从高考命题谈物理实验能力的培养

实验教学与仪器!""#年第!期#$
培养学生的实验能力，一直是中学物理教学大纲的重点要求之一。

然而，长期以来，由于高考物理实验试题的命题在考核实验能力方面有一定的难度，试题比较呆板，导致相当多的学校不重视实验教学。

随着高考物理试题的改革，实验试题命题日趋灵活多样，注重了对学生实验能力的考查，真正体现了“以能力立意命题”的宗旨。

!"注重实验现象，培养学生的观察能力。

观察能力是培养智能的基础。

学习物理，总是以对物理现象的观察入手，即先感知现象，继而“以物求理”，而学生总是习惯于课下记忆某些实验现象，而不善于实验时认真观察并探究发生原因，且对实验的观察往往是表层的、片面的，甚至错误的。

#%%%年的高考物理实验题对此进行了冲击。

例#&’#%%%年高考物理卷第#(题)用游标卡尺为*"分度的卡尺’测量值可准确到"&"!++)测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图#所示，可读出圆筒的内径为++。

分析：这里考查的是游标类仪器的使用和读数方法，具有普遍意义。

但有些教师对教
材的理解有些呆板。

教材中介绍的是准确度为"&#++的游标卡尺，这是为了初学时学生容易理解而安排的，然而实际测量中使用的往往是准确度为"&"!++或"&"*++的游标卡尺。

而大部分学生和教师只认"&#++的游标卡尺，对另两种精确度的游标卡尺置若罔闻，因而考生解题时不会进行有效观察，更谈不上灵活运用。

建议：教师在平时的实验教学中，要注重训练学生对实验现象、过程的观察，可以从以下几个方面做起：!激发观察兴趣。

学生的观察能力往往取决于有目的的教育训练，而兴趣是激发学生求知欲的起点。

因而教师要在“新”、“奇”上下苦功，为学生创立良好的环境，激发观察兴趣。

"教给观察方法。

在实验观察中，要注意引导学生运用多种观察方法，如顺序观察法、分步观察法、比较观察法、重点观察法等。

通过运用科学的观察方法，来提高观察的敏锐性和有效性。

#培养观察习惯，教师可利用课堂上有限的机会，有意识地让学生进行观察，使学生学会观察、勤于观察，逐步养成一个良好的观察习惯。

#"加强实验过程，培养学生的操作技能。

实验技能是一种习得能力，表现于迅速、精确、流畅和娴熟的身体运动之中。

这种技能一经学会，便不得遗忘，所以培养学生基本的操作技能能使学生终生受益。

尽管目前高考不能直接对实验操作技能进行考查，但近年来在卷面上通过笔试有较大程度的反映。

例!&’#%%%年高考物理卷第#%题)图!,’-)为测量电阻的电路，.!为待测电阻，.的阻值已知，./为保护电阻，电源0的电动势未知。

1
#
，1
!
均为单刀双掷开关，2为电流表，其内阻不计。

从高考命题谈物理实验能力的培养
张刚浙江省上虞市章镇中学’3#!343)
图#游标卡尺读数示意图
试题研究
%!&按图#’%(&所示的电路，在图#’%)&的实物图上连线。

%#&测量*!的步骤为：将+#向,闭合，+!向闭合，记下电流表读数-!。

再将+#向.闭合，+!向闭合，记下电流表读数-#。

计算*/的公式是*!0。

分析：题中的第%!&小题主要考查考生能否按电路图连接实物图的操作技能。

接线时，最容易出错的地方是两个单刀双向开关接线。

若平时学生在做电学实验时，对电路接线操作不熟悉或对单刀双向开关不甚了解，那么很难在较短时间内完成。

建议：要让学生获得良好的操作技能，教师要把握实验操作全过程，具体做法有：!对学生有效地指导和示范。

教师在实验课中特别要通过自己的正确的示范来培养学生的操作技能。

"重视操作情况反馈。

教师在学生实验时，要在各组间进行巡视，对学生的操作进行了解，抓住典型错误在全班讲解。

#养成熟练的操作技能。

实验技能的养成需要反复练习，教师应对实验进行设计，使学生既能反复练习，又不感到厌烦，从而达到熟练操作的程度。

!"重视实验设计，培养学生的创新能力。

随着高考试题的改革，对学生实验能力的要求越来越高，不仅要求掌握课本中的实验，而且要求会设计实验。

从近几年高考看，如"1年的“设计测定木块和斜面间动摩擦因数方案”、"2年全国卷第#$题中的“测定电阻*3值”等，都从实验设计角度考查了学生的创新
能力。

而今年浙江、江苏等地实行的“综合能力测试”也不例外。

例45%#$$$年高考理科综合能力测试第4!题&电阻*!，*#，*4连结成图4所示电路，放在一个箱中%虚框所示&，箱面上有三个接线柱6，7，8。

请用多用表和导线设计一个实验，通过在6，7，8的测量，确定各个电阻的阻值，要求写出实验步骤并用所测值表示电阻*
!
，*
#
，*
4。

分析：此题是测量与求值相结合的实验设计题，旨在考查学生根据题目要求设计出
实验方案，并求电阻*
!
，*
#
，*
4
的值。

这对于那些平时就不熟悉多用表使用及电路特点、缺乏实验主动性和创造性的学生很难下手。

建议：实验设计能力是一种较高要求的能力，这与学生的探索精神与创新能力结合在一起，能最大限度地培养学生的动手能力、自学能力和创造力。

因而广大物理教师应积极探索一条以创新为主的实验教学路子，培养学生的实验设计能力。

可探索的方法有：!加强改进型实验设计，培养学生的分析能力。

在学过基本知识，按照书本提出的方法进行分组实验后，分析存在的问题，学生设计新的实验方法，以培养学生对基本理论的理解和分析能力。

"注重验证型实验设计，培养学生的应用能力。

在学习基础知识和基本规律之后，为验证某一规律，提出设计题目让学生自己进行实验设计。

例如，学了力的合成与分解后，从理论上已认识到分力可大于合力，然后让学生设计实验验证这一结论，从而培养学生对物理规律的应用能力。

#尝试发现型实验设%下转第#!页&
图#测量电阻电路图及实物示意图
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4
678
图4测量电阻电路图
培养皿
发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的百分比
"!$%&’(无
无
"&)
%#)*#)
++)"##)
蔗糖溶液,-./012
#3!#3$#3%#3&#3’#3(#3*,上接第"+页2计，培养学生的创造能力。

让学生在学习和生活中能够对观察到的物理现象提出问题，并能够主动地去设计实验解决问题。

例如，处在电场中的导体，用手触摸一下，导体电势为零，这个问题不易理解，若让学生发现这个问题，并去设计方案来解决，那么不管这个方案是否能成功，均能很好地培养学生的创造能力。

’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’为4管的对照，使实验更严密科学。

本题如果没有设计第一步，要注意设计对照组，对照组其余条件一定要和实验组相同，以排除实验中的干扰因素。

过程性实验还要对现象加以记录，对结果加以评价。

我们不妨再来看一题。

例$3某校生物课外科技活动小组进行人工孵卵实验，同时孵化出蝌蚪多条，现提供玻璃缸两只、甲状腺激素制剂少量，池水及蝌蚪饲料适量，请设计一个实验，说明甲状腺激素具有促进幼小动物发育的作用。

解析：本题考查对甲状腺激素功能的相关知识的理解和应用，以及设计实验的严密性和规范性。

其实验步骤为：
,"2给两个玻璃缸分别贴上标签甲、乙，分别放入等量的池水、蝌蚪饲料及同时孵化出的相同数量的蝌蚪。

,!2在甲缸中加入少量甲状腺激素制剂，乙缸则不加，作为对照。

,$2每天观察并作好记录，如果甲缸中的蝌蚪先变成小型青蛙，而乙缸中的蝌蚪发育成小型青蛙需较长时间，这样说明甲状腺激素能促进动物的发育。

$设计实验改进方法
此类试题主要考查学生对实验设计的严
密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导解决问题的思想方法，进一步培养学生的科学素质和科学能力。

例%3有人设计了一个实验来证明光合作用需要二氧化碳，他在两支试管里装入蓝色的565溶液,这种溶液在酸性条件下呈黄色，
碱性条件下呈蓝色2，向管内吹入二氧化碳，溶液都变为黄色，在一号管内加入绿色水草，放在阳光下，二号管内也加入绿色水草，用黑纸包起来，一小时后发现一号管内565溶液变蓝，二号管内液体仍呈黄色。

因此，他认为这个实验可以证明光合作用需要二氧化碳。

有人认为这个实验不够严密。

你认为如何在上述实验装置的基础上加以改进，就可以使实
验更加严密地说明光合作用需要二氧化碳。

解析：根据分析，本实验缺少对照实验，因此可增加"支黄色565溶液的试管，不放水草，但是给予光照，以排除565遇光变色的可能。

例&3引起&#)左右细胞发生初始质壁
分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度，为了测定洋葱表皮细胞等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别,等量2依次放入下面各组溶液中，并记录结果，如表"所示。

表"
实验记录结果
,"2该洋葱表皮细胞的等渗浓度为。

,!2如果再给你%组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞等渗深度的方法。

解析：这类试题并不以实验能力为直接的考查目的，而是以实验作为问题情境，将实验的思想方法渗透到试题之中。

根据题设条件可知该洋葱表皮细胞等渗浓度为#3&7#3’-./01之间。

如何设计一个更精确的测定方法，从题中设计思路推知，可采用通过缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度，来加以测定，因此可分别配制浓度为#3&!-./01、#3&%-./01、#3&’-./01、#3&*-./01的%组蔗糖溶液进行类似的实验。

或先配制浓度为#3&&-./01的蔗糖溶液进行实验，如果发生初始质壁分离的超过&#)，则再配制#3&$-./01蔗糖溶液，如果没有达到&#)，则再配制#3&*-./01蔗糖溶液……依次类推，先后进行%次实验操作。