从高考出发谈核心素养导向下的电学实验复习策略

李燕

核心素养是新时代教学改革的重要构成部分，给新高考方案指明了实行方向。实验能力是高考必考查的能力之一，电学实验则是高考试题的重要组成部分。随着课程教学改革的不断推进，相应的高考试题类型多变，对学生解题能力的要求也在不断提高。电学实验试题灵活、新颖，对学生的创新能力要求较高，以能力测试为主导，区分度好，信度高，有利于高校选拔优秀学生。从近几年高考阅卷反馈中我们不难看出：高考电学实验题总体得分率低，成绩不理想。那么在核心素养导向下如何提高电学实验的复习效率呢？教师除了给予足够的重视外，还应该多分析命题特点及学生的实际状况，优化备考策略，努力提高学生分析、解决物理电学实验问题的能力。

一、高考试题特点

1.源于课本但不拘泥于课本

结合近几年高考试题，通过分析对比我们可以看到，几乎所有电学实验题都与学生做过的分组实验不完全相同，绝大多数实验都在原有考试大纲所列实验的基础上有所改动，甚至创新。试题仍然遵循考纲、贴近教材，但不再局限于课本上所规定的内容。例如，近三年高考理综全国卷“测电阻的伏安特性曲线”电学试题，每一道都让我们感觉似曾相识，但又确实与学生分组实验存在差异。“源于课本而高于课本”的试题充满了新意，要求我们在高考复习中，不能拘泥于课本，更不能死记硬背。

2.创新是高考命题的主流趋势

从历年试题中我们能明显感觉到实验命题加强了对学生创新能力、知识迁移能力的考查，如近几年试题中涉及的改表、设计实验电路、电桥法测电阻、热敏电阻的温度特性等试题的灵活性、多样性都充分体现出这种变化。对实验原理、实验器材和数据处理的创新考查尤为明显。高考通过创新命题来区分不同能力的学生，以便高校选拔人才，同时使高中教学避免题海战术，有利于激发学生学习物理学科的兴趣，形成正确的价值观和实事求是的科学态度。我们以2022年高考理科综合全国甲卷中的电学实验题为例来具体分析：

例题 某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势1.5 V，内阻很小），电流表（量程10 mA，内阻约10 Ω），微安表（量程100 μA，内阻Rg待测，约1 kΩ），滑动变阻器R（最大阻值10 Ω），定值电阻R0（阻值10 Ω），开关S，导线若干。

（1）将上图所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；

（2）某次测量中，微安表的示数为90.0 μA，电流表的示数为9.00 mA，由此计算出微安表内阻Rg=   Ω。

在教学过程中，学生熟悉的是“用伏安法测金属丝电阻”的分组实验，而试题却要求测微安表的内阻，与教材实验略有不同。试题考查了学生对实验原理的掌握情况和灵活运用的能力。学生只有确定微安表两端的电压才能测得其电阻，而电路中恰好没有电压表，如何解决测电压的问题就成为关键。这充分体现了命题者对实验器材的创新考查——利用待测微安表自身的测量功能，要根据电学特性把微安表当成能读出电流的电阻。我们先让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，电流表的电流与微安表的电流之差，即为流过定值电阻R0的电流，从而根据并联电路特点间接求出微安表两端的电压；进而由欧姆定律求出微安表的内阻，再结合具体实验操作，判断出滑动电阻器的正确接法。依照以上思路，电路连接问题就迎刃而解了。试题中电路原理设计考查了学生能否运用已有知识和方法设计新实验，是否具备一定的知识迁移能力。试题的设置体现了新课标对学生实验能力的考查已经提升到了“实验设计、科学探究、整合创新”的高度。

3.突出“以能力立意”的命题思想，多角度全方位考查学生实验能力

高考以笔试的形式对学生的电学实验能力进行综合考查。仪器的选择、实验步骤填空、电路设计、实物连接、数据作图、数据计算和分析、误差分析等，考查的知识点方方面面，考查的形式多种多样，充分体现了对实验全过程从不同角度进行的全方位考查。实物连线、读数、填表，以及从图线中获取新信息等题型都要求重视实验的全过程。如2021年高考理科综合全国甲卷电学实验题，要求用给定的电路来探究小灯泡的伏安特性，一共设置了6个小问题，从实验原理、电路图识别分析、实验器材选取到具体操作步骤、实验数据处理，再到作图、图像分析等都有所涉及，充分体现了对学生实验能力的综合考查。

二、学生答题情况

从高考阅卷反馈中我们看到，学生在电学实验题上得分率低。分析答题情况和日常教学，我们会发现学生比较突出的问题主要有以下几个方面：

1.实验的计算结果不符合要求

在所有不得分的情况中，实验的计算结果不符合要求是最令人感到遗憾的。高考理综全国卷的电学实验试题基本上都有计算要求，若考查测电阻、測电动势，则数据处理后计算结果几乎都有有效数字的保留要求。如2022年全国乙卷电阻R的计算结果要求保留3位有效数字；2021年全国乙卷的电动势E要求保留2位小数，内阻r要求保留1位小数。许多学生不是不会做，而是计算后就直接填写结果，没有按照要求规范作答。

2.不能准确掌握基本仪器的使用方法

有一部分学生不熟悉游标卡尺、螺旋测微器，以及电压表、电流表、欧姆表等的使用方法和读数规则；还有部分学生会正确读数，但填写答案时不注意单位的换算，如2022年全国乙卷考查电压表、微安表的读数，2019年全国卷Ⅲ考查电阻箱、欧姆表的使用等。较低的得分率暴露出学生对基本仪器的使用方法没有准确掌握，基础实验能力还有待进一步提高。

3.不能准确理解实验原理和实验方法

许多学生对实验原理和实验方法不能准确理解和掌握。如2022年全国乙卷考查了改表的原理，学生若不能判断出需要改表，则相关实验器材的选取、电路器材的连接也就成为难题。又如，2019年全国卷Ⅱ研究硅二极管的正向电压与温度的关系，如果学生对变化的伏安法不能有效识别，那么实验方法及步骤、仪器的选择、数据的处理等一切与实验有关的问题都无法正确作答。不能准确理解实验原理是学生在实验考查中出现低分的根源。

4.对实验操作不熟悉

如果学生平时缺乏动手操作的训练，那么诸如电路实物连接，操作步骤排序、纠错、补漏等问题就都不能准确回答。如2018年全国甲卷实物连接图的考查中出现的错误最为典型：电表的正、负接线柱接错，分压式接法中把导线接到滑动变阻器绝缘支架上，以及单刀双掷开关连接混乱等，都暴露出学生极度欠缺真实的实验经历，缺乏基本的实验动手能力。

5.对实验数据的分析处理能力不足

高考实验题对数据的处理能力要求较高，要求学生能根据各类数据进行推理，得出正确的实验结论或数学表达式，还要能对实验结果进行适当的误差分析，能合理改进实验方案。如2021年全国乙卷的-R图像、2018年全国卷Ⅰ的R2-t图像等，很多学生因为不能找到相关物理量之间的对应关系而不能正确解答问题。

6.設计型实验不会作答

面对与教材不一致的实验情境，学生常常找不到解题的突破口，有些学生甚至直接放弃不做，大量零分的出现反映出学生缺乏尝试的勇气和正确解题的底气。

三、电学实验高效复习策略

针对高考试题特点及学生考试情况，我们在复习电学实验时要以核心素养为导向，积极落实以下几个方面：

1.在思想上必须对电学实验足够重视

教师不能因为得分率低、难出成绩就对电学实验的复习采取蜻蜓点水式的简单带过，也不要放任学生自己盲目复习，要舍得投入时间和精力，鼓励学生认真对待电学实验，勇于积极尝试解答问题。

2.要踏踏实实带领学生复习电学常规实验

所有实验的复习都要落实在认真掌握常规实验的基础上。深刻理解、熟练掌握常规实验原理是应对高考各类实验考查的关键。

（1）每个常规实验的复习重点都是理解、掌握实验原理和实验方法。无论哪一种实验，明确实验原理都是关键，深刻理解、熟练掌握实验原理，领会实验思想都是复习的核心。实验原理是相对稳定不变的，而实验方法却可以千变万化，虽然命题的角度年年不同，但只要理解和掌握了实验原理，领会了实验思想，那些从实验原理延伸出来的问题就能得到有效解决，根据题目要求的实验设计也不再是水中花、镜中月，会变得有迹可循、有法可依。

（2）在深刻理解的基础上，培养和强化学生的综合实验能力。高考电学实验题在考查基本实验能力的同时，也在各种题型中突出考查实验原理的应用和迁移。在认真复习完每一个常规实验后，教师要结合实验引导学生分析思考，看看除了教材上的方法以外，还可以用哪些知识原理来设计不同实验、测量哪些物理量、验证哪些规律；要能够将已熟练掌握的实验方法和物理思想迁移到新的实验情境中去。面对原型变式、改编型、创新型、设计型等实验题时，教师要鼓励学生勇敢面对，使学生坚信在已有知识的基础上一定有办法解决问题。对电学实验的改编和设计主要围绕实验装置、器材的变化，以及各物理量的测量方法的变化，特别要注意等效替代思想在实验中的灵活应用。深入理解实验所需验证的规律和结论，结合试题中所给情境，找到合适的实验方法，注意实验步骤，则这一类型实验就不再是难题。创新设计型实验，是学生历来惧怕的难点。解决创新型实验的常用方法：首先，找原型，要准确地熟记教材中的实验原型；其次，找区别，将实验试题所给的器材与原型实验的器材进行对比，看一看少了什么，什么器材不满足要求或不能正常使用，再比一比多了什么，一般多给的器材往往就是解决问题的钥匙；最后，找方案，根据实验目的、实际提供的器材，结合对比结果来设计实验方案，实验原理确定后，选什么、测什么、怎么测、数据处理等一系列问题就迎刃而解了。

3.在复习备考时要加强对学生实验操作能力的培养

通过反复强化练习，教师要做到让学生掌握基本测量仪器的工作原理，并能熟练地正确使用，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等；要让学生掌握测量工具读数规则，还要知道各种仪器的使用规范；要能让学生安全、正确地使用各种仪器，要重视基础知识和基本技能，培养、落实学生的实验基本操作能力，确保实验基础部分不丢分。

4.复习中要提升学生对实验数据的分析、处理能力

实验数据处理是实验的重要环节之一，复习时教师要多训练学生，让其熟练掌握数学中分析问题的常用方法，如公式法、假设法、平均值法、列表对比法、图像法等。电学实验试题中经常出现用图像法处理数据的题目，是对学生合理并灵活运用数学图像诠释物理规律和物理意义的考查。对于此类问题，教师可引导学生先推导出图像横、纵坐标所代表的两个物理量之间的关系式，再结合数学知识，就容易明确图像中各交点、截距、斜率所代表的物理意义，再分析求解所需内容。

5.积极创造条件，提高学生动手能力

动手能力是实验考查中学生最薄弱的环节，特别是电学实验中的实物连接。在复习电学实验时，我们要积极创造条件，争取让学生把每个常规实验都做一遍，因为只有在做实验的过程中学生对实验仪器才能有最直观、最真实的感受，就不会再出现如滑动变阻器找不到接线柱，甚至接到支架或滑片上的错误。实际、独立动手完成实验的体验不仅可以加深学生对基础知识的理解，还能促进基本实验操作技能的提高。如果实际条件不允许，我们也可以有选择性地利用多媒体或网络资源进行实验复习，如组织观看实验视频、电路实物连接的模拟连线等，通过观察、模拟等手段，来提高学生对实验的感性认识，培养学生的探究精神和创新意识。

虽然电学实验题目年年面目一新，但本质上都是对课本实验的加工、深化和迁移，并没有刻意追求冷僻新颖，始终注重考查学生的物理学科核心素养和实验能力。在电学实验复习过程中，我们要坚持以常规实验为基础，强调对基本实验原理、实验思想和方法的深刻理解和熟练掌握，注重实验基本能力的落实。教师要带领学生在实验原理、电路、器材、步骤、数据处理、误差分析等各方面进行认真复习，在此基础上引导学生进行适当的必要的拓展和延伸，帮助学生克服对高考电学实验的恐惧，努力培养学生的应变能力和创新能力。在实验复习过程中，要帮助学生更深层次地理解实验的内涵，将实验和理论相融合，最终在学生掌握知识并且学会运用的基础上实现培养核心素养的目标。

◇责任编辑 邱 艳◇