张艳君 侯 恕

(东北师范大学物理学院,吉林长春 130024)

物理是一门以实验为基础的学科,它以实验为依托,通过观察实验,总结规律从而得到物理学的定律,物理学的研究和发展都离不开实验.实验能力是高考物理要考查的能力之一,在2009年《考试说明》物理科“知识内容表(新课程)”的一百多个知识点中,实验有近20个,占14.5%.[1]

2005年山东、广东、海南、宁夏进入新一轮课程改革,2006年天津、江苏、福建、浙江、辽宁、安徽随后进入课改.2007年新一轮课改的学生首次参加高考,这一期高考为之后的新课改高考考生提供了一定的导向作用,从中也可以看到新课改所倡导的探究方面的内容.

山东作为一个教学大省是首轮进入新课改的,在2005年到2009年这5年高考中,山东历经了课改前后的高考.本文以山东近5年的高考物理为例,研究其实验部分的特点及趋势.

1 近5年实验试题的基本分布

通过对2005年至2009年山东高考实验部分的分析与总结,绘制表1.

表1

年份 知识范围 实验内容 题型 分值 考查方面2009力学 力的平行四边形定则选择、填空电学 光敏电阻 作 图、简答12分实验操作绘制曲线;电路设计

2 实验试题特点分析

(1)主要考查知识范围以电学为主,力学为辅

通过表1可以看出高考实验的方向多是以力学和电学为主,其中电学占大部分比例.2005年到2009年每年都有电学部分的实验题目,在2005年和2009年涉及到力的平行四边形定则这一知识点,而光学只有在2006年时考查过双缝干涉.由于电学实验不仅考查了大纲和考试说明所要求的独立完成实验的能力和实验设计能力,同时也有效地考查了电学基础知识.它所具备的双重考查效果自然受到命题者的青睐;受考试时间和试卷篇幅的限制,试卷所能考查的知识点有限,大部分试卷都未对恒定电流一章的知识另外单独设题考查,电学实验有效地完成了考查恒定电流知识的使命,同时为试卷考查其他知识点留出了空间;电学实验题尤其是设计性电学实验题富于变化,为命题者提供了广阔的命题空间.[2]

电学部分考查的多为伏安法测电阻这一知识点.测量电动势和内阻、测量电压表内阻、检测标称值 5 Ω滑动变阻器这三者主要考查的都是伏安法测量电阻,以此设计电路图求出表达式.磁敏电阻、光敏电阻在伏安法的基础上添加了图像分析以及电路设计.主要题型是作图和填空.力学主要集中于力的平行四边形定则,题型以选择为主.光学考查的双缝干涉题型也是选择题.

在实验实施和考查过程中,电学实验的问题设计,器材的选取,电路图的设计,实验器材的组装、调试,实验现象的观察,数据的读取,实验误差的分析及处理等,能很好地对学生的实验思维能力、操作能力、观察能力进行考查.

(2)考查方面逐步侧重于实验设计

实验设计能力是学生综合实验能力高低的体现.设计实验方案是进行科学探究的重要环节,是衡量学生科学探究能力高低的重要指标.实验设计考查了学生选择实验器材的能力、拟定实验方案、优化实验方案的能力,同时也使学生学会分析可行性因素.新课程理念强调学生自主的探究性学习,实验设计恰恰能反映学生自主独立的思考问题.因此课改之后的高考实验逐步侧重于实验设计.2005年和2006年实验的考查多是画电路图,2007年则考查设计实验方案和步骤,2008年及2009年也主要为电路设计.

2007年实验题要求考生进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率,在不破坏变阻器的前提下,设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式.这在以往的基础上明显的加入了实验设计的因素.2008年要求设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,2009年的其中一个题目为利用题目给定的实验器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统.可以看到高考物理实验部分渐渐地转向考查学生的设计实验的能力.

(3)更加倾向考查实验操作

实验操作能力是学生真正的动手做实验、参与实验过程必备的能力.在以往的高考实验题目中,对于这点比较难以考查.2005年和2009年的力学实验题目,这两者考查的知识点都是力的平行四边形定则,2005年的题目为考查在实验过程中注意事项.考查方式为选择.2009年的题目在考查实验操作的基础上同时更加注重了考查学生在实际做实验的操作能力以及思考问题的能力(利用现有器材,改变条件再次验证可以采用的方法).

攀枝花钛铁矿是一种酸溶性极好的原生岩矿，盐酸直接浸出时，不仅矿中Fe、Mg、Ca等可溶性杂质被盐酸溶解，部分钛也发生水解以水合形式析出，而且从钛铁矿中溶出的Ti优先以异相成核的方式水解沉积在母相颗粒上，这种异相成核生成的TiO2与矿物母相FeTiO3的结合力不强，抗机械力差，容易在各种机械外力作用下破碎成细小的颗粒[3-5]。在以上化学粉化和物理粉化的双重影响下从而导致人造金红石产品粉化严重。

通过这两者的对比,我们可以清晰的看到高考实验考查学生实际学习生活中的实验操作能力比重增加.

(4)考查内容以最新科技前沿为背景

物理本身就是一个发展的学科,不断有新的发明发现成为新的知识,近几年来许多高考题目都引用最新的科技前沿为背景,物理实验也是这样.例如2008年引入的新型材料磁敏电阻.通过磁阻效应的介绍,利用这种效应可以测量磁感应强度.从而考查学生的图像分析、仪器选择、电路设计等.2009年的光敏电阻也是通过对光敏电阻的介绍,从而考查学生理解问题,并且应用知识解决问题的能力,方式为图表分析、电路设计等.

时代在进步,科技在发展,高考逐步增加了对前沿科技的引入,使得高考考查源于课本有限的知识,却又不拘泥于其中.在课本知识的基础之上,学生只有真正理解了其中的知识,并且会迁移知识,活学活用,这一点成为近几年高考物理实验的走向.

(5)实验题目灵活性增加

对比5年的高考实验题目,可以看到实验题目的灵活性大大增加.由2005年的画测量电动势及内阻的电路图到2006年测量电压表内阻的电路图,并在此基础上增加了电阻的选取以及测量过程中两电表指针偏转均超过其量程的一半的要求.2007年的测量滑动变阻器电阻丝的直径及长度的测量,2008年的磁敏电阻-磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)观察得到结论,2009年的设计自动开启照明系统.都可以得到这一结论.

3 与《普通高中物理课程标准(实验)》中实验探究能力要求的对比分析

《普通高中物理课程标准(实验)》(简称《课程标准》)对学生实验技能的总体要求是:“认识实验在物理学中的地位和作用,掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本的实验仪器,能独立完成一些物理实验.……尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律……具有信息收集和处理能力,分析解决问题能力.”并在内容标准部分,对科学探究及物理实验能力进行了细划,分别从“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”等7个环节提出了具体的要求.[3]近5年实验题目分别考查了学生会使用基本的实验仪器,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,分析解决问题能力以及猜想与假设、制定计划与设计实验和对数据的处理分析能力.

4 教学建议

(1)在全面掌握知识的基础上加大对电学实验的掌握

电学是历年高考实验的重点,它所涵盖的知识面非常多,由于电学本身的特点,使得电学实验既能考查学生的电学基础知识,同时也能很好的反应学生的实验操作和实验设计分析的能力,因此受到命题组的青睐.

(2)训练学生实验设计的能力

科学探究及物理实验能力分别从“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”等七个环节提出了具体的要求.实验设计是科学探究的一个重要环节.它是学生独立思考的必要途径.实验设计能较好的培养学生独立思考,分析可行性因素,优化实验方案的能力.通过课改前后实验题目的对比可知,实验设计的比重越来越大,因而教学中应注重对学生实验设计能力的培养.

(3)创造更多的条件让学生自己动手实验

物理是一门动手的学科,通过学生自己动手做实验,才会使学生真正了解实验,了解物理,发现问题.通过学生自己的实验操作才能真正的培养学生的实验能力.由于一些原因使得现在学生自己动手实验的机会减少,由自己思考做实验,变为了教师“输入程序”,学生机械的“输出程序”这一简单的机械劳作,甚至为教师“口头”操作.如此一来学生学习物理的积极性降低,对物理的兴趣也逐渐耗尽.课改之后的高考实验试题中更加注重了学生亲自动手实验的考查,许多问题只有学生自己亲自操作过,才能更好地体会.因此教师平时应多创造学生自己动手实验的机会.

(4)使学生接触更多的前沿科技知识物理是发展的学科,它与前沿科技紧密相连,学生需要掌握新的信息,才能更好地学习物理.2008年和2009年的实验题目都以前沿科技为背景,这可能成为课改之后高考物理实验试题的走向.因此要使学生接触更多的前沿科技,将其引入到平时的课堂教学中,不仅为高考打了一定的基础,同时也可以培养学生对物理的学习兴趣.

(5)用活学替代生搬硬套

物理是灵活的学科,它涉及到很多方面,书本上的知识仅仅是物理学的入门前言.因而要使学生掌握学习物理的方法,授之以鱼不如授之以渔.只有学生掌握了方法,才能灵活地学习物理,避免生搬硬套.

物理学是一门实验科学,以实验为依托.因此中学物理实验教学尤为重要.应注重培养学生的实验技能、实验方法和实验思想,培养和提升学生观察现象、分析现象,以及发现问题、提出问题、解决问题的能力.

1 韩景坡.新课程背景下高中物理实验的复习策略.科教文汇,2009(7):185

2 田广志,宋维才,窦超,等.对近年高考物理实验题的分类与思考.教学与管理,2007(2):98-99

3 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003

4 朱启海,何润伟.新课程 新高考 新实验——2007年粤、鲁、琼、宁高考物理实验试题评析与思考.物理通报,2007(8):39-42