、广东卷用了比较先进的工具——光电门及力传感器，福建卷则用了比较陌生的工具——在光滑倾斜的轨道上装有若干可沿轨道移动的框架。通过运用不同的测量工具，学生经历不同的思路，这对发展学生的能力和素养有很好的促进作用。

（二）重视实验原理

实验原理是解决问题的归宿，一旦确定了实验原理，那么解决实验问题都要从原理去思考。高考实验题的设问，都从原理开始，以原理为中心选取器材、组合装置、确定步骤、处理数据、分析误差等。如用Δx=x2-x1=at2测量加速度，就始终围绕该公式去分析问题和解决问题。学生抓住了实验原理，就抓住了实验本质，无论怎么考查，只要从原理上去思考，就能找到解题的方向，从而正确完成实验问题。

（三）改变实验方法

方法是指人们为了认识世界和改造世界等目的而采用的，并可以将其应用于其他类似情境中的某一类手段或途径的统称。爱因斯坦说：“走出校门后，把学校里学的知识全部忘记，剩下的东西就是教育”。这里“剩下的东西”，某种程度上指的就是方法。物理实验对于某个物理量的测量，可以变化不同的方法，通过不同方法的实验，提升学生对物理方法应用的灵活性。如测量加速度，本次“八省联考”就出现了5种不同的方法：湖南卷的v2B-v2A=2al 、湖北卷的a=vB-vAΔt12、辽宁卷的h=v0t+12gt2 、福建卷的s=12at2 、重庆卷的x2-x1=at2。

*本文系广东省广州市黄埔区2020年度教育科学规划课题“基于学习进阶的中学物理教学设计研究”（编号：2020096）的阶段性研究成果。

参考文献：

[1] 教育部考试中心.中国高考评价体系：函套[M].北京：人民教育出版社，2019.