彰显“求同存异” 渗透“核心素养”——评析2016年高考全国Ⅰ卷物理实验题

董友军，夏良英

(1.汕头市实验学校,广东 汕头 515041; 2.东莞中学 松山湖学校，广东 东莞 523808)



彰显“求同存异” 渗透“核心素养”
——评析2016年高考全国Ⅰ卷物理实验题

董友军1，夏良英2

(1.汕头市实验学校,广东 汕头 515041; 2.东莞中学 松山湖学校，广东 东莞 523808)

介绍了2016年高考I卷的时代背景，分析了2016年全国I卷实验题的试题特点:通过“求同”降低难度，通过“存异”考查能力，并把物理学“核心素养”渗透在实验题中，得出了物理实验教学的4点启发.

高考；实验题；物理观念

2016年全国Ⅰ卷具有2个特殊的时代背景：其一，新增广东省、福建省、安徽省、山东省使用全国Ⅰ卷，从而使用全国Ⅰ卷的省份由原来的6个变为10个省. 新增加的4个省，以前高考物理试题都是自主命题，试题题干简洁，若全国Ⅰ卷还保持以前风格，肯定对新加入省份的考生会造成影响，命题者不得不面对这个事实. 为了减少命题风险，全国Ⅰ卷必须做出相应调整，让选择全国Ⅰ卷的省份，高考能够平稳过渡，同时又利于选拔高校需要的人才. 其二，物理课程标准正在修订，新课程标准把课程目标从物理“三维目标”变为物理“核心素养”. 高考试题命题专家联系物理“核心素养”设计试题，这样有利于引导高中物理一线教师关注物理“核心素养”.

笔者分析了2016年全国Ⅰ卷物理实验题，发现试题具有鲜明的时代特色：彰显“求同存异”，渗透“核心素养”. “求同存异”是指2016年全国Ⅰ卷物理实验题，以教材和考纲为命题依据，但试题设计、考查方向与常见练习存在相异，着重考查学生的迁移能力和发散思维. 物理“核心素养”包括物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任. 物理观念是指物质观、运动观、能量观等；科学思维是指能正确使用物理思维方法，从定性和定量2个方面进行科学推理、找出规律、形成结论，具有批判思维，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新；实验探究是指具有科学探究意识，能发现问题、提出合理猜测，能设计实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息，具有合作与交流的意愿与能力，能准确表达、评估和反思实验探究过程与结果；科学态度与责任是指正确认识科学的本质，具有学习和研究物理的好奇心和求知欲，理解科学、技术、环境的关系，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感.

1 试题评析

原题1： 22．(5分)某同学用图1(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可使用的频率有20 Hz，30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图1(b)所示.

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算.

1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图1(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为

(a)实验装置

(b)纸带图1 2016年高考全国Ⅰ卷物理实验题题图

________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________．

2)已测得s1=8.89 cm，s2=9.50 cm，s3=10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%. 由此推算出f为________Hz．

评析：

1)“求同存异”

本题有“三同一异”，通过相同，减少题目陌生感，降低题目难度；通过相异，体现试题的创新意识，考查学生的迁移能力和逆向思维. 一同：全国Ⅰ卷实验题与教材和考纲规定的实验相同. 人教版物理必修2第7章第9节为“实验：验证机械能守恒定律”[1]，表明是学生实验，必须进行操作实践. 2016年考试大纲说明中，明确显示“实验6：验证机械能守恒定律”. 因为是教材的学生实验，也是考试大纲规定考查的实验，教师重点讲解，学生实践操作，习题经常出现，因此，学生看到题目有亲切感，减少了学生畏难情绪. 二同：高考实验题装置与教材相同. 人教版物理必修2第7章第9节实验装置如图2所示[1]，此题与高考实验题装置图非常相似，由于学生已经做过学生实验，看到实验装置图，很容易回忆起做实验时的情形，有利于学生顺利完成高考实验题. 这样的高考实验题，能有效调动一线的物理教师尽力去完成学生实验. 三同：高考实验题求速度的方法与人教版物理必修2第7章第9节求瞬时速度实验(如图3所示)相同. 只要学生按照教材要求，计算某点的瞬时速度，那么就一定可以正确解答此题. 一异：求电源频率. 实验操作、平时练习时，频率是作为已知量，经常求的是速度、加速度，而高考题，采用逆向思路，已知加速度，求解频率. 通过这一问的设置，能够起到有效分层、选拔人才的作用，同时也启发教师，在设计练习时，可以全方位变化，不要总是用相同的形式考查.

图2 验证机械能守恒定律的实验装置

图3 纸带

2)“核心素养”

考查机械能守恒定律，体现以“物理观念”选择高考实验题，通过考查，让学生具有能量观，用能量观分析问题、解决问题. 利用纸带求速度，定量验证机械能守恒定律，并从不同角度考查物理实验，通过求解电源频率，培养创新意识，从而形成严谨的“科学思维”.

原题2： 23．(10分)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警. 提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.

在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω．

1)在答题卡上(如图4所示)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.

2)在电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).

3)按照下列步骤调节此报警系统：

a.电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________.

b.将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________.

4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.

图4 报警系统原理电路待连线图

评析：

1)“求同存异”

本题有二同二异，通过相同，实现知识迁移，通过相异，应用新产品. 一同：高考实验题滑动变阻器处理方式与平时处理方式相同. 限流式连接，在开关接通前，滑动变阻器滑片应放在阻值最大处. 二同：高考实验题选取的实验方法与平时讲解实验方法相同. 本实验应用的等效替代法是高中物理电学实验常用的研究方法，学生对此种方法理解深刻，应用较多. 一异：本实验不是教材规定的学生实验，也不是考试说明规定的实验，而是根据已学知识，独立设计的创新实验. 二异：实验器材与平时实验不同，试题选取了热敏电阻和报警器，是平时不常见的实验器材.

2)“核心素养”

本实验为创新性实验，需要解读原理，设计方案，选择器材，并要完成实验步骤，进行数据处理，从而培养学生“实验探究”能力. 通过应用等效替代法，按照步骤调节报警系统，实现“科学思维”方法的迁移. 选取热敏电阻、报警器为实验器材，引导物理一线教师关注现代生活，应用现代科技，调动学生把现代科技成果用于日常生活，为生活安全服务，有利于培养学生的“科学态度与责任”，并激发学生研究物理的好奇心和求知欲.

2 教学启发

2.1 关注课程改革，更新教学理念

虽然物理新课标还没有正式颁布，但提倡的“核心素养”已经在网络和期刊上经常出现，作为一线物理教师，应紧跟时代步伐，主动了解新课标，用新理念指导教学. 高考物理试题，肩负着物理教学的导向作用，肯定会联系课程改革，体现新的教学理念，关注课程改革，就相当于紧跟高考题的出题方向，把握了高考题的出题规律，可以增加物理教学的针对性，从而提高物理教学的效率.

2．2 落实教材实验，重视实验方法

2016年力学实验与教材实验基本一致，只要学生做过此实验，在考试时就会比没有做过实验的学生答对率高. 在做教材实验时，除了要学生亲自动手操作外，教师在教学过程中还要重视实验中用到的方法，讲清方法的本质，引导学生用相同的实验方法完成不同的实验. 如等效替代法可测量电压表、电流表、多用电表的内阻，也可验证力的平行四边行定则；用纸带法可验证机械能守恒定律，也可验证牛顿第二定律，探究动能定理.

2.3 变换实验器材，应用现代科技

物理实验要与时俱进，时刻关注科技变化，应用新产品. 高考物理试题，为了引导学生关注现代科技，培养学生具有科学、技术、环境关联意识，在试题中必然会植入新产品. 若教师在教学过程，有意识地设计有新器材的实验，学生在高考时就会得心应手，稳定发挥. 如实验中引进光电门、传感器、电子秤等.

2.4 加强同量异构，培养发散思维

教学中，注重引导学生同量异构，即相同物理量用不同构想测量，培养学生的发散思维能力及创新意识. 如测量速度，可用速度公式测量，也可用圆周运动公式测量，还可用位移图像测量.

“凡事豫则立，不豫则废”，高考实验题担负选拔人才、指引实验教学方向的重任，总结高考实验题的规律，加强物理教学的针对性，从而提升一线教师的教学效率，减轻在校学生的学习压力.

[1] 人民教育出版社物理室． 物理(必修2)[M]. 3版.北京：人民教育出版社，2010：79-80．

[2] 董友军. 赏析测速方法，提高教学效率[J]. 物理教学，2015(12)：67-69.

[3] 刘大明，江秀梅. 电表读数总偏大(小)的原因分析与改进[J]. 物理实验，2015(10)26-28.

[4] 曾祥新，于海波. 应用双帧数视频分析法探究“自由落体运动”的加速度[J]. 物理实验，2015(9):26-28,41.

[责任编辑：尹冬梅]

Analyzing experimental questions in 2016 college entrance examination I

DONG You-jun1, XIA Liang-ying2

(1.Shantou Experimental School, Shantou 515041, China;2.Dongguan Middle School, Dongguan 523808, China)

The historical background of the 2016 college entrance examination I was introduced, and the characteristics of the experimental questions were analyzed. By seeking common ground to reduce difficulty while reserving the differences to distinguish the ability of students, the entrance examination permeated with the core literacy of physics. Based on the analysis, four enlightenments were obtained for physics experiment teaching.

college entrance examination; experimental questions; physical concept

2016-06-22

东莞市普通教育科研精品课题(No.jpkt15003)

董友军(1976-)，男，湖南衡阳人，汕头市实验学校一级教师，学士，从事中学物理教学工作.

基础教育

G633.7

A

1005-4642(2016)11-0041-04