靜守核心素養 動升關鍵能力①
——2018年全國Ⅰ卷物理實驗題評析

(1. 廣東省佛山市順德區容山中學，廣東 佛山 528303； 2. 河北省唐山市灤南縣第一中學，河北 唐山 063500)

靜為靜止，意為不變，即通過高考實驗題的不變性，促使教學堅守物理學科核心素養。動為運動，意為變化，即通過高考實驗題的變化性，引導教學，提升學生關鍵能力。2018年全國Ⅰ卷物理實驗題總有兩題，分別為第22題力學實驗題和第23題的電學實驗題。

1 力學實驗題評析

1.1 原題呈現

如圖1(a)所示，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標尺由游標和主尺構成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標刻度線準確對齊的裝置，簡化為圖中的指針。

圖1

現要測量圖(a)中彈簧的勁度系數。當托盤內沒有砝碼時，移動游標，使其零刻度線對準指針，此時標尺讀數為1.950cm；當托盤內放有質量為0.100kg的砝碼時，移動游標，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數如圖(b)所示，其讀數為cm。當地的重力加速度大小為9.80m/s2，此彈簧的勁度系數為N/m(保留3位有效數字)。

1.2.1 實驗來源

本題源于2018年物理考試大綱中規定的實驗:探究彈力和彈簧伸長的關系。在命制高考題時，把原實驗演變為應用彈力和彈簧伸長的關系求彈簧的勁度系數。

1.2.2 修改建議

(1) 儀器名稱表述不規范:本題考查“游標卡尺”的原理，卻在題目中使用不規范的“標尺”“游標”表述，增加了學生理解題意的難度，干擾了試題考查的目標。人教版物理選修3-1分別用“游標卡尺”“游標尺”表述。根據百度百科的解釋，所謂“標尺”是指“光學計量儀器的長度標準，它廣泛應用于測量長度的儀器中，如工具顯微鏡、測長儀、測量機等”，“標尺”與“游標卡尺”的讀數原理不同。希望在以后的高考題中，最好使用教材中的規范名稱。

(2) 狀態表述不嚴謹:本題有兩處表述“使其零刻度線對準指針”，卻沒有交代清楚“零刻度線對準指針”時是處于靜止狀態還是運動狀態。因為在托盤加入砝碼后，指針是處于變速運動狀態，只有在“靜止狀態”時，“零刻度線對準指針”才會有“二力平衡”。作為高考題應該表述嚴謹，符合物理邏輯，正確表述為:使其零刻度線對準靜止時的指針。

1.2.3 從核心素養視角評析

本題考查了物理觀念，主要考查運動與相互作用觀念；也考查了基礎技能：正確使用儀器，主要考查游標卡尺的讀數。

1.2.4 從關鍵能力視角評析

本題主要考查關鍵能力中的思維能力。思維是信息加工的高級認知過程，而不是機械記憶的低級認知過程，思維能力包括邏輯推理、信息加工等能力。雖然學生已經掌握了游標卡尺的讀數規則，但本實驗需要的“彈簧伸長的長度x”卻不是游標卡尺的直接讀數，而是需要學生對題目進行“信息加工”，用第二次的讀數減去第一次的讀數才可以得到“彈簧伸長的長度x”。要得出彈簧所受彈力等于砝碼所受重力，題目也沒有直接給出，而是需要經過邏輯推理。

2 電學實驗題評析

2.1 原題呈現

某實驗小組利用如圖2(a)所示的電路探究在25℃～80℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V，內阻可忽略)；電壓表(量程150mV)；定值電阻R0(阻值20.0Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9Ω)；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2。

圖2

實驗時，先按圖2(a)連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將S2與1端接通，閉合S1，調節R1的滑片位置，使電壓表讀數為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節R2，使電壓表讀數仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數據見表1。

表1

回答下列問題:

(1) 在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應移動到(填“a”或“b”)端；

(2) 在圖(b)的坐標紙上補齊數據表中所給數據點，并做出R2-t曲線；

(3) 由圖(b)可得到RT在25℃～80℃范圍內的溫度特性。當t=44.0℃時，可得RT=Ω；

(4) 將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數如圖(c)所示，該讀數為Ω，則手心溫度為℃。

2.2 電學實驗題評析

2.2.1 實驗來源

本實驗源于2018年物理考試大綱中規定的實驗:描繪小電珠的伏安特性曲線。在命制高考題時，把小電珠換成了熱敏電阻，把伏安特性曲線換成了電阻溫度特性曲線。不過，筆者查閱人教版初中和高中物理教材，找不到“電阻箱”相關知識介紹，只是在2018年物理考試大綱實驗說明中出現了“電阻箱”三個字。

2.2.2 修改建議

圖3

電阻箱上的刻度標注不真實。盡管在初中和高中物理教材中沒有電阻箱的相關內容，但由于在考試大綱中有提到電阻箱，所以在一線教學中，物理教師都會安排學生使用或觀察電阻箱，且在平時的練習中也會經?？疾殡娮柘?，學生對旋轉式電阻箱的原理和讀數還是比較熟悉的。學生接觸到實驗室的旋轉式電阻箱如圖3所示，電阻箱上旋鈕刻度是按照逆時針變大，而本題電阻箱的刻度序數是按照順時針變大，雖然不影響電阻箱讀數，但與真實的電阻箱不符。

2.2.3 從核心素養視角評析

本題主要考查物理觀念中的物質觀、運動觀，考查了電阻箱的正確讀數、滑動變阻器的規范使用以及平滑曲線的正確描繪等基本技能。

2.2.4 從關鍵能力視角評析

本題是一道創新實驗題，主要考查關鍵能力中的創新能力。創新能力是指用已經掌握的知識、方法去解決新問題的能力，它在認知能力譜系中屬于高階認知能力。本題考查學生對“電阻定律”“部分電路歐姆定律”“閉合電路歐姆定律”的理解以及對“作圖法”“等效替代法”的應用，通過解答相關問題，有利于提升學生的實驗能力和創新能力。

3 教學啟示

3.1 基礎知識、技能的掌握是培養實驗能力的前提

在實驗教學中，掌握扎實的物理知識，有利于理解實驗原理；習得通用的科學方法，有利于創新實驗設計；正確掌握儀器的使用技能，有利于提升動手能力。

3.2 實驗教學是提升關鍵能力的有效途徑

在實驗教學中，在教學方式上需要采用啟發式、探究式、討論式、參與式，在學習方式上需要采用發現式、合作式。啟發式、探究式教學直接對應的是創新能力的培養；討論式、參與式教學直接對應的是合作能力的培養。發現式學習對應創新能力的培養，合作式學習對應合作能力的培養。

3.3 拓展大綱實驗是培養學生實驗能力的關鍵

上述的兩個實驗題都是對考試大綱規定實驗的拓展，源于教材，而又超越教材。根據大綱實驗進行拓展，可以做到有的放矢，精準教學，從而減少知識的簡單重復，避免題海戰術。因此，拓展大綱實驗，是培養學生實驗能力的關鍵。

年年實驗曾相似，歲歲設計卻不同。通過分析實驗內涵、明白實驗方法、熟悉實驗儀器，不僅可以培養學生實驗能力，也有利于提升教師的教學效果。