浅谈高考实验题中的“新瓶装旧酒”

摘" 要：2023年高考物理湖南卷第11题在题源、实验仪器选用、实验情境、设问角度等方面富有创新性，给人耳目一新的感觉。但是，试题中的图表呈现过于理想、知识考查过于理论，试题仅是披着“新瓶”的外衣，内在装的还是知识理论考查的“旧酒”，不利于学生真正创新能力的培养和高中实验教学的引导。

关键词：高考实验题；试题创新

《中国高考评价体系说明》指出，高考命题时应坚持理论联系实际的原则，考查学生探索新方法、积极主动解决问题的能力。［1］纵观近几年的高考试题，题型普遍呈现出“无思维，不命题；无情境，不成题”的典型特征。在如今这个重视实践能力和创新能力的新时代，实验题应当通过方案设计、动手操作、观察现象、记录数据、分析归纳与得出结论等环节，全方位实现“立德树人、服务人才、指导教学”的高考核心目标。2023年高考物理湖南卷第11题，在深化基础性的前提下，进一步强化试题的应用性、创新性、探究性和开放性，使人耳目一新。然而，受某些因素的限制和影响，完成试题后却让人产生“新瓶装旧酒”的唏嘘和遗憾。1" 真题呈现

（2023年湖南卷第11题）某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图（a）所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：

（1）测出钩码和小磁铁的总质量m；

（2）在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；

（3）某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图（b）所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期T＝""" （用“t0”表示）；

（4）改变钩码质量，重复上述步骤；

（5）实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是""" （填“线性的”或“非线性的”）；

（6）设弹簧的劲度系数为k，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是""" （填正确答案标号）；

A. 2πmk

B. 2πkm

C. 2πmk

D. 2πkm

（7）除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生的误差原因：" 。

参考答案：（3）t010" （5）线性的" （6）A" （7）空气阻力

2" “瓶”的“新”

2.1" 题源新

在老教材中，弹簧振子振动周期与质量的关系属于选考内容，但在新教材中该内容却出现在选择性必修一最后的课题研究中，总体仍呈现出“源于教材但不拘泥于教材”的特点。从2023年开始，湖南省高考采用“新高考、新教材”的模式，相比于2021年和2022年采用的“新高考、老教材”模式，新教材中的热学、光学、机械波和机械振动等内容由选考内容变为必考内容。同时新教材上的一些演示实验、阅读材料、课题研究等也可能被改编为实验试题，这势必使实验题的题源范围比以前更广泛、更具有新意。2.2" 仪器新

随着我国社会的不断发展，一些具有高科技含量的实验器材逐步取代了传统器材，使得实验过程更便捷，实验数据更精确，实验情境更具有创新性和应用性。这些科技进步不仅引导学生从生活中发现问题、提出问题，还能帮助他们有效地解决问题。例如，本题利用智能手机附带的传感器和软件来测量磁感应强度，以此来探究弹簧振子的周期公式。这种来源于生活的现代化实验器材能更好地激发学生亲自动手实验的热情，引导学生真正走进实验室，并通过实践解决实际问题。2.3" 情境新

《深化新时代教育评价改革总体方案》中明确提出了优化情境设计，增强试题灵活性，深化关键能力考查的要求。本题结合科技前沿，借助数字化实验仪器，在亲切且新颖的实验氛围下拓宽学生的科学视野，旨在培养学生的创新思维和动手能力，推动学生由“解题”思维向“解决问题”能力的转变，这就要求学生不仅要熟练掌握实验的基本原理和操作，更要将其熟练应用于实际生活，解决具体问题，从而在实践中培养关键实验能力和提升核心学科素养。2.4" 设问新

本题要求考生根据实验结果结合物理量的单位关系，猜测弹簧振子的振动周期公式。这里的巧思在于向实验题中加入了物理单位制的考查，这在以往的高考实验题中并不多见。这种设问方式新颖独特，对学生的发散性思维和知识迁移能力提出了更高的要求。3" “酒”的“旧”

3.1" 图表呈现过于理想的旧问题

试题中给了磁感应强度B的大小随时间t变化的图像，由图像中可以看出，数据之间的变化关系与余弦函数非常相似，这也高度符合理论得到的周期公式。但由于小磁铁的磁场空间分布特点，加之实验过程中出现的一些不可控因素的影响，最终的实验结果并不能完美符合理想情况，因此数据图像肯定会存在误差。笔者自己做了类似实验，在网上也查阅了相关实验资料，实际图像应更接近图1，两者有着明显差别。

的大小随时间t变化的实际图像本题的原图虽然有着便捷考查和训练学生知识技能的作用，但这样的图表毕竟是不够真实或过于理想化的。笔者经过多年的高三教学实践发现，由于实验数据并非总是完美的，学生往往就自行编造一些虚假的数据以方便运算。长此以往，学生可能就只关注实验背后的知识原理，过分依赖理论计算的便捷性，而忽视了实验数据的真实性、可靠性和科学性，这与物理核心学科素养中的“科学态度和责任”是明显相悖的。高考试题具有重要的引导作用，我们必须保证整个实验数据的真实可靠，这不仅是因为真实的数据在认知上具有极高的价值，更在于真实的数据能与学生的日常生活紧密相连，能吸引他们全部的注意力，启发学生从生活中获得经验以及探讨、发现问题。在这里，我们不妨让图表不那么“理想化”，呈现出一种更接近真实的状态，让学生感受到实验的魅力更多来源于它的真实性。笔者在做实验和查阅相关资料中发现，如果把手机直接悬挂在弹簧上，代替钩码和小磁铁做上下振动，再利用智能手机内部的传感器软件，记录下竖直方向加速度与时间的关系，图像会更理想一些，实验图像如图2所示。

3.2" 知识考查过于理论的旧问题

由于高考目前仍是以纸笔测试形式为主，因此在一线实验教学中普遍存在“愿意多做实验题，而不愿多做实验”的现象，本题就体现出了这一特征。试题更多的是关注学生对物理理论知识的掌握情况，而对于学生是否真正走进实验室开展过真实的实验，考查的并不明显。此外，本题还跟大多数高考实验题类似，考查的大多是对以往所学物理规律的进一步验证，导致在处理问题时学生容易受到脑海中固有结论的影响。因此，实验题中呈现的探究本质上只是在形式上的创新探究，对学生的批判性思维、论证性思维的考查并不充分。如果学生已经事先掌握了已有结论T＝2πmk，则此题明显失去了考查学生的核心实验能力和学科素养方面的意义。

在《普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）》中指出，要避免让学生按教师或教材的既定步骤进行虚假“探究”，不应只把注意力集中在与探究假设相符的物理事实上，还需要观察和收集那些与预期结果相矛盾的信息。［2］或许本题可以这样修改：问题一，实验图像与理论图像之间存在差异的原因可能有哪些，如何证明你的猜想；问题二，在实验中提供两个质量不同的钩码，并已知弹簧振子的振动周期公式，为了尽可能减小实验误差，你认为应该选择质量大的钩码还是质量小的钩码，请给出你选择的理由。这样的问题设计可以有效打破学生已存在的固有结论，需要学生以自己原有的知识作为基础，进行合理的猜想和假设，并寻求证据进行论证，这些过程势必会对学生发展思维能力、提高科学探究素养带来极大的益处。4" 总结

由于高考真题具有强大的反馈功能、激励功能和导向功能，对物理学科核心素养的落实具有重要的评判与引领作用。笔者期待未来的高考实验题能用漂亮的“新瓶”装满甜蜜的“美酒”，使得这些试题能为学生终身发展、应对现代和未来社会发展的挑战奠定坚实的基础。

参考文献

［1］教育部考试中心.中国高考评价体系说明［M］.北京：人民教育出版社，2019：32-35.

［2］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：54．