高考物理实验题的变化趋势及其教学导向，本文主要内容关键词为：导向论文,变化趋势论文,物理实验论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理学是一门实验科学，每个物理概念的建立、物理规律的发展，都有其坚实的实验依据。物理实验不仅是物理学理论的基础，也是物理学发展的动力。实验的过程蕴含了丰富的科学思维和科学方法，实验能力是一种比较全面的综合能力，实验能力对于学生发展的意义和重要性是不言而喻的。在当前以重视能力和素质考查为特点的新一轮高考改革中，对学生实验能力的要求愈加重视，新颖的高考实验题层出不穷，可谓“新高考，新实验”。同时，这些实验题的变化趋势，也为实验教学提供了明确的导向。
一、高考实验题通过改造教材中的实验，敦促教学中重视实验方法
教材按教学内容所列的实验，是让学生对物理事实获得具体的、明确的认识，以便达到对物理概念和规律的理解，同时也是培养学生实验能力的主要依托，教材中的实验理应切实做好。2001年理科综合的《考试说明》同往年一样，明确指出：要求考生能掌握《教学大纲》中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论。由于考虑实验条件、教育水平的地域差异，多年来在高考物理实验题中，实验情境的设计主要立足于教材中的实验（包括学生实验和演示实验）。因此，抓好大纲所列实验的教学，是搞好实验教学的基础。
但是实验能力作为高考能力考查的目标之一，高考实验题中仅涉及教材有关实验的识记性、重复性、知识性等内容的试题越来越少，明显的变化趋势是通过对教材中所列的实验进行迁移、演变、拓宽等改造方式，力图在笔试形式下能准确地鉴别出考生实验能力的高低。这些改造集中在对实验方法的考查，这在2000年高考“3＋2”科目组中的物理试卷中表现得最为突出：没有完全与教材相同的实验题，而是都经过一定的改造，甚至是新颖的。如第14题，用“研究平抛物体的运动”的实验装置代替“验证动量守恒”的实验装置，考查学生对于利用两个小球的碰撞来“验证动量守恒定律”的实验方法的理解。在该实验中，根据教材的实验装置，两个小球平抛运动飞出的水平距离的起点分别是斜槽末端点的垂足和支柱的垂足，两个垂足之间的距离等于小球的直径，如图1所示。在该实验条件下，为保证实验精确无误，平时的教学及测试均反复强调“应调节小支柱的高度及小支柱与槽口的距离”和“需验证的关系
对该内容多次机械性的重复，必然会导致严重的思维定势，甚至背出上式。而当试题中未出现“小支柱”，学生按思维定势选择“需要测出小球的直径”的错误答案，是可以理解的事情了。这给教学的启示是：不能用“填鸭式”的方式限制学生的思维，而应启发学生自己思考、自己动手来做实验。譬如，在上述实验中让学生思考：测量小球直径的目的是什么。能否用直接测量物体碰撞前后的速度来“验证碰撞中的动量守恒”等等问题。只有在学生掌握了实验方法，能够自觉控制实验条件进行实验，才能真正提高实验能力。
二、高考实验题利用设计性实验，敦促教学中重视对学生创造能力的培养
2001年物理科《考试说明》中关于实验能力的要求增添了一句话：“能灵活地运用已学过的物理理论、实验仪器去处理问题”。这种表述可理解为设计性实验的出现应是高考实验题的趋势了。同样，理科综合的《考试说明》将“设计和完成实验的能力”列为考试的目标之一，而该目标又具体化为：（1）能解释实验现象和结果， 能通过分析和推理得出实验结论；（2）根据实验要求设计简单的实验方案。设计性实验要求学生运用学过的实验方法，根据实验条件设计出科学的实验方案，这是对实验能力的高层次要求。设计的过程蕴含着创造，创造能力是人类最高层次的认知能力。教学的基本任务之一，就是培养具有一定创造能力的人才，高考实验题正是利用设计性实验来引导实验教学向着培养学生创造能力的方向发展。在2000年高考上海卷的第20题中充分展示着实验设计的思想。
原题：如图2，现有一根粗细均匀长约为40厘米、 两端开口的玻璃管，内有一小段水柱以及一个弹簧秤、一把毫米刻度尺、一小块橡皮泥、一个足够高的玻璃容器，内盛有冰和水的混合物，选用合适的器材，设计一个实验，估测当时的室内温度。要求：（1 ）在方框中画出实验示意图；（2）写出要测定的物理量_______，写出可直接应用的物理量_____；（3）写出计算室温的表达式_______。
分析：题目要求设计出测量温度的实验方案，乍一看，与温度直接相关的是冰水的温度，通过联想，考虑在玻璃管中用橡皮泥和水银柱封闭一段空气柱，通过研究气体的状态参量来测量室温。能否选用弹簧秤测压强的思路去实验呢？经过分析排除这种做法，大气压的值又未知，这样便会想到让气体经历等压变化，先将玻璃管竖直放在室温中测出封闭空气柱的长度l[,1]，再将其竖直放在冰水中测出封闭空气柱的长度l[,2]。用T[,0]表示冰水的温度，由盖·吕萨克定律得出室温的表达式T＝T[,0]l[,1]/l[,2]。
从考试功能看，上题不仅能考查考生对物理实验方法的理解、仪器组装与操作程序等实验基本功，而且通过提供多余器材的策略，鉴别考生联想迁移及组合信息来设计实验方案的创造能力，符合能力立意的考试目标；从教学功能看，本题实验取材简易，构思广阔，可操作性强，体现了“瓶瓶罐罐做实验”与以培养创造性思维为目的的实验设计的有机结合，这正是实验教学中应不断开拓的思路。
另外，像2000年理科综合能力测试卷中的第31题，用多用表和导线设计实验求电阻，仅用上“一根导线”就能大大简化实验的数据处理，反映出实验设计的简易性。又如，2000年高考“3＋2”科目组中物理试卷中的第15题，利用共轭法测凸透镜焦距的原理来测量“无法直接测量的距离”，反映出实验设计的适用性，第16题，设计电路、选择器材，用电流表“测电压”，反映出实验设计的创造性。由这些试题可以清楚地看出，高考实验题中设计性实验所占的份额了。
因此，实验教学不能拘泥于教材所列实验，不仅需要总结实验方法，树立实验观念，而且需要挖掘可能的实验因素，设计一些实验方案进行实验，将实验教学有机地贯穿于物理教学的整个过程。
三、高考实验题通过综合性实验，敦促教学中重视对学生综合素质的养成
为适应高考科目改革的需要，理科综合能力测试已在全国逐步推开。就目前以学科分类的方式设置的物理课程，研究的是物质运动形态、结构及其相互作用的规律，它只反映了客观事实的局部。而现实问题是错综复杂的，是各种因素的集合，对这些相关因素的揭示，则必然要涉及到许多学科。因此，教学中在分析和解决现实问题时，要养成从多学科角度考虑的习惯，在单一学科知识和能力的基础上树立综合意识，这是未来人才智能结构的要求。鉴于当前教学实际，虽然理科综合试题的呈现形式是学科间综合所占的比例较小，但它应是试题变化的长远趋势。自然科学是实验性科学，自然科学的重要知识常伴有实验是现行高中教材的一个重要特点。相应地，高考中已经出现将理、化、生三个学科中涉及的基本知识、实验方法综合起来处理实际问题的试题。譬如，1999年上海高考化学卷中出现了化学、物理综合的实验题；2000年理科综合能力测试中出现了生物、化学综合的实验题。事实上，理、化、生实验中各科知识是互相渗透的，如生物学中用显微镜观察细胞的实验，实验中显微镜的原理、调节涉及光学知识；化学中的喷泉实验，喷泉的成因涉及气体知识，等等。下面再举一具体实例说明。
题目：用如图3 所示的简易装置来证明活着的干种子会进行呼吸作用。图3中广口瓶上盖有橡皮塞，瓶内有一小杯NaOH和少量的酶， 放置一定时间后，放入干种子，瓶盖上插入一个带压强计的U型玻璃管， 开始时U型管水面相平齐，过一段时间后发现液面产生高度差（如图3），测得图中U型管内截面积为0.4cm[2]，设温度和大气压均保持不变。
（1）从图中读出数据，计算瓶中气体体积的变化；
（2 ）气体的这种体积变化为什么说明干种子有呼吸作用（说明过程中要写出必要的化学方程式）？
由于瓶体氧气减少，玻璃管内两边液面有了高度差。所以液面的高度差便表明种子有呼吸作用。
（3）在压强不变情况下， 种子吸收氧气的摩尔数即公式所计算的值。为保持气体压强不变，液面高度差应为零，实验中可将U 型管换成下部用橡皮管连接的两根竖直的玻璃管，移动右管，使得左右液面相平。
上题是以实验形式呈现的生物、化学和物理知识的综合题，涉及实验观察和分析的基本技能，渗透设计实验解决实际问题的思想，也有一定的可操作性，对学生综合素质的训练有一定的价值。在物理实验教学中，应该有意识地从实际问题出发，挖掘多学科知识的交叉点，引导学生学会将物理实验中掌握的实验方法、设计思想用来解决涉及有关化学、生物等的问题，让物理实验教学成为担负提高学生综合素质的重要组成部分。