广东省适应性测试物理电学实验题的解读与启示

彭钰嵋 王笑君 凌劲桦

关键词：电学实验：全国卷：广东卷：适应性考试：物理实验教学

2021年是广东省迎来新高考改革的第一年，命题单位与考试结构的改变，给教师和学生把握2021年高考增加了难度。为了让教师和考生提前适应此次改革，2021年1月广东省全省进行了适应性考试。适应性考试为未来的改革指明了方向，对接下来的物理教学与高考备考都有重要意义。

物理实验是高考的必考环节，也是高中物理教学的重要板块。高考中的物理实验题对高中物理实验的教学有重要影响，不仅给出实验教学的要求，也引导着实验教学的方向。因此，文章归纳了近年来全国卷和广东卷中电学实验的考查情况，并详细分析2021年适应性考试的电学实验，以期对未来的物理实验教学提供建议。

1近年全国卷与广东卷电学实验题的比较

将近几年理综卷中物理部分的电学实验题进行整理与统计，其中2010-2015年为广东卷，2016-2020年为全国卷，统计每一年电学实验的命题情境与涉及的考查内容，整理得到表1。

将电学实验所涉及的考查内容分为实验原理、实验操作、实验结果、误差分析4大类，对全国卷与广东卷近5年的数据进行分类统计。选2016-2020年全国卷及2011-2015年广东卷的数据进行统计，其中若同一题对某个考查内容存在多次设问，统计时记录具体的考查次数，最终得到近几年全国卷和广东卷电学实验中考查内容的频次分布（表2）。

从表1对比近几年全国卷和广东卷可以发现，两者的命题在情境和考查内容上均存在差异。首先，在情境上，全国卷的题目情境多数是常见的情境，例如伏安法测电阻等，在学生较熟悉的情境下设立具有难度的问题进行考查。而广东卷的题目情境更新颖，例如：测试某可调电源、安安法测电阻等，在常见实验改编得到的新情境中设立较基础的问题进行考查，注重考核学生对知识迁移应用的能力。

由表2的统计结果可知，全国卷和广东卷的电学实验在实验原理、实验操作、实验结果、误差分析四类考查内容的侧重点上不同。全国卷更注重对实验原理的考核，如仪器选择、电路连接方法选择等，学生只有在理解实验原理的前提下才能够把握实验操作和实验结果等后续环节。而广东卷更注重对实验操作的考核，如仪器读数、电路实物图连接等，更重视学生实际操作方面的知识技能，要求学生会做实验而不是会看实验。

本次适应性测试，电学实验题综合了近几年全国卷和广东卷的命题特点，既要求学生在掌握实验原理的前提下进行实验，又重视对学生实际操作能力的考核。

2适应性测试物理电学实验题的解析

2.1考题内容

某学习小组探究LED灯的伏安特性曲线。

（1）实验需要灯两端的电压从零开始调节，滑动变阻器应采用_______接法。（选填“限流式”或“分压式”）

（2）某同学已连接部分导线，请在图l（a）中完成电路的连接。

（3）检查电路连线正确后，某同学闭合开关，看到灯闪亮一下立即熄灭，造成这一现象的原因可能是

。

（4）描绘出灯的伏安特性曲线如图l（b）所示，当灯两端电压为0.80 V时，灯的功率为_______。（结果保留2位有效数字）

2.2考题解答

（1）灯两端电压要从零开始调节，只有分压式接法能做到。使滑动变阻器接人电阻为零，此时灯两端的电压为零。因此，选择“分压式”接法。

（2）电路连接（图2）：

（3）闭合开关后灯闪亮一下立即熄灭，原因可能是电路连接不稳定或灯发生短路，但题设是电路连线正确的前提下，因此只有灯发生短路的可能。通过分析可以将短路归因于电路的电压或电流过大。再结合滑动变阻器分压式接人电路的场景，当滑动变阻器接入时电阻过大会导致电流过大从而使灯闪亮一下熄灭。

（4）灯实际功率的大小是灯两端电压U与通过灯的电流，的乘积，读图得到灯两端电压为0.80 V时，经过灯的电流为12 mA，因此功率是9.6 mW。

2.3考题解析

这个题目的情境是LED灯的伏安特性曲线的探究，是学生熟悉的实验情境。选择在常见情境下设问，是全国卷的命题风格，但题目的设问风格与全国卷不完全相同。实验中涉及的推导和计算难度不大，反而涉及许多重要细节，需要学生具有采集和利用已知信息的能力，能够打破思维定式，在具体的场景中分析和解决问题。

该题的考查内容有电路连接方式的选择、电路实物图连接、电路故障分析、I-U图像理解与计算。对应考查内容的分类为实验原理、实验操作与实验结果，覆盖了全国卷和广东卷考查内容的侧重点。首先，该题将实验原理的考核放在重要位置，在实验前考查电路连接方式的选择，只有在第一问完成原理的考核后才能顺利往下进行实验。此外，该题也很重视实验操作环节的考核，考查了电路实物连接与故障分析两个问题，题目围绕具体实践的研究过程设立问题，在实际情境中考查学生分析实际问题和进行实际操作的能力。由此可见，本次适应性测试电学实验的考查内容综合了全国卷和广东卷的特点。

同时，本次测试也指明了未来教学和考核的方向。该实验展示了对物理核心素养的全面考核，实验过程要求学生具有能进行科学探究的能力，实验结果的计算要求学生能够处理图像信息，故障分析要求学生具有全面分析问题的科学思维，综合应用知识进行分析和实验需要学生具有系统的物理观念。由此可知，更全面地围绕物理核心素养展开考核是未来的趋势，这对高中物理教学有重要的指导意义。

3基于学生考情分析的实验教学启示

经过上述分析可知，适应性测试电学实验综合了全国卷和广东卷的命题特点，不仅重视实验原理的考核，也将实验操作的考核放在重要位置，即注重理论与实际的结合，重视对物理核心素养的全面考核。对学生在适应性测试中电学实验的答题情况进行分析，基于考情得到三個高中物理实验教学的启示。

3.1理解原理，夯实基础

理解实验原理是做实验的前提，只有在理解了实验原理后再进行实验，才能保障实验的顺利进行。特别是新课实验教学，初学时夯实基础很重要。若不理解原理就上手实验，学生死记硬背操作流程，这种方式不仅容易忘记，而且遇到实验情境发生改变时学生便束手无策，无法进行下一步思考与操作。因此，试题的第一问就是实验原理的考查，电压从零开始调节只有分压式接法能实现，是难度较低的基础知识。若学生没理解分压式接法与限流式接法的区别和作用，导致错选限流式接法，后续的实物图连接与故障分析都不能顺利完成。因此，在每个实验前，一定要引导学生理解原理，知道每一步实验操作的原理是什么？为什么一定要这么做？这样学生才知道在操作中如何增强实验的可行性和可信度，而后再去搭建实验装置进行实验。

基础知识是解决复杂难题的基础，盲目追逐难题的拆解和题海练习却忽略基础知识的掌握，这是“捡芝麻丢西瓜”的行为，容易出现因为小失误导致失分的情况。例如，试题最后一问是对实验结果处理的考查，要求学生在读懂图像的前提下，依据对图像的理解对数据进行处理，得到需要的结果，属于基础题。部分学生基础知识不扎实，功率的计算没掌握或对图像信息理解不到位，看到图像就求曲线斜率，错解题目。此外，还有大部分的错误解答源于没有单位意识，没有将数据转化成统一单位制就代入公式计算，或计算结果只写了数据而没带单位，这是基础知识和基本习惯没养成的表现。因此在复习阶段，一定要先夯实基础再做进一步提高，复习中发现有知识漏洞时，应从基础开始补漏洞再进行综合练习。

3.2动手实践，亲身体验

实验的考核越来越注重与实际操作紧密结合，因此，要注重在实践中全方位培养学生的实验能力。例如，试题的第二问是电路连线的考查，图中大部分是已连线路，电流表外接已经确定，剩下只需连接成分压式接法即可。该题属于中档题，要求学生读懂实物图已有连线，这是考核学生对实物图连线的把握。若学生没有动手做过实验，对电学仪器的连接掌握不到位，不理解元件具体应连接在哪个位置，容易将线连到滑动变阻器上端杆或将线连在电源左边，结果是没有将滑动变阻器或开关有效接人电路，甚至将电线接在无效位置，如接在滑动变阻器的“脚”或中间绕线的“网筒”上，导致元件没有起到作用，也不能完成电路的连接环节。由此可见，实验教学中让学生亲手实践是非常重要的，学生若亲白动手接过线，便不会出现线接在无效位置的情况。

因此，学校应该给学生提供实验平台，教师要注意给学生动手实验的机会，学生只有动手做过实验，在实践中提升实验能力，才能“会实验”和“懂实验”。在实验教学中，教师应引导学生完成完整的实验探究，通过记录和处理实验信息，寻找证据得出实验结论，培养学生的科学探究能力。当学生在实验中遇到问题时，要引导学生运用已学知识分析和解决问题，通过实际问题培养学生的科学思维，综合提升学生的物理核心素养。

3.3回归教材，举一反三

高考越来越注重新情境的创设，致力于通过新情境来考核学生的知识和素养。这种情况下，一味地进行题海训练而不做总结是难以达到好效果的。例如，试题的第三问是故障分析的考查，此问在新的情境里考查学生结合已学知识分析问题的能力，需要在理解问题情境的基础上对熟悉的知识做迁移应用。很多学生的分析结果是滑动变阻器没有滑到最大阻值的地方，这是学生思维定式导致的。一般情况下，滑动变阻器串联在电路中起保护作用时滑片应滑到阻值最大处，但不是每种情况都是接人电阻最大时电流最小，例如此实验的分压式就是典型的例外。大量的题海练习让学生形成思维定式，没有理解滑动变阻器的功能是保护电路，下意识地认为闭合开关前滑动变阻器滑片都应该调到最大，导致分析错误。此外，部分学生将原因归结为线路的连接问题，或将故障简单地判断为短路或断路。但题目已经确定故障是在“检查线路连接正确”的背景下，因此不是线路的连接问题;同时，灯泡短路和断路与题中“灯泡闪了一下”无法简单地对应。这是学生缺乏知识迁移能力的表现，平时若没有养成总结的习惯，无法将新情境与知识做有效联系，只能照搬曾经遇到过的故障分析。

新情境的构建离不开熟悉的知识，不管情境和问题怎么“新”，解决问题的知识归根究底源白教材。只有熟悉原来的知识条件，才能在新情境中找到熟悉的突破口，找到解决问题的办法。因此，在物理教学中，特别在高三的备考中，一定要注重知识内容回归教材。初学知识是从教材到实践的发散，学习过后则要从实例回归教材，系统地构建知识体系，为调用和应用知识扎实基础。此外，教师应该注重培养学生知识迁移和运用的能力，在熟练掌握知识的基础上举一反三，将熟悉的知识运用到解决新的问题上，这样才能不拘泥于教材，也不被困于新問题。