深入分析实验试题特点,有效规划实验备考策略

吴爱兄 王波 李开武 张国玉

实验在中学物理教学中的地位不言而喻，深入理解物理实验有助于学生建立正确的物理概念，加深对物理规律的认识，增强分析问题和解决问题的能力，所以对物理实验的考查一直是高考的重要内容和形式．自２０２０年北京市实施等级考试以来，高考物理卷对实验的考查较前几年有了明显的变化．面对新的高考形势，我们只有深入分析试题特点和考试趋势，才能有效规划实验备考策略，真正做到有效教学，提升备考效率．

１ 北京高考物理实验试题特点分析

１.１ 加大了实验覆盖面、分值占比，拓宽了考查形式从２０１３年到２０１７年，北京高考物理实验试题的数量和分值一直未变，考查的内容和形式基本稳定．

２０１８年、２０１９年作为新旧高考的过渡之年，实验试题较以前开始有所变化，２０２０年物理正式采用学业水平等级考试，近４年的实验内容考查在２０１９年的基础上进行了改革创新．表１对近８年北京高考物理试卷中与物理实验有关的试题做了统计．

从表１可以看出２０１７年之前实验题的分数占比稳定在２０％，试题的位置一直是第１９题和第２１题．第１９题以选择题的形式考查学生的推理分析能力;第２１题以一个完整的实验从实验原理的理解、实验仪器的选择使用、实验数据的处理分析等多角度考查学生的综合实验能力．２０１８年之后实验考查有了明显变化，从试题数量上看，２０１８年、２０１９年在１２道物理题中与实验直接相关的有４道，占试题总数的三分之一，分数占比达到了３３％．２０２０年进入新高考，之后的高考试题中的实验考查数量明显增多，分值占比为３０％左右．从题型上看，既有选择题，又有填空题（实验题中），２０２２年的压轴题也直接与实验相关，将理论考查与实验考查融会贯通．从试题内容上看，既有演示实验也有分组实验，既有思维实验也有设计实验．

１.２ 深化关键能力考查，突出思维品质，关注创新能力

加大关键能力的考查力度是新高考命题改革的主要方向．通过深入分析近４年北京物理实验题的命题特点（如表２），我们发现新高考以来实验题除了考查学生对实验原理的理解、对实验操作的规范，以及对数据的处理等常规内容之外，还注重考查学生的模型建构和实验方案的设计能力，同时增加了思想实验的考查．考查的重点放在了对学生科学思维水平、科学探究能力和综合应用所学解决实际问题的能力上，聚焦思维过程和思维品质．

２ 冲刺阶段物理实验复习的策略建议

通过对表１和表２的深入分析，我们发现新高考以来物理实验考查坚持以能力考查为主旨，以发展学生的实验技能、迁移能力、探究能力及创新能力为指导思想，注重对实验的基本操作、基本方法和基本原理的考查，以鉴别学生是否达到了实验能力的基本要求;突出设计性实验与探究性实验的考查，以鉴别学生是否具备通过实验进行探究、创新的核心素养;侧重对实验数据的处理及实验过程中思维能力的考查，以鉴别学生是否具备主动应用科学方法和科学思维解决问题的核心素养．因此，在冲刺阶段我们对实验的复习一定要立足基础、重视能力、提升思维．

２.１ 回归教材：整合梳理实验目的，理解实验原理

２０２１年、２０２２年的第１５题均是以三个具体的实验背景展开问题设计，一方面打破了历年一道实验题考查一个实验的模式，增加了实验覆盖面，另一方面从关注对一个实验的全面理解转向对学生实验素养的整体考查，拓展了实验能力考查的方式．因此在后期的实验复习中要以实验能力为落脚点，对教材实验进行有效的整合梳理．我们可以从实验目的出发围绕实验探究的思路对教材中的每一个学生实验进行整合．思考每一个实验需要“测量哪些物理量”“用什么仪器测”“怎么测”“测得准不准”“还可以怎样测”“哪种测法更好”．比如教材中“探究加速度与力、质量的关系”的实验就给出了两种实验方案（如图４）．

我们可以从实验原理、操作、误差等方面对不同方案进行对比分析，找到实验的核心点，拓展实验方法．我们也可以从核心仪器出发，对比分析同一实验仪器在不同的实验中的使用方法，比如在力学中我们可以从“打点计时器”这一实验仪器出发整合梳理所有应用它的实验，在电学中从“滑动变阻器”梳理相关实验．

我 们还可以从核心方法出发梳理用图像处理实验数据的方法，系统思考“有哪些实验可以用图像处理数据”“做什么图像”“怎样建立坐标系”“怎样描点”“怎样画线”“怎样计算”“同一实验不同的图像处理有什么不同”“遇到没有做过的图像问题怎么办”等．通过这样的系统梳理，帮助我们建立实验的知识体系，深入了解不同实验仪器的使用，形成策略性的设计实验、处理数据、分析误差的方法．

２．２ 重溫实验：落实基础技能，关注真实问题，提升问题解决能力

学生对任何知识的认知都是一个不断建构的过程，冲刺阶段我们还要引导学生带着教材上的知识和习得的理论进入实验室，进行实际实验操作．只有通过动手实操学生才能把知识纳入认知结构，才能提高对实验原理和方法的理解，才能发现书面分析发现不了的问题．

北京高考物理试题一直致力于把做过实验和没做过实验的考生区别出来，引导物理教学，以教材中的演示实验和分组实验为基础，坚持做实验、想实验、用实验，凸显实验的综合性、开放性、应用性和探究性．因此我们在冲刺阶段要有规划、有目的地进入实验室．

我们可以在进入实验室之前对每个实验进行系统地梳理思考：“应用什么实验原理做实验”“怎样操作实验”“会看到哪些实验现象”．在实验时我们要关注：“仪器如何正确使用”“哪些地方操作不当会增大实验误差”“如何减少实验误差”“看到了什么实验现象”“还发现了哪些问题”．

在实验后我们要做深入的分析：“看到的实验现象与预测是否相同”“是实验错误还是误差”“如何进一步处理问题”“可不可以应用你所学的理论知识分析发现的问题”．我们只有通过这样的分析才能发现真实的实验问题，才能像科学家一样学会思考．比如我们认真观察“沙摆”实验时（如图５），学生会发现沙子并不是均匀分布的，拉动的速度不同图像也会有所不同，再应用原理深入分析，从而深化对物理规律的理解，发现真实的实验问题，最终有效地应用规律解决问题．

２.３ 拓宽思维：延伸实验内涵，提升实验思辨能力

高考实验，尤其是设计性实验和创新思维实验，灵活性强，想通过单纯的做题梳理将每一种题型复习得面面俱到，几乎是不可能的，因此要想做到面对各种试题时处变不惊，实现有效迁移应用，唯有从实验思想和实验方法角度入手提高对实验方法的感知力，提升实验思辨能力．我们可以关注教材中的相近实验进行思辨分析．如物理教材选择性必修第二册中有两个实验装置非常相近的实验（如图６），分别在教材“安培力”与“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”后的习题中．

另外，许多同学不能准确地分析实验现象，主要原因是对实验的原理不清晰，没有理解每一个实验的内涵而仅凭实验的仪器和实验表象相似进行盲目套用．因此对于后期的实验复习要引导学生透过实验现象分析实验的原理，提升思辨能力和推理论证能力．我们还可以关注教材中的每一个实验方案，进行有效的追问．比如在“探究平抛运动竖直分运动的特点”的实验中，要分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，要弄清楚“为什么要分别改变高度和力度”“改变高度的目的是什么”“改变力度的目的是什么”“仅做一次实验可不可以”，这样的有效追问可以提升学生的证据意识和解释说明能力．

总之，后期的实验复习我们要一手抓基础，一手提能力;一边系统梳理，一边动手实践，紧紧把握高考的脉搏，以有效提升科学素养和探究能力为目标，走进实验室，回归教材，提炼科学方法和物理思想．