羅成
每年物理高考中的實(shí)驗(yàn)題都會(huì)引起廣泛的關(guān)注,2014年各地物理實(shí)驗(yàn)題立足于高中物理教學(xué)的基本實(shí)驗(yàn),注重基本實(shí)驗(yàn)儀器使用、基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作以及物理實(shí)驗(yàn)思想的考查,突出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和探究能力的考查.其中浙江省理科綜合卷第21題,基于教材中探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),方法要求靈活,對(duì)考生創(chuàng)新性與探究性的考查得到了進(jìn)一步的體現(xiàn).
(2)在彈性限度內(nèi),將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端,得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表1.用表1數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為 N/m(重力加速度g=10m/s2).由表1數(shù)據(jù) (填“能”或“不能”)計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù).
該題只有3個(gè)空格需要填寫(xiě). 高考后,從學(xué)生反饋和教師評(píng)價(jià)都認(rèn)為該題較為簡(jiǎn)單.但據(jù)高考閱卷教師反映,該題浙江省的平均得分為6.89分,與第22題的7.80分還有一定的差距.學(xué)生出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤除了少部分學(xué)生忽視了刻度尺的精確度與讀數(shù)的估讀要求外,更多是第(2)小題計(jì)算與判斷中出現(xiàn)問(wèn)題. 一是對(duì)彈簧I伸長(zhǎng)量與其所受彈力之?dāng)?shù)值混亂,二是無(wú)法理解彈簧I與彈簧II連接后的具體情況,對(duì)試題所問(wèn)能否計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)一頭霧水.甚至有老師認(rèn)為,這個(gè)試題是兩個(gè)彈簧的串聯(lián)問(wèn)題,應(yīng)該根據(jù)串聯(lián)彈簧的勁度系數(shù)關(guān)系來(lái)判斷是否能計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù),而《浙江省普通高中新課程實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》又明確指出“多個(gè)彈簧的串、并聯(lián)問(wèn)題不作要求”,因此提出該題“超綱”的質(zhì)問(wèn).
事實(shí)真是如此嗎?筆者認(rèn)為不盡其然.因?yàn)樽鳛閷?shí)驗(yàn)題,應(yīng)該是對(duì)實(shí)驗(yàn)思想與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的考查,而不應(yīng)該停留在對(duì)胡克定律這一知識(shí)點(diǎn)上,只要我們能回歸到最基本的物理實(shí)驗(yàn)處理與分析方法,這道題就是一道難得的好題.
《2014年浙江省普通高考考試說(shuō)明(物理部分)》對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求是這樣描述的:“能獨(dú)立地完成表1中所列的實(shí)驗(yàn)……會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)……能運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題,包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).”高考實(shí)驗(yàn)的考查,除了“能做”,“會(huì)記錄、能處理”更能反映學(xué)生對(duì)物理的理解能力和學(xué)科素養(yǎng).因此,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析處理能力過(guò)硬的學(xué)生,在這個(gè)地方更能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),這樣的試題也更符合物理學(xué)的真正內(nèi)涵.而高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理,其主要方法就是列表法和圖像法,只要我們把握住這兩種方法,并在實(shí)驗(yàn)探究中正確運(yùn)用,解答這個(gè)試題也就不在話下了. 三、列表法是物理實(shí)驗(yàn)的基本方法
從以上對(duì)2014年浙江高考理綜卷第21題的分析可以看出,學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)明醒目、物理量選擇合理的數(shù)據(jù)表格,是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的基本技能.在高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中,很多老師停留在對(duì)考綱所列實(shí)驗(yàn)的逐個(gè)分析與操練,在重復(fù)性的試題操練過(guò)程中,學(xué)生忽視了基本分析方法的總結(jié),將數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄當(dāng)作是實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果,而無(wú)法從探究物理量之間關(guān)系、檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和運(yùn)算是否合理的層次理解列表法在物理實(shí)驗(yàn)中的重要地位,在面對(duì)諸如2014年浙江高考理綜卷第21題這樣的試題時(shí),自然就無(wú)所適從了.
列表法的基礎(chǔ)性作用,其實(shí)在近年的實(shí)驗(yàn)試題中都有體現(xiàn),如2014年北京卷的實(shí)驗(yàn)題,在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的考查中,用列表法給出了6組數(shù)據(jù),再?gòu)膱D像法要求畫(huà)出U-I圖線.最后利用圖像計(jì)算出干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,也充分體現(xiàn)了列表法和圖像法的考查要求.2014年山東卷、上海卷、廣東卷等都很明顯地考查了學(xué)生對(duì)列表法與圖像法的應(yīng)用.
四、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)的建議
物理學(xué)發(fā)展的歷史證明正確的科學(xué)思想及由此產(chǎn)生的科學(xué)方法是科學(xué)研究的靈魂.無(wú)論課程改革如何推進(jìn),高考物理也不可能偏離物理實(shí)驗(yàn)的基本方法與思想.“移花接木、舊枝新芽”是近年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的明顯特點(diǎn),在試題形式有所創(chuàng)新,實(shí)驗(yàn)情境適當(dāng)變化的情況下,對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)方法和探究能力的考查是沒(méi)有改變的.
1.方法引領(lǐng),用科學(xué)方法指導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)
人教版高中物理必修1教材中,最后一部分是學(xué)生實(shí)驗(yàn),分為實(shí)驗(yàn)的重要性、怎樣做好物理實(shí)驗(yàn)、誤差與有效數(shù)字3節(jié).但由于各種原因,課本上的這一部分并沒(méi)有引起高中物理老師們的重視,甚至在浙江省物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)中,也沒(méi)有對(duì)這部分的課時(shí)安排與教學(xué)建議.要提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解,加強(qiáng)這一部分的教學(xué)是必要的.在必修1的學(xué)習(xí)完成后,結(jié)合一個(gè)學(xué)期中的實(shí)驗(yàn)案例,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)精神的教育、實(shí)驗(yàn)方法的總結(jié)指導(dǎo),不僅能讓學(xué)生從更科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)物理學(xué),也便于指導(dǎo)物理其他模塊中的實(shí)驗(yàn)教學(xué).
2.兩輪復(fù)習(xí),在總結(jié)與分項(xiàng)中提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果
在高三階段的物理復(fù)習(xí)中,常見(jiàn)的做法是按教材章節(jié)順序進(jìn)行第一輪復(fù)習(xí),再根據(jù)專題進(jìn)行第二輪或第三輪復(fù)習(xí),物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)也就分散到了各章節(jié)的復(fù)習(xí)中,物理實(shí)驗(yàn)變成了相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用與拓展. 在這樣的復(fù)習(xí)方式下,學(xué)生知識(shí)點(diǎn)得到了鞏固,但很難從實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的重要性來(lái)理解物理實(shí)驗(yàn)在高考試題中存在的必要性,利用實(shí)驗(yàn)的方法與思想來(lái)解決具體問(wèn)題的習(xí)慣更無(wú)從談起.因此,在高三復(fù)習(xí)中,可以將各個(gè)實(shí)驗(yàn)從具體的章節(jié)中分離出來(lái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法與分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)兩輪復(fù)習(xí)的方式,提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果.第一輪是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用與原理、基本物理實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的專題復(fù)習(xí),以提高學(xué)生物理測(cè)量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力,并掌握比較法、平均值法、列表法、圖像法等基本的實(shí)驗(yàn)基本方法,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的理解力.第二輪是具體的分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),將這些思想和方法應(yīng)用到對(duì)每一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中去,并通過(guò)練習(xí)強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)方法的掌握.
3.理性實(shí)驗(yàn),在操作與思考中提高實(shí)驗(yàn)技能
近年來(lái),浙江理綜高考對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的考查更為突出,高考實(shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過(guò)程的考查也很明顯.但一線教師常常有這樣的感嘆:“實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生分組動(dòng)手做過(guò)了,高考前還開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生再次動(dòng)手體驗(yàn)了,可在考試中,學(xué)生很多答案表現(xiàn)得跟沒(méi)做過(guò)實(shí)驗(yàn)一樣!”究其原因,學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力不可能通過(guò)重復(fù)訓(xùn)練來(lái)達(dá)到熟練掌握的目的.同時(shí),很多時(shí)候?qū)W生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的熱愛(ài)僅僅是對(duì)新鮮器材、新奇現(xiàn)象的好奇,在操作中只是機(jī)械地執(zhí)行老師發(fā)出的指令而已.從中我們也不難理解三年高中物理學(xué)習(xí)后,很多學(xué)生無(wú)法分辨出印在試卷上的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,甚至在完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)連線題時(shí)找不著滑動(dòng)變阻器的接線柱.因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)中理性的思考和分析是不可或缺的,在操作過(guò)程中,教師應(yīng)該留下更多的時(shí)間與空間讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,在探究的過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生利用基本原理與方法去分析與反思自己的操作,這樣才能真正提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能.
立足物理實(shí)驗(yàn)思想與方法,反觀2014年浙江高考物理實(shí)驗(yàn)題,試題既傳承了前些年浙江實(shí)驗(yàn)題重視學(xué)生體驗(yàn)的考查,更突出了科學(xué)方法應(yīng)用的考查,也是對(duì)高中物理教師的物理學(xué)科素養(yǎng)的一次檢驗(yàn),在教學(xué)與高考復(fù)習(xí)過(guò)程中,抓住物理實(shí)驗(yàn)方法的“靈魂”與“精髓”,才能更好地提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.endprint
每年物理高考中的實(shí)驗(yàn)題都會(huì)引起廣泛的關(guān)注,2014年各地物理實(shí)驗(yàn)題立足于高中物理教學(xué)的基本實(shí)驗(yàn),注重基本實(shí)驗(yàn)儀器使用、基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作以及物理實(shí)驗(yàn)思想的考查,突出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和探究能力的考查.其中浙江省理科綜合卷第21題,基于教材中探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),方法要求靈活,對(duì)考生創(chuàng)新性與探究性的考查得到了進(jìn)一步的體現(xiàn).
(2)在彈性限度內(nèi),將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端,得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表1.用表1數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為 N/m(重力加速度g=10m/s2).由表1數(shù)據(jù) (填“能”或“不能”)計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù).
該題只有3個(gè)空格需要填寫(xiě). 高考后,從學(xué)生反饋和教師評(píng)價(jià)都認(rèn)為該題較為簡(jiǎn)單.但據(jù)高考閱卷教師反映,該題浙江省的平均得分為6.89分,與第22題的7.80分還有一定的差距.學(xué)生出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤除了少部分學(xué)生忽視了刻度尺的精確度與讀數(shù)的估讀要求外,更多是第(2)小題計(jì)算與判斷中出現(xiàn)問(wèn)題. 一是對(duì)彈簧I伸長(zhǎng)量與其所受彈力之?dāng)?shù)值混亂,二是無(wú)法理解彈簧I與彈簧II連接后的具體情況,對(duì)試題所問(wèn)能否計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)一頭霧水.甚至有老師認(rèn)為,這個(gè)試題是兩個(gè)彈簧的串聯(lián)問(wèn)題,應(yīng)該根據(jù)串聯(lián)彈簧的勁度系數(shù)關(guān)系來(lái)判斷是否能計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù),而《浙江省普通高中新課程實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》又明確指出“多個(gè)彈簧的串、并聯(lián)問(wèn)題不作要求”,因此提出該題“超綱”的質(zhì)問(wèn).
事實(shí)真是如此嗎?筆者認(rèn)為不盡其然.因?yàn)樽鳛閷?shí)驗(yàn)題,應(yīng)該是對(duì)實(shí)驗(yàn)思想與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的考查,而不應(yīng)該停留在對(duì)胡克定律這一知識(shí)點(diǎn)上,只要我們能回歸到最基本的物理實(shí)驗(yàn)處理與分析方法,這道題就是一道難得的好題.
《2014年浙江省普通高考考試說(shuō)明(物理部分)》對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求是這樣描述的:“能獨(dú)立地完成表1中所列的實(shí)驗(yàn)……會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)……能運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題,包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).”高考實(shí)驗(yàn)的考查,除了“能做”,“會(huì)記錄、能處理”更能反映學(xué)生對(duì)物理的理解能力和學(xué)科素養(yǎng).因此,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析處理能力過(guò)硬的學(xué)生,在這個(gè)地方更能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),這樣的試題也更符合物理學(xué)的真正內(nèi)涵.而高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理,其主要方法就是列表法和圖像法,只要我們把握住這兩種方法,并在實(shí)驗(yàn)探究中正確運(yùn)用,解答這個(gè)試題也就不在話下了. 三、列表法是物理實(shí)驗(yàn)的基本方法
從以上對(duì)2014年浙江高考理綜卷第21題的分析可以看出,學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)明醒目、物理量選擇合理的數(shù)據(jù)表格,是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的基本技能.在高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中,很多老師停留在對(duì)考綱所列實(shí)驗(yàn)的逐個(gè)分析與操練,在重復(fù)性的試題操練過(guò)程中,學(xué)生忽視了基本分析方法的總結(jié),將數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄當(dāng)作是實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果,而無(wú)法從探究物理量之間關(guān)系、檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和運(yùn)算是否合理的層次理解列表法在物理實(shí)驗(yàn)中的重要地位,在面對(duì)諸如2014年浙江高考理綜卷第21題這樣的試題時(shí),自然就無(wú)所適從了.
列表法的基礎(chǔ)性作用,其實(shí)在近年的實(shí)驗(yàn)試題中都有體現(xiàn),如2014年北京卷的實(shí)驗(yàn)題,在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的考查中,用列表法給出了6組數(shù)據(jù),再?gòu)膱D像法要求畫(huà)出U-I圖線.最后利用圖像計(jì)算出干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,也充分體現(xiàn)了列表法和圖像法的考查要求.2014年山東卷、上海卷、廣東卷等都很明顯地考查了學(xué)生對(duì)列表法與圖像法的應(yīng)用.
四、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)的建議
物理學(xué)發(fā)展的歷史證明正確的科學(xué)思想及由此產(chǎn)生的科學(xué)方法是科學(xué)研究的靈魂.無(wú)論課程改革如何推進(jìn),高考物理也不可能偏離物理實(shí)驗(yàn)的基本方法與思想.“移花接木、舊枝新芽”是近年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的明顯特點(diǎn),在試題形式有所創(chuàng)新,實(shí)驗(yàn)情境適當(dāng)變化的情況下,對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)方法和探究能力的考查是沒(méi)有改變的.
1.方法引領(lǐng),用科學(xué)方法指導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)
人教版高中物理必修1教材中,最后一部分是學(xué)生實(shí)驗(yàn),分為實(shí)驗(yàn)的重要性、怎樣做好物理實(shí)驗(yàn)、誤差與有效數(shù)字3節(jié).但由于各種原因,課本上的這一部分并沒(méi)有引起高中物理老師們的重視,甚至在浙江省物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)中,也沒(méi)有對(duì)這部分的課時(shí)安排與教學(xué)建議.要提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解,加強(qiáng)這一部分的教學(xué)是必要的.在必修1的學(xué)習(xí)完成后,結(jié)合一個(gè)學(xué)期中的實(shí)驗(yàn)案例,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)精神的教育、實(shí)驗(yàn)方法的總結(jié)指導(dǎo),不僅能讓學(xué)生從更科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)物理學(xué),也便于指導(dǎo)物理其他模塊中的實(shí)驗(yàn)教學(xué).
2.兩輪復(fù)習(xí),在總結(jié)與分項(xiàng)中提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果
在高三階段的物理復(fù)習(xí)中,常見(jiàn)的做法是按教材章節(jié)順序進(jìn)行第一輪復(fù)習(xí),再根據(jù)專題進(jìn)行第二輪或第三輪復(fù)習(xí),物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)也就分散到了各章節(jié)的復(fù)習(xí)中,物理實(shí)驗(yàn)變成了相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用與拓展. 在這樣的復(fù)習(xí)方式下,學(xué)生知識(shí)點(diǎn)得到了鞏固,但很難從實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的重要性來(lái)理解物理實(shí)驗(yàn)在高考試題中存在的必要性,利用實(shí)驗(yàn)的方法與思想來(lái)解決具體問(wèn)題的習(xí)慣更無(wú)從談起.因此,在高三復(fù)習(xí)中,可以將各個(gè)實(shí)驗(yàn)從具體的章節(jié)中分離出來(lái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法與分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)兩輪復(fù)習(xí)的方式,提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果.第一輪是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用與原理、基本物理實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的專題復(fù)習(xí),以提高學(xué)生物理測(cè)量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力,并掌握比較法、平均值法、列表法、圖像法等基本的實(shí)驗(yàn)基本方法,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的理解力.第二輪是具體的分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),將這些思想和方法應(yīng)用到對(duì)每一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中去,并通過(guò)練習(xí)強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)方法的掌握.
3.理性實(shí)驗(yàn),在操作與思考中提高實(shí)驗(yàn)技能
近年來(lái),浙江理綜高考對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的考查更為突出,高考實(shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過(guò)程的考查也很明顯.但一線教師常常有這樣的感嘆:“實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生分組動(dòng)手做過(guò)了,高考前還開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生再次動(dòng)手體驗(yàn)了,可在考試中,學(xué)生很多答案表現(xiàn)得跟沒(méi)做過(guò)實(shí)驗(yàn)一樣!”究其原因,學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力不可能通過(guò)重復(fù)訓(xùn)練來(lái)達(dá)到熟練掌握的目的.同時(shí),很多時(shí)候?qū)W生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的熱愛(ài)僅僅是對(duì)新鮮器材、新奇現(xiàn)象的好奇,在操作中只是機(jī)械地執(zhí)行老師發(fā)出的指令而已.從中我們也不難理解三年高中物理學(xué)習(xí)后,很多學(xué)生無(wú)法分辨出印在試卷上的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,甚至在完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)連線題時(shí)找不著滑動(dòng)變阻器的接線柱.因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)中理性的思考和分析是不可或缺的,在操作過(guò)程中,教師應(yīng)該留下更多的時(shí)間與空間讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,在探究的過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生利用基本原理與方法去分析與反思自己的操作,這樣才能真正提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能.
立足物理實(shí)驗(yàn)思想與方法,反觀2014年浙江高考物理實(shí)驗(yàn)題,試題既傳承了前些年浙江實(shí)驗(yàn)題重視學(xué)生體驗(yàn)的考查,更突出了科學(xué)方法應(yīng)用的考查,也是對(duì)高中物理教師的物理學(xué)科素養(yǎng)的一次檢驗(yàn),在教學(xué)與高考復(fù)習(xí)過(guò)程中,抓住物理實(shí)驗(yàn)方法的“靈魂”與“精髓”,才能更好地提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.endprint
每年物理高考中的實(shí)驗(yàn)題都會(huì)引起廣泛的關(guān)注,2014年各地物理實(shí)驗(yàn)題立足于高中物理教學(xué)的基本實(shí)驗(yàn),注重基本實(shí)驗(yàn)儀器使用、基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作以及物理實(shí)驗(yàn)思想的考查,突出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和探究能力的考查.其中浙江省理科綜合卷第21題,基于教材中探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),方法要求靈活,對(duì)考生創(chuàng)新性與探究性的考查得到了進(jìn)一步的體現(xiàn).
(2)在彈性限度內(nèi),將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端,得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表1.用表1數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為 N/m(重力加速度g=10m/s2).由表1數(shù)據(jù) (填“能”或“不能”)計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù).
該題只有3個(gè)空格需要填寫(xiě). 高考后,從學(xué)生反饋和教師評(píng)價(jià)都認(rèn)為該題較為簡(jiǎn)單.但據(jù)高考閱卷教師反映,該題浙江省的平均得分為6.89分,與第22題的7.80分還有一定的差距.學(xué)生出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤除了少部分學(xué)生忽視了刻度尺的精確度與讀數(shù)的估讀要求外,更多是第(2)小題計(jì)算與判斷中出現(xiàn)問(wèn)題. 一是對(duì)彈簧I伸長(zhǎng)量與其所受彈力之?dāng)?shù)值混亂,二是無(wú)法理解彈簧I與彈簧II連接后的具體情況,對(duì)試題所問(wèn)能否計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)一頭霧水.甚至有老師認(rèn)為,這個(gè)試題是兩個(gè)彈簧的串聯(lián)問(wèn)題,應(yīng)該根據(jù)串聯(lián)彈簧的勁度系數(shù)關(guān)系來(lái)判斷是否能計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù),而《浙江省普通高中新課程實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》又明確指出“多個(gè)彈簧的串、并聯(lián)問(wèn)題不作要求”,因此提出該題“超綱”的質(zhì)問(wèn).
事實(shí)真是如此嗎?筆者認(rèn)為不盡其然.因?yàn)樽鳛閷?shí)驗(yàn)題,應(yīng)該是對(duì)實(shí)驗(yàn)思想與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的考查,而不應(yīng)該停留在對(duì)胡克定律這一知識(shí)點(diǎn)上,只要我們能回歸到最基本的物理實(shí)驗(yàn)處理與分析方法,這道題就是一道難得的好題.
《2014年浙江省普通高考考試說(shuō)明(物理部分)》對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求是這樣描述的:“能獨(dú)立地完成表1中所列的實(shí)驗(yàn)……會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)……能運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題,包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).”高考實(shí)驗(yàn)的考查,除了“能做”,“會(huì)記錄、能處理”更能反映學(xué)生對(duì)物理的理解能力和學(xué)科素養(yǎng).因此,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析處理能力過(guò)硬的學(xué)生,在這個(gè)地方更能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),這樣的試題也更符合物理學(xué)的真正內(nèi)涵.而高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理,其主要方法就是列表法和圖像法,只要我們把握住這兩種方法,并在實(shí)驗(yàn)探究中正確運(yùn)用,解答這個(gè)試題也就不在話下了. 三、列表法是物理實(shí)驗(yàn)的基本方法
從以上對(duì)2014年浙江高考理綜卷第21題的分析可以看出,學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)明醒目、物理量選擇合理的數(shù)據(jù)表格,是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的基本技能.在高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中,很多老師停留在對(duì)考綱所列實(shí)驗(yàn)的逐個(gè)分析與操練,在重復(fù)性的試題操練過(guò)程中,學(xué)生忽視了基本分析方法的總結(jié),將數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄當(dāng)作是實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果,而無(wú)法從探究物理量之間關(guān)系、檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和運(yùn)算是否合理的層次理解列表法在物理實(shí)驗(yàn)中的重要地位,在面對(duì)諸如2014年浙江高考理綜卷第21題這樣的試題時(shí),自然就無(wú)所適從了.
列表法的基礎(chǔ)性作用,其實(shí)在近年的實(shí)驗(yàn)試題中都有體現(xiàn),如2014年北京卷的實(shí)驗(yàn)題,在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的考查中,用列表法給出了6組數(shù)據(jù),再?gòu)膱D像法要求畫(huà)出U-I圖線.最后利用圖像計(jì)算出干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,也充分體現(xiàn)了列表法和圖像法的考查要求.2014年山東卷、上海卷、廣東卷等都很明顯地考查了學(xué)生對(duì)列表法與圖像法的應(yīng)用.
四、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)的建議
物理學(xué)發(fā)展的歷史證明正確的科學(xué)思想及由此產(chǎn)生的科學(xué)方法是科學(xué)研究的靈魂.無(wú)論課程改革如何推進(jìn),高考物理也不可能偏離物理實(shí)驗(yàn)的基本方法與思想.“移花接木、舊枝新芽”是近年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的明顯特點(diǎn),在試題形式有所創(chuàng)新,實(shí)驗(yàn)情境適當(dāng)變化的情況下,對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)方法和探究能力的考查是沒(méi)有改變的.
1.方法引領(lǐng),用科學(xué)方法指導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)
人教版高中物理必修1教材中,最后一部分是學(xué)生實(shí)驗(yàn),分為實(shí)驗(yàn)的重要性、怎樣做好物理實(shí)驗(yàn)、誤差與有效數(shù)字3節(jié).但由于各種原因,課本上的這一部分并沒(méi)有引起高中物理老師們的重視,甚至在浙江省物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)中,也沒(méi)有對(duì)這部分的課時(shí)安排與教學(xué)建議.要提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解,加強(qiáng)這一部分的教學(xué)是必要的.在必修1的學(xué)習(xí)完成后,結(jié)合一個(gè)學(xué)期中的實(shí)驗(yàn)案例,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)精神的教育、實(shí)驗(yàn)方法的總結(jié)指導(dǎo),不僅能讓學(xué)生從更科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)物理學(xué),也便于指導(dǎo)物理其他模塊中的實(shí)驗(yàn)教學(xué).
2.兩輪復(fù)習(xí),在總結(jié)與分項(xiàng)中提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果
在高三階段的物理復(fù)習(xí)中,常見(jiàn)的做法是按教材章節(jié)順序進(jìn)行第一輪復(fù)習(xí),再根據(jù)專題進(jìn)行第二輪或第三輪復(fù)習(xí),物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)也就分散到了各章節(jié)的復(fù)習(xí)中,物理實(shí)驗(yàn)變成了相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用與拓展. 在這樣的復(fù)習(xí)方式下,學(xué)生知識(shí)點(diǎn)得到了鞏固,但很難從實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的重要性來(lái)理解物理實(shí)驗(yàn)在高考試題中存在的必要性,利用實(shí)驗(yàn)的方法與思想來(lái)解決具體問(wèn)題的習(xí)慣更無(wú)從談起.因此,在高三復(fù)習(xí)中,可以將各個(gè)實(shí)驗(yàn)從具體的章節(jié)中分離出來(lái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法與分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)兩輪復(fù)習(xí)的方式,提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果.第一輪是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用與原理、基本物理實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的專題復(fù)習(xí),以提高學(xué)生物理測(cè)量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力,并掌握比較法、平均值法、列表法、圖像法等基本的實(shí)驗(yàn)基本方法,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的理解力.第二輪是具體的分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),將這些思想和方法應(yīng)用到對(duì)每一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中去,并通過(guò)練習(xí)強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)方法的掌握.
3.理性實(shí)驗(yàn),在操作與思考中提高實(shí)驗(yàn)技能
近年來(lái),浙江理綜高考對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的考查更為突出,高考實(shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過(guò)程的考查也很明顯.但一線教師常常有這樣的感嘆:“實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生分組動(dòng)手做過(guò)了,高考前還開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生再次動(dòng)手體驗(yàn)了,可在考試中,學(xué)生很多答案表現(xiàn)得跟沒(méi)做過(guò)實(shí)驗(yàn)一樣!”究其原因,學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力不可能通過(guò)重復(fù)訓(xùn)練來(lái)達(dá)到熟練掌握的目的.同時(shí),很多時(shí)候?qū)W生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的熱愛(ài)僅僅是對(duì)新鮮器材、新奇現(xiàn)象的好奇,在操作中只是機(jī)械地執(zhí)行老師發(fā)出的指令而已.從中我們也不難理解三年高中物理學(xué)習(xí)后,很多學(xué)生無(wú)法分辨出印在試卷上的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,甚至在完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)連線題時(shí)找不著滑動(dòng)變阻器的接線柱.因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)中理性的思考和分析是不可或缺的,在操作過(guò)程中,教師應(yīng)該留下更多的時(shí)間與空間讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,在探究的過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生利用基本原理與方法去分析與反思自己的操作,這樣才能真正提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能.
立足物理實(shí)驗(yàn)思想與方法,反觀2014年浙江高考物理實(shí)驗(yàn)題,試題既傳承了前些年浙江實(shí)驗(yàn)題重視學(xué)生體驗(yàn)的考查,更突出了科學(xué)方法應(yīng)用的考查,也是對(duì)高中物理教師的物理學(xué)科素養(yǎng)的一次檢驗(yàn),在教學(xué)與高考復(fù)習(xí)過(guò)程中,抓住物理實(shí)驗(yàn)方法的“靈魂”與“精髓”,才能更好地提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.endprint