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物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)的研究和發(fā)展都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。因此，在物理的教學(xué)過(guò)程中，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)，進(jìn)而培養(yǎng)和提升學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。此外，實(shí)驗(yàn)還有利于學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)世界觀。鑒于此，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰��?duì)于學(xué)生的綜合素質(zhì)和未來(lái)發(fā)展具有重要意義。高考《考試說(shuō)明》把“實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α弊鳛橐豁?xiàng)能力考查項(xiàng)目，所占學(xué)科比例約為13%�？v觀近幾年的高考試卷，無(wú)論是物理單科卷，還是理科綜合卷，舊課程卷還是新課程卷，也無(wú)論是全國(guó)統(tǒng)一試卷，還是各省市的地方試卷，對(duì)實(shí)驗(yàn)題的考查都幾乎是選擇了“電路實(shí)驗(yàn)”。為何高考物理實(shí)驗(yàn)考查如此青睞電路實(shí)驗(yàn)？筆者以為主要有以下三個(gè)原因。

一、高考實(shí)驗(yàn)考查的目標(biāo)要求

《考試說(shuō)明》明確指出：教學(xué)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)有助于加深學(xué)生對(duì)自然科學(xué)概念、原理和規(guī)律的了解，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神；實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ彩强忌鷮��?lái)從事科學(xué)研究的基礎(chǔ)。并把“設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力”作為五大能力要求之一，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榘�括�?/p>

(1)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。包括理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙�求，了解材料、用具的用途和使用方法，掌握�?shí)驗(yàn)方法步驟，會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和使用實(shí)驗(yàn)儀器，會(huì)處理實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題，會(huì)觀察、分析和解釋實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

(2)能根據(jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。

從上述要求可以看出高考對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查，不僅包括實(shí)驗(yàn)操作技能和處理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，還包括思辨性的假設(shè)和猜想、邏輯性的分析和論證、準(zhǔn)確性的測(cè)量和記錄、嚴(yán)密性的推理和清晰科學(xué)的表達(dá)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力的考查。而具備這種全方位、多功能考查內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)題，必然是高考的首選。

二、《考試說(shuō)明》的“實(shí)驗(yàn)知識(shí)內(nèi)容”

在2005年《考試說(shuō)明》物理科“知識(shí)內(nèi)容表（新課程）”的131個(gè)知識(shí)點(diǎn)中，實(shí)驗(yàn)有19個(gè)，占14.5%，這與實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)約占15%的比例相吻合。實(shí)驗(yàn)考查的“內(nèi)容和說(shuō)明”如表1。

表1

從表中不難看出：

(1)在高考考查的19個(gè)實(shí)驗(yàn)中，涉及電路的實(shí)驗(yàn)有5個(gè)，占26.3%，它們分別是測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）、描繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn)、把電流表改裝為電壓表、用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻、用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。這些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)思想等方面具有內(nèi)在的統(tǒng)一性。

(2)從“說(shuō)明”中可以看出，實(shí)驗(yàn)考查要求會(huì)使用的儀器主要有13個(gè)，其中刻度尺、天平、彈簧秤、溫度表等的使用，已在初中進(jìn)行系統(tǒng)、重點(diǎn)的學(xué)習(xí)和考查，而與電路實(shí)驗(yàn)相關(guān)的器材有電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、螺旋測(cè)微器等，占38.5%；此外，電路實(shí)驗(yàn)還凸顯對(duì)誤差問(wèn)題的分析和研究，主要涉及儀器的選擇、電路的組裝、數(shù)據(jù)的讀取和處理等，這也使試題更具探究性和時(shí)代性，強(qiáng)化了試題的選拔性功能�？梢�(jiàn)，高考選擇電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查，能最大限度地覆蓋《考試說(shuō)明》中給定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)，最大限度地滿(mǎn)足“說(shuō)明”中所強(qiáng)調(diào)的相關(guān)要求。

三、電路實(shí)驗(yàn)的特征和考查功能

眾所周知，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)。通過(guò)觀察、測(cè)量和有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)去認(rèn)識(shí)自然、發(fā)現(xiàn)自然的規(guī)律，驗(yàn)證猜想和假設(shè)，并進(jìn)行再創(chuàng)造，是科學(xué)工作者的基本素養(yǎng)。由于高考自身的局限性，高考物理力圖通過(guò)筆試的形式，鑒別考生是否具有實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷和體驗(yàn)，是否具有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基本素養(yǎng)。鑒于此，高考著重考查《考試說(shuō)明》中給定實(shí)驗(yàn)的原理、方法和器材重新組合的新實(shí)驗(yàn)，力求編制開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性較強(qiáng)的試題，以測(cè)試考生獨(dú)立解決新問(wèn)題的能力和“遷移”能力。而電路實(shí)驗(yàn)題所具有的一系列特征，較好地體現(xiàn)了高考實(shí)驗(yàn)的考查功能。

1.設(shè)計(jì)性

設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)，是讓考生根據(jù)掌握的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)和完成新的實(shí)驗(yàn)，它包含著新內(nèi)容、新方案、新視角等諸多側(cè)面。電路實(shí)驗(yàn)中，除伏安法、多用電表法以外，還有電橋法、雙電阻法、單電阻法、等效替代法和半偏法等，各種方法均具有相應(yīng)的科學(xué)性、簡(jiǎn)捷性、精確性和便利性。例如2003年全國(guó)高考理綜試卷的實(shí)驗(yàn)題（題略），第1小題屬于電路的設(shè)計(jì)，涉及伏安法電路（外接法和內(nèi)接法）和滑動(dòng)變阻器電路（分壓器和限流器）；第2小題屬于數(shù)據(jù)處理的方案設(shè)計(jì)，涉及實(shí)驗(yàn)誤差、數(shù)據(jù)的取舍、描點(diǎn)作圖和圖像的物理意義。

2.探究性

這是更高的思維活動(dòng)層次，主要是考查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問(wèn)題的能力，以及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。電路實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，如電表（量程）的選擇、電表的調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)、伏安法電路的“外接法”“內(nèi)接法”和“試接法”；滑動(dòng)變阻器電路的分壓器和限流器、電表的改裝、電路的組合和數(shù)據(jù)處理、誤差分析等。在實(shí)驗(yàn)方法上又涉及類(lèi)比法、逆向思維法、綜合法等，這為探究性實(shí)驗(yàn)題提供了廣闊的空間和豐厚的素材。例如1998年全國(guó)高考物理試卷實(shí)驗(yàn)題（題略）第2小題中設(shè)定電流表每個(gè)分度表示的電流值未知，但指針偏轉(zhuǎn)的角度與通過(guò)的電流成正比，求測(cè)未知電阻Rx的值。這種新情境給人的初步感覺(jué)是“電路中的電流無(wú)法測(cè)量”，但據(jù)題設(shè)令I(lǐng)=kα，帶入第1小題的結(jié)果（表達(dá)式），即可得到未知電阻Rx的值；再如2000年全國(guó)高考物理試卷的實(shí)驗(yàn)題（題略），要求測(cè)量電流表的內(nèi)電阻，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精確度，并能測(cè)出多組數(shù)據(jù)。本題涉及實(shí)驗(yàn)器材的選擇（量程選擇）和電路的組裝（電路圖），還要求寫(xiě)出待測(cè)電阻的表達(dá)式（分析和計(jì)算）。而實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，如圖1a，充分體現(xiàn)了電路實(shí)驗(yàn)的探究性。

3.靈活性

在以上的敘述中我們知道，電路實(shí)驗(yàn)具備的考點(diǎn)非常多，包含的物理學(xué)思想和實(shí)驗(yàn)方法也十分豐富，無(wú)論是考查實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理，還是考電路設(shè)計(jì)、誤差分析，甚至是考綜合、探究和創(chuàng)新的能力，都可以在電路實(shí)驗(yàn)中找到最佳的落腳點(diǎn)，設(shè)計(jì)出富有新意的、符合新課程理念和時(shí)代特征的開(kāi)放性試題。近幾年的全國(guó)統(tǒng)一高考和各地市單獨(dú)考試的物理實(shí)驗(yàn)試題，幾乎都是以電路實(shí)驗(yàn)為主要考查點(diǎn)，考查的內(nèi)容、形式和要求各具特色、精彩紛呈。如2000年全國(guó)統(tǒng)一高考理綜試卷的實(shí)驗(yàn)題（題略），是要求測(cè)量出“黑箱”中的電阻的阻值，如圖1b。本題的解法很多，但不同的操作方法，導(dǎo)致解題的難易程度不同，其中比較簡(jiǎn)捷的方法是“靈活地應(yīng)用導(dǎo)線(xiàn)短接電路”進(jìn)行測(cè)量（解法略）。

圖1

4.思想性

這是高考試題的靈魂所在。物理學(xué)的思想方法是辯證的思維方法，具有直觀的、邏輯的、想象的和美的特質(zhì)。電路實(shí)驗(yàn)彰顯了物理學(xué)的思想方法和實(shí)驗(yàn)特征，能夠最優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)高考實(shí)驗(yàn)的考查功能。例如2004年全國(guó)統(tǒng)一高考理綜試卷的實(shí)驗(yàn)題（題略），就綜合地考查了如下豐厚的物理學(xué)思想。

(1)“遷移”和“回歸”思想。題中給定的量程為150mV的電壓表，其實(shí)就等效于靈敏電流計(jì)G，可以充當(dāng)“表頭”，這樣就自然回歸為“電流表的改裝”，即由表頭并聯(lián)分流電阻而成。雖然《考試說(shuō)明》中只要求掌握“把電流表改裝為電壓表”實(shí)驗(yàn)，但這兩種電表的改裝在實(shí)驗(yàn)原理、器材和方法上如出一轍。

(2)發(fā)散思維。試題中給定了電壓表內(nèi)阻測(cè)量的電路圖，要求作出對(duì)改裝后的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路圖。比較兩個(gè)電路圖可知：二者有變和不變之分??變化的是題圖中滑動(dòng)變阻器的“分壓器電路”變化為答案的“限流器電路”；不變的是改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表的串聯(lián)方式（電流相等）。

(3)求異思維。本題在考查中盡量回避已學(xué)過(guò)的現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)，要求考生在遷移、回歸和發(fā)散的思維過(guò)程中“見(jiàn)異求同，見(jiàn)同求異”，找尋改裝電流表和改裝電壓表在理論上和實(shí)驗(yàn)操作上的異同點(diǎn)，從而完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和問(wèn)題的解決。

總之，電路實(shí)驗(yàn)由于具備開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性、探究性、靈活性和思想性等多個(gè)維度的考查功能，能凸顯新課程的基本理念，符合高考的選拔性需要，因而備受高考的青睞。在平時(shí)的教學(xué)和復(fù)習(xí)中，理應(yīng)以電路實(shí)驗(yàn)為突破口，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮�理、�?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和條件控制、實(shí)驗(yàn)儀器的使用和維護(hù)、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐和訓(xùn)練，努力培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。只有這樣，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變，才能進(jìn)行創(chuàng)造，才能在高考選拔中應(yīng)付自如。