新課改前后高考物理實驗部分對比研究——以山東近5年高考為例

張艷君 侯 恕

(東北師范大學(xué)物理學(xué)院,吉林長春 130024)

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,它以實驗為依托,通過觀察實驗,總結(jié)規(guī)律從而得到物理學(xué)的定律,物理學(xué)的研究和發(fā)展都離不開實驗.實驗?zāi)芰κ歉呖嘉锢硪疾榈哪芰χ?在2009年《考試說明》物理科“知識內(nèi)容表(新課程)”的一百多個知識點中,實驗有近20個,占14.5%.[1]

2005年山東、廣東、海南、寧夏進入新一輪課程改革,2006年天津、江蘇、福建、浙江、遼寧、安徽隨后進入課改.2007年新一輪課改的學(xué)生首次參加高考,這一期高考為之后的新課改高考考生提供了一定的導(dǎo)向作用,從中也可以看到新課改所倡導(dǎo)的探究方面的內(nèi)容.

山東作為一個教學(xué)大省是首輪進入新課改的,在2005年到2009年這5年高考中,山東歷經(jīng)了課改前后的高考.本文以山東近5年的高考物理為例,研究其實驗部分的特點及趨勢.

1 近5年實驗試題的基本分布

通過對2005年至2009年山東高考實驗部分的分析與總結(jié),繪制表1.

表1

年份 知識范圍 實驗內(nèi)容 題型 分值 考查方面2009力學(xué) 力的平行四邊形定則選擇、填空電學(xué) 光敏電阻 作 圖、簡答12分實驗操作繪制曲線;電路設(shè)計

2 實驗試題特點分析

(1)主要考查知識范圍以電學(xué)為主,力學(xué)為輔

通過表1可以看出高考實驗的方向多是以力學(xué)和電學(xué)為主,其中電學(xué)占大部分比例.2005年到2009年每年都有電學(xué)部分的實驗題目,在2005年和2009年涉及到力的平行四邊形定則這一知識點,而光學(xué)只有在2006年時考查過雙縫干涉.由于電學(xué)實驗不僅考查了大綱和考試說明所要求的獨立完成實驗的能力和實驗設(shè)計能力,同時也有效地考查了電學(xué)基礎(chǔ)知識.它所具備的雙重考查效果自然受到命題者的青睞;受考試時間和試卷篇幅的限制,試卷所能考查的知識點有限,大部分試卷都未對恒定電流一章的知識另外單獨設(shè)題考查,電學(xué)實驗有效地完成了考查恒定電流知識的使命,同時為試卷考查其他知識點留出了空間;電學(xué)實驗題尤其是設(shè)計性電學(xué)實驗題富于變化,為命題者提供了廣闊的命題空間.[2]

電學(xué)部分考查的多為伏安法測電阻這一知識點.測量電動勢和內(nèi)阻、測量電壓表內(nèi)阻、檢測標稱值 5 Ω滑動變阻器這三者主要考查的都是伏安法測量電阻,以此設(shè)計電路圖求出表達式.磁敏電阻、光敏電阻在伏安法的基礎(chǔ)上添加了圖像分析以及電路設(shè)計.主要題型是作圖和填空.力學(xué)主要集中于力的平行四邊形定則,題型以選擇為主.光學(xué)考查的雙縫干涉題型也是選擇題.

在實驗實施和考查過程中,電學(xué)實驗的問題設(shè)計,器材的選取,電路圖的設(shè)計,實驗器材的組裝、調(diào)試,實驗現(xiàn)象的觀察,數(shù)據(jù)的讀取,實驗誤差的分析及處理等,能很好地對學(xué)生的實驗思維能力、操作能力、觀察能力進行考查.

(2)考查方面逐步側(cè)重于實驗設(shè)計

實驗設(shè)計能力是學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Ω叩偷捏w現(xiàn).設(shè)計實驗方案是進行科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié),是衡量學(xué)生科學(xué)探究能力高低的重要指標.實驗設(shè)計考查了學(xué)生選擇實驗器材的能力、擬定實驗方案、優(yōu)化實驗方案的能力,同時也使學(xué)生學(xué)會分析可行性因素.新課程理念強調(diào)學(xué)生自主的探究性學(xué)習(xí),實驗設(shè)計恰恰能反映學(xué)生自主獨立的思考問題.因此課改之后的高考實驗逐步側(cè)重于實驗設(shè)計.2005年和2006年實驗的考查多是畫電路圖,2007年則考查設(shè)計實驗方案和步驟,2008年及2009年也主要為電路設(shè)計.

2007年實驗題要求考生進一步測量待測量滑動變阻器電阻絲的電阻率,在不破壞變阻器的前提下,設(shè)計一個實驗方案,寫出所需器材及操作步驟,并給出直徑和總長度的表達式.這在以往的基礎(chǔ)上明顯的加入了實驗設(shè)計的因素.2008年要求設(shè)計一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路,2009年的其中一個題目為利用題目給定的實驗器材設(shè)計一個簡單電路.給1、2兩端提供電壓,要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng).可以看到高考物理實驗部分漸漸地轉(zhuǎn)向考查學(xué)生的設(shè)計實驗的能力.

(3)更加傾向考查實驗操作

實驗操作能力是學(xué)生真正的動手做實驗、參與實驗過程必備的能力.在以往的高考實驗題目中,對于這點比較難以考查.2005年和2009年的力學(xué)實驗題目,這兩者考查的知識點都是力的平行四邊形定則,2005年的題目為考查在實驗過程中注意事項.考查方式為選擇.2009年的題目在考查實驗操作的基礎(chǔ)上同時更加注重了考查學(xué)生在實際做實驗的操作能力以及思考問題的能力(利用現(xiàn)有器材,改變條件再次驗證可以采用的方法).

攀枝花鈦鐵礦是一種酸溶性極好的原生巖礦，鹽酸直接浸出時，不僅礦中Fe、Mg、Ca等可溶性雜質(zhì)被鹽酸溶解，部分鈦也發(fā)生水解以水合形式析出，而且從鈦鐵礦中溶出的Ti優(yōu)先以異相成核的方式水解沉積在母相顆粒上，這種異相成核生成的TiO2與礦物母相FeTiO3的結(jié)合力不強，抗機械力差，容易在各種機械外力作用下破碎成細小的顆粒[3-5]。在以上化學(xué)粉化和物理粉化的雙重影響下從而導(dǎo)致人造金紅石產(chǎn)品粉化嚴重。

通過這兩者的對比,我們可以清晰的看到高考實驗考查學(xué)生實際學(xué)習(xí)生活中的實驗操作能力比重增加.

(4)考查內(nèi)容以最新科技前沿為背景

物理本身就是一個發(fā)展的學(xué)科,不斷有新的發(fā)明發(fā)現(xiàn)成為新的知識,近幾年來許多高考題目都引用最新的科技前沿為背景,物理實驗也是這樣.例如2008年引入的新型材料磁敏電阻.通過磁阻效應(yīng)的介紹,利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強度.從而考查學(xué)生的圖像分析、儀器選擇、電路設(shè)計等.2009年的光敏電阻也是通過對光敏電阻的介紹,從而考查學(xué)生理解問題,并且應(yīng)用知識解決問題的能力,方式為圖表分析、電路設(shè)計等.

時代在進步,科技在發(fā)展,高考逐步增加了對前沿科技的引入,使得高考考查源于課本有限的知識,卻又不拘泥于其中.在課本知識的基礎(chǔ)之上,學(xué)生只有真正理解了其中的知識,并且會遷移知識,活學(xué)活用,這一點成為近幾年高考物理實驗的走向.

(5)實驗題目靈活性增加

對比5年的高考實驗題目,可以看到實驗題目的靈活性大大增加.由2005年的畫測量電動勢及內(nèi)阻的電路圖到2006年測量電壓表內(nèi)阻的電路圖,并在此基礎(chǔ)上增加了電阻的選取以及測量過程中兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半的要求.2007年的測量滑動變阻器電阻絲的直徑及長度的測量,2008年的磁敏電阻-磁感應(yīng)強度特性曲線(關(guān)于縱軸對稱)觀察得到結(jié)論,2009年的設(shè)計自動開啟照明系統(tǒng).都可以得到這一結(jié)論.

3 與《普通高中物理課程標準(實驗)》中實驗探究能力要求的對比分析

《普通高中物理課程標準(實驗)》(簡稱《課程標準》)對學(xué)生實驗技能的總體要求是:“認識實驗在物理學(xué)中的地位和作用,掌握物理實驗的一些基本技能,會使用基本的實驗儀器,能獨立完成一些物理實驗.……嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題,驗證物理規(guī)律……具有信息收集和處理能力,分析解決問題能力.”并在內(nèi)容標準部分,對科學(xué)探究及物理實驗?zāi)芰M行了細劃,分別從“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”等7個環(huán)節(jié)提出了具體的要求.[3]近5年實驗題目分別考查了學(xué)生會使用基本的實驗儀器,嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題,分析解決問題能力以及猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗和對數(shù)據(jù)的處理分析能力.

4 教學(xué)建議

(1)在全面掌握知識的基礎(chǔ)上加大對電學(xué)實驗的掌握

電學(xué)是歷年高考實驗的重點,它所涵蓋的知識面非常多,由于電學(xué)本身的特點,使得電學(xué)實驗既能考查學(xué)生的電學(xué)基礎(chǔ)知識,同時也能很好的反應(yīng)學(xué)生的實驗操作和實驗設(shè)計分析的能力,因此受到命題組的青睞.

(2)訓(xùn)練學(xué)生實驗設(shè)計的能力

科學(xué)探究及物理實驗?zāi)芰Ψ謩e從“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”等七個環(huán)節(jié)提出了具體的要求.實驗設(shè)計是科學(xué)探究的一個重要環(huán)節(jié).它是學(xué)生獨立思考的必要途徑.實驗設(shè)計能較好的培養(yǎng)學(xué)生獨立思考,分析可行性因素,優(yōu)化實驗方案的能力.通過課改前后實驗題目的對比可知,實驗設(shè)計的比重越來越大,因而教學(xué)中應(yīng)注重對學(xué)生實驗設(shè)計能力的培養(yǎng).

(3)創(chuàng)造更多的條件讓學(xué)生自己動手實驗

物理是一門動手的學(xué)科,通過學(xué)生自己動手做實驗,才會使學(xué)生真正了解實驗,了解物理,發(fā)現(xiàn)問題.通過學(xué)生自己的實驗操作才能真正的培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?由于一些原因使得現(xiàn)在學(xué)生自己動手實驗的機會減少,由自己思考做實驗,變?yōu)榱私處煛拜斎氤绦颉?學(xué)生機械的“輸出程序”這一簡單的機械勞作,甚至為教師“口頭”操作.如此一來學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性降低,對物理的興趣也逐漸耗盡.課改之后的高考實驗試題中更加注重了學(xué)生親自動手實驗的考查,許多問題只有學(xué)生自己親自操作過,才能更好地體會.因此教師平時應(yīng)多創(chuàng)造學(xué)生自己動手實驗的機會.

(4)使學(xué)生接觸更多的前沿科技知識物理是發(fā)展的學(xué)科,它與前沿科技緊密相連,學(xué)生需要掌握新的信息,才能更好地學(xué)習(xí)物理.2008年和2009年的實驗題目都以前沿科技為背景,這可能成為課改之后高考物理實驗試題的走向.因此要使學(xué)生接觸更多的前沿科技,將其引入到平時的課堂教學(xué)中,不僅為高考打了一定的基礎(chǔ),同時也可以培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣.

(5)用活學(xué)替代生搬硬套

物理是靈活的學(xué)科,它涉及到很多方面,書本上的知識僅僅是物理學(xué)的入門前言.因而要使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)物理的方法,授之以魚不如授之以漁.只有學(xué)生掌握了方法,才能靈活地學(xué)習(xí)物理,避免生搬硬套.

物理學(xué)是一門實驗科學(xué),以實驗為依托.因此中學(xué)物理實驗教學(xué)尤為重要.應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、實驗方法和實驗思想,培養(yǎng)和提升學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象,以及發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力.

1 韓景坡.新課程背景下高中物理實驗的復(fù)習(xí)策略.科教文匯,2009(7):185

2 田廣志,宋維才,竇超,等.對近年高考物理實驗題的分類與思考.教學(xué)與管理,2007(2):98-99

3 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗).北京:人民教育出版社,2003

4 朱啟海,何潤偉.新課程 新高考 新實驗——2007年粵、魯、瓊、寧高考物理實驗試題評析與思考.物理通報,2007(8):39-42