從高考出發(fā)談核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的電學(xué)實驗復(fù)習(xí)策略

李燕

核心素養(yǎng)是新時代教學(xué)改革的重要構(gòu)成部分，給新高考方案指明了實行方向。實驗?zāi)芰κ歉呖急乜疾榈哪芰χ?，電學(xué)實驗則是高考試題的重要組成部分。隨著課程教學(xué)改革的不斷推進，相應(yīng)的高考試題類型多變，對學(xué)生解題能力的要求也在不斷提高。電學(xué)實驗試題靈活、新穎，對學(xué)生的創(chuàng)新能力要求較高，以能力測試為主導(dǎo)，區(qū)分度好，信度高，有利于高校選拔優(yōu)秀學(xué)生。從近幾年高考閱卷反饋中我們不難看出：高考電學(xué)實驗題總體得分率低，成績不理想。那么在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下如何提高電學(xué)實驗的復(fù)習(xí)效率呢？教師除了給予足夠的重視外，還應(yīng)該多分析命題特點及學(xué)生的實際狀況，優(yōu)化備考策略，努力提高學(xué)生分析、解決物理電學(xué)實驗問題的能力。

一、高考試題特點

1.源于課本但不拘泥于課本

結(jié)合近幾年高考試題，通過分析對比我們可以看到，幾乎所有電學(xué)實驗題都與學(xué)生做過的分組實驗不完全相同，絕大多數(shù)實驗都在原有考試大綱所列實驗的基礎(chǔ)上有所改動，甚至創(chuàng)新。試題仍然遵循考綱、貼近教材，但不再局限于課本上所規(guī)定的內(nèi)容。例如，近三年高考理綜全國卷“測電阻的伏安特性曲線”電學(xué)試題，每一道都讓我們感覺似曾相識，但又確實與學(xué)生分組實驗存在差異?！霸从谡n本而高于課本”的試題充滿了新意，要求我們在高考復(fù)習(xí)中，不能拘泥于課本，更不能死記硬背。

2.創(chuàng)新是高考命題的主流趨勢

從歷年試題中我們能明顯感覺到實驗命題加強了對學(xué)生創(chuàng)新能力、知識遷移能力的考查，如近幾年試題中涉及的改表、設(shè)計實驗電路、電橋法測電阻、熱敏電阻的溫度特性等試題的靈活性、多樣性都充分體現(xiàn)出這種變化。對實驗原理、實驗器材和數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新考查尤為明顯。高考通過創(chuàng)新命題來區(qū)分不同能力的學(xué)生，以便高校選拔人才，同時使高中教學(xué)避免題海戰(zhàn)術(shù)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科的興趣，形成正確的價值觀和實事求是的科學(xué)態(tài)度。我們以2022年高考理科綜合全國甲卷中的電學(xué)實驗題為例來具體分析：

例題 某同學(xué)要測量微安表內(nèi)阻，可利用的實驗器材有：電源E（電動勢1.5 V，內(nèi)阻很?。娏鞅恚砍?0 mA，內(nèi)阻約10 Ω），微安表（量程100 μA，內(nèi)阻Rg待測，約1 kΩ），滑動變阻器R（最大阻值10 Ω），定值電阻R0（阻值10 Ω），開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（1）將上圖所示的器材符號連線，畫出實驗電路原理圖；

（2）某次測量中，微安表的示數(shù)為90.0 μA，電流表的示數(shù)為9.00 mA，由此計算出微安表內(nèi)阻Rg=? ?Ω。

在教學(xué)過程中，學(xué)生熟悉的是“用伏安法測金屬絲電阻”的分組實驗，而試題卻要求測微安表的內(nèi)阻，與教材實驗略有不同。試題考查了學(xué)生對實驗原理的掌握情況和靈活運用的能力。學(xué)生只有確定微安表兩端的電壓才能測得其電阻，而電路中恰好沒有電壓表，如何解決測電壓的問題就成為關(guān)鍵。這充分體現(xiàn)了命題者對實驗器材的創(chuàng)新考查——利用待測微安表自身的測量功能，要根據(jù)電學(xué)特性把微安表當成能讀出電流的電阻。我們先讓微安表與定值電阻R0并聯(lián)，再與電流表串聯(lián)，電流表的電流與微安表的電流之差，即為流過定值電阻R0的電流，從而根據(jù)并聯(lián)電路特點間接求出微安表兩端的電壓；進而由歐姆定律求出微安表的內(nèi)阻，再結(jié)合具體實驗操作，判斷出滑動電阻器的正確接法。依照以上思路，電路連接問題就迎刃而解了。試題中電路原理設(shè)計考查了學(xué)生能否運用已有知識和方法設(shè)計新實驗，是否具備一定的知識遷移能力。試題的設(shè)置體現(xiàn)了新課標對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ目疾橐呀?jīng)提升到了“實驗設(shè)計、科學(xué)探究、整合創(chuàng)新”的高度。

3.突出“以能力立意”的命題思想，多角度全方位考查學(xué)生實驗?zāi)芰?/p>

高考以筆試的形式對學(xué)生的電學(xué)實驗?zāi)芰M行綜合考查。儀器的選擇、實驗步驟填空、電路設(shè)計、實物連接、數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)計算和分析、誤差分析等，考查的知識點方方面面，考查的形式多種多樣，充分體現(xiàn)了對實驗全過程從不同角度進行的全方位考查。實物連線、讀數(shù)、填表，以及從圖線中獲取新信息等題型都要求重視實驗的全過程。如2021年高考理科綜合全國甲卷電學(xué)實驗題，要求用給定的電路來探究小燈泡的伏安特性，一共設(shè)置了6個小問題，從實驗原理、電路圖識別分析、實驗器材選取到具體操作步驟、實驗數(shù)據(jù)處理，再到作圖、圖像分析等都有所涉及，充分體現(xiàn)了對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ木C合考查。

二、學(xué)生答題情況

從高考閱卷反饋中我們看到，學(xué)生在電學(xué)實驗題上得分率低。分析答題情況和日常教學(xué)，我們會發(fā)現(xiàn)學(xué)生比較突出的問題主要有以下幾個方面：

1.實驗的計算結(jié)果不符合要求

在所有不得分的情況中，實驗的計算結(jié)果不符合要求是最令人感到遺憾的。高考理綜全國卷的電學(xué)實驗試題基本上都有計算要求，若考查測電阻、測電動勢，則數(shù)據(jù)處理后計算結(jié)果幾乎都有有效數(shù)字的保留要求。如2022年全國乙卷電阻R的計算結(jié)果要求保留3位有效數(shù)字；2021年全國乙卷的電動勢E要求保留2位小數(shù)，內(nèi)阻r要求保留1位小數(shù)。許多學(xué)生不是不會做，而是計算后就直接填寫結(jié)果，沒有按照要求規(guī)范作答。

2.不能準確掌握基本儀器的使用方法

有一部分學(xué)生不熟悉游標卡尺、螺旋測微器，以及電壓表、電流表、歐姆表等的使用方法和讀數(shù)規(guī)則；還有部分學(xué)生會正確讀數(shù)，但填寫答案時不注意單位的換算，如2022年全國乙卷考查電壓表、微安表的讀數(shù)，2019年全國卷Ⅲ考查電阻箱、歐姆表的使用等。較低的得分率暴露出學(xué)生對基本儀器的使用方法沒有準確掌握，基礎(chǔ)實驗?zāi)芰€有待進一步提高。

3.不能準確理解實驗原理和實驗方法

許多學(xué)生對實驗原理和實驗方法不能準確理解和掌握。如2022年全國乙卷考查了改表的原理，學(xué)生若不能判斷出需要改表，則相關(guān)實驗器材的選取、電路器材的連接也就成為難題。又如，2019年全國卷Ⅱ研究硅二極管的正向電壓與溫度的關(guān)系，如果學(xué)生對變化的伏安法不能有效識別，那么實驗方法及步驟、儀器的選擇、數(shù)據(jù)的處理等一切與實驗有關(guān)的問題都無法正確作答。不能準確理解實驗原理是學(xué)生在實驗考查中出現(xiàn)低分的根源。

4.對實驗操作不熟悉

如果學(xué)生平時缺乏動手操作的訓(xùn)練，那么諸如電路實物連接，操作步驟排序、糾錯、補漏等問題就都不能準確回答。如2018年全國甲卷實物連接圖的考查中出現(xiàn)的錯誤最為典型：電表的正、負接線柱接錯，分壓式接法中把導(dǎo)線接到滑動變阻器絕緣支架上，以及單刀雙擲開關(guān)連接混亂等，都暴露出學(xué)生極度欠缺真實的實驗經(jīng)歷，缺乏基本的實驗動手能力。

5.對實驗數(shù)據(jù)的分析處理能力不足

高考實驗題對數(shù)據(jù)的處理能力要求較高，要求學(xué)生能根據(jù)各類數(shù)據(jù)進行推理，得出正確的實驗結(jié)論或數(shù)學(xué)表達式，還要能對實驗結(jié)果進行適當?shù)恼`差分析，能合理改進實驗方案。如2021年全國乙卷的-R圖像、2018年全國卷Ⅰ的R2-t圖像等，很多學(xué)生因為不能找到相關(guān)物理量之間的對應(yīng)關(guān)系而不能正確解答問題。

6.設(shè)計型實驗不會作答

面對與教材不一致的實驗情境，學(xué)生常常找不到解題的突破口，有些學(xué)生甚至直接放棄不做，大量零分的出現(xiàn)反映出學(xué)生缺乏嘗試的勇氣和正確解題的底氣。

三、電學(xué)實驗高效復(fù)習(xí)策略

針對高考試題特點及學(xué)生考試情況，我們在復(fù)習(xí)電學(xué)實驗時要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，積極落實以下幾個方面：

1.在思想上必須對電學(xué)實驗足夠重視

教師不能因為得分率低、難出成績就對電學(xué)實驗的復(fù)習(xí)采取蜻蜓點水式的簡單帶過，也不要放任學(xué)生自己盲目復(fù)習(xí)，要舍得投入時間和精力，鼓勵學(xué)生認真對待電學(xué)實驗，勇于積極嘗試解答問題。

2.要踏踏實實帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)電學(xué)常規(guī)實驗

所有實驗的復(fù)習(xí)都要落實在認真掌握常規(guī)實驗的基礎(chǔ)上。深刻理解、熟練掌握常規(guī)實驗原理是應(yīng)對高考各類實驗考查的關(guān)鍵。

（1）每個常規(guī)實驗的復(fù)習(xí)重點都是理解、掌握實驗原理和實驗方法。無論哪一種實驗，明確實驗原理都是關(guān)鍵，深刻理解、熟練掌握實驗原理，領(lǐng)會實驗思想都是復(fù)習(xí)的核心。實驗原理是相對穩(wěn)定不變的，而實驗方法卻可以千變?nèi)f化，雖然命題的角度年年不同，但只要理解和掌握了實驗原理，領(lǐng)會了實驗思想，那些從實驗原理延伸出來的問題就能得到有效解決，根據(jù)題目要求的實驗設(shè)計也不再是水中花、鏡中月，會變得有跡可循、有法可依。

（2）在深刻理解的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)和強化學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。高考電學(xué)實驗題在考查基本實驗?zāi)芰Φ耐瑫r，也在各種題型中突出考查實驗原理的應(yīng)用和遷移。在認真復(fù)習(xí)完每一個常規(guī)實驗后，教師要結(jié)合實驗引導(dǎo)學(xué)生分析思考，看看除了教材上的方法以外，還可以用哪些知識原理來設(shè)計不同實驗、測量哪些物理量、驗證哪些規(guī)律；要能夠?qū)⒁咽炀氄莆盏膶嶒灧椒ê臀锢硭枷脒w移到新的實驗情境中去。面對原型變式、改編型、創(chuàng)新型、設(shè)計型等實驗題時，教師要鼓勵學(xué)生勇敢面對，使學(xué)生堅信在已有知識的基礎(chǔ)上一定有辦法解決問題。對電學(xué)實驗的改編和設(shè)計主要圍繞實驗裝置、器材的變化，以及各物理量的測量方法的變化，特別要注意等效替代思想在實驗中的靈活應(yīng)用。深入理解實驗所需驗證的規(guī)律和結(jié)論，結(jié)合試題中所給情境，找到合適的實驗方法，注意實驗步驟，則這一類型實驗就不再是難題。創(chuàng)新設(shè)計型實驗，是學(xué)生歷來懼怕的難點。解決創(chuàng)新型實驗的常用方法：首先，找原型，要準確地熟記教材中的實驗原型；其次，找區(qū)別，將實驗試題所給的器材與原型實驗的器材進行對比，看一看少了什么，什么器材不滿足要求或不能正常使用，再比一比多了什么，一般多給的器材往往就是解決問題的鑰匙；最后，找方案，根據(jù)實驗?zāi)康?、實際提供的器材，結(jié)合對比結(jié)果來設(shè)計實驗方案，實驗原理確定后，選什么、測什么、怎么測、數(shù)據(jù)處理等一系列問題就迎刃而解了。

3.在復(fù)習(xí)備考時要加強對學(xué)生實驗操作能力的培養(yǎng)

通過反復(fù)強化練習(xí)，教師要做到讓學(xué)生掌握基本測量儀器的工作原理，并能熟練地正確使用，如游標卡尺、螺旋測微器、多用電表等；要讓學(xué)生掌握測量工具讀數(shù)規(guī)則，還要知道各種儀器的使用規(guī)范；要能讓學(xué)生安全、正確地使用各種儀器，要重視基礎(chǔ)知識和基本技能，培養(yǎng)、落實學(xué)生的實驗基本操作能力，確保實驗基礎(chǔ)部分不丟分。

4.復(fù)習(xí)中要提升學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析、處理能力

實驗數(shù)據(jù)處理是實驗的重要環(huán)節(jié)之一，復(fù)習(xí)時教師要多訓(xùn)練學(xué)生，讓其熟練掌握數(shù)學(xué)中分析問題的常用方法，如公式法、假設(shè)法、平均值法、列表對比法、圖像法等。電學(xué)實驗試題中經(jīng)常出現(xiàn)用圖像法處理數(shù)據(jù)的題目，是對學(xué)生合理并靈活運用數(shù)學(xué)圖像詮釋物理規(guī)律和物理意義的考查。對于此類問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生先推導(dǎo)出圖像橫、縱坐標所代表的兩個物理量之間的關(guān)系式，再結(jié)合數(shù)學(xué)知識，就容易明確圖像中各交點、截距、斜率所代表的物理意義，再分析求解所需內(nèi)容。

5.積極創(chuàng)造條件，提高學(xué)生動手能力

動手能力是實驗考查中學(xué)生最薄弱的環(huán)節(jié)，特別是電學(xué)實驗中的實物連接。在復(fù)習(xí)電學(xué)實驗時，我們要積極創(chuàng)造條件，爭取讓學(xué)生把每個常規(guī)實驗都做一遍，因為只有在做實驗的過程中學(xué)生對實驗儀器才能有最直觀、最真實的感受，就不會再出現(xiàn)如滑動變阻器找不到接線柱，甚至接到支架或滑片上的錯誤。實際、獨立動手完成實驗的體驗不僅可以加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，還能促進基本實驗操作技能的提高。如果實際條件不允許，我們也可以有選擇性地利用多媒體或網(wǎng)絡(luò)資源進行實驗復(fù)習(xí)，如組織觀看實驗視頻、電路實物連接的模擬連線等，通過觀察、模擬等手段，來提高學(xué)生對實驗的感性認識，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新意識。

雖然電學(xué)實驗題目年年面目一新，但本質(zhì)上都是對課本實驗的加工、深化和遷移，并沒有刻意追求冷僻新穎，始終注重考查學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)和實驗?zāi)芰ΑＴ陔妼W(xué)實驗復(fù)習(xí)過程中，我們要堅持以常規(guī)實驗為基礎(chǔ)，強調(diào)對基本實驗原理、實驗思想和方法的深刻理解和熟練掌握，注重實驗基本能力的落實。教師要帶領(lǐng)學(xué)生在實驗原理、電路、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等各方面進行認真復(fù)習(xí)，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進行適當?shù)谋匾耐卣购脱由欤瑤椭鷮W(xué)生克服對高考電學(xué)實驗的恐懼，努力培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力。在實驗復(fù)習(xí)過程中，要幫助學(xué)生更深層次地理解實驗的內(nèi)涵，將實驗和理論相融合，最終在學(xué)生掌握知識并且學(xué)會運用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標。

◇責(zé)任編輯 邱 艷◇