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依据“学业质量水平”逐级突破2023年广东高考物理实验试题分析及教学建议董友军（广东省广州市教育研究院东部分院，5 10 7 0 0)摘要：高中物理学业质量水平是高考命题的重要依据，自然也是分析高考试题以及指导具体教学的依据。以普通高中物理课程标准（2 0 17 年版2 0 2 0 年修订）中相关的学业质量水平为依据，分析2 0 2 3年广东高考物理实验试题，并进一步提出教学建议：以器材为基础，以方法为重点，以原理为主线，以综合为思路。关键词：高考物理；学业质量水平；实验试题；实验教学“高中物理学业质量分五级水平，既是指导学生自主学习和评价、教师开展日常教学设计、命题和评价的重要依据，也是高中学业水平考试命题的重要依据。1“学业质量水平”自然也成为我们分析高考试题以及指导具体教学的依据。本文以普通高中物理课程标准（2 0 17 年版2 0 2 0 年修订）（以下简称“高中课标)中相关的学业质量水平为依据，分析2 0 2 3年广东高考物理实验试题“考形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取什么”和“如何考”，并进一步提出教学建和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，议一一“教什么”和“如何教”。一、学业质量水平描述根据问题情境的复杂程度、知识和技能的结构化程度、思维方式或价值观念的综合程度等，高中物理学业质量划分为五级水平。每一级水平皆包含物理学科核心素养的四个方面，主要表现为学生在不同复杂程度情境中运用重要概念、思维、方法和观念等解决问题的关键特征。2 高考物理实验试题，主要考查学生科学探究方面的物理学科核心素养。所谓“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、*本文系广东教育学会“十四五”教育科研规划重点课题“基于学习进阶的高中物理教学设计实践研究”（编号：GDESH14002)的阶段性研究成果。热点透视31以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力3，主要包括问题、证据、解释、交流等要素4 。在高中课标描述5 的基础上，我们可以析出“科学探究”五级水平的具体描述(详见表1)。二、广东高考物理实验试题分析2023年广东高考物理实验试题共2 道，分别为光学实验试题和电学实验试题。试题（为了便于指代，本文将需要完成的题空进行编号及分析如下：（一）光学实验试题及分析(2023年广东高考物理试卷第11题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：(1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。（2）激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。水平具有问题意识；能在他人指导下使用所学的简单的器材收集数据；能对数据进行初步整理；具有与他人交流成果、讨论问题的意识能观察物理现象，提出物理问题；能根据已有的科学探究方案，使用所学的基本的器材获得数据；2能对数据进行整理，得到初步的结论；能撰写简单的报告，陈述科学探究过程和结果能分析物理现象，提出可探究的物理问题，作出初步的猜想；能在他人帮助下制订科学探究方案，3使用基本的器材获得数据；能分析数据，发现特点，形成结论，尝试用已有的物理知识进行解释；能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流科学探究过程和结果能分析相关事实或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，作出有依据的假设；能制订科学探4究方案，选用合适的器材获得数据；能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有物理知识作出解释；能撰写完整的实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假设；能制订有一定新意的科学探究方案，灵活选用合适的器材获得数据；能用多种方法分析数据，发现规律，形成合5理的结论，用已有物理知识作出科学解释；能撰写完整规范的科学探究报告，交流、反思科学探究过程与结果移走玻璃砖。在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与e面的边界交于P点，如图1所示。eNOPd,用刻度尺测量PM和OM的长度di和d。PM 的示数如图2 所示，di为(1.1)_cm。测得 d为 3.4 0 cm。P0cm(3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折表1“科学探究”学业质量水平描述质量描述玻璃砖M一激光笔Q图1M12图232教育研究与评论中学教育教学/2 0 2 3年8 月射率的表达式n一（1.2）。由测得的数据可得折射率n为（1.3）_（结果保留3位有效数字）。（4）相对误差的计算式为=测量值=真实值10 0%。为了减小dl、d.测真实值量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角（1.4）。题空1.1为用刻度尺测量PM的长度。根据刻度尺的测量方法，由图2 可以读出di为2.2 5 cm。要正确解答本题空，学生需要掌握刻度尺的测量方法，即“能根据已有的科学探究方案，使用基本的器材获得数据”，属于水平2。题空1.2 为用题目所给出的已测量的物理量写出折射率的表达式。先在图1中画上法线，得到入射角i和折射角r，再根据角度关系和三角函数关系可得 sin i=兴、drsinr=fM，然后根据折射率的公式n=d2d2出玻璃砖折射率的表达式n一要正确解d。答本题空，学生不仅需要记住并理解折射率公式，还要掌握三角函数关系相关数学知识，以及根据图形位置推出角度关系，即“能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释”,属于水平4。题空1.3为用测得的数据计算出折射率。由题空1.1可得di=2.25cm,d=3.40 cm,代人题空 1.2 的结果 一中,并根据“结果保留3位有效数字”的要求，可得折射率n为1.5 1。要正确解答本题空，学生需要正确求解题空1.1和题空1.2,还要正确进行数学计算，并掌握保留有效数字的方法，即“能分析数据，发现特点，形成结论，尝试用已有的物理知识进行解释”,属于水平3。题空1.4 为“要减小di、d z 测量的相对误差，如何改变入射角”。根据题目提供的相对误差计算公式一测量值一真实值、直10 0%，真实值要减小d1、d z 测量的相对误差,就要增加d1、d 2 测量的“真实值”。通过作图可知，激光在M点入射时应尽量使入射角小一些。要正确解答本题空，学生需要理解题目提供的相对误差计算式，需要弄清入射角与di、d 2 长度的关系，即“能用多种方法分析数据，发现规律,形成合理的结论，用已有的物理知识进行科学解释”，属于水平5。（二）电学实验试题及分析（2 0 2 3年广东高考物理试卷第12 题）某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源E（电动势恒定，内阻可忽略）；毫安表m（量程15 mA，内阻可忽略)；电阻R（阻值5 0 0 Q）R 2（阻值5 0 0 2）、R（阻值6 0 0 Q)和R4（阻值2 0 0 Q)；开关Si和S2；sini，可以写sinrdi装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。(1)电路连接图3为实验原理图。在下页图4 的实物图中，已正确连接了部分电路，只有R4一端的导线还未连接，该导线应接到R3的（2.1)(填“左”或“右”)端接线柱。电极板样品池R2ES（2）盐水电导率和温度的测量测量并记录样品池内壁的长宽高。在样品池中注满待测盐水。闭合开关S1，（2.2）开关S2，毫安nARs,R图3K热点透视33平4。题空2.3和题空2.5 为求流过样品池的R4电流大小。由题空2.2 的解答结果可知,第样品池RRES,图4表的示数为10.0 mA，记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流I1为(2.3)_mA。（2.4）开关S2，毫安表的示数为15.0mA，记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流I2为（2.5）mA。断开开关Si，测量并记录盐水的温度。（3）根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为（2.6）_ 2,进而可求得该温度时待测盐水的电导率。题空2.1为把原理图转换为实物图。要使R4与毫安表和R3并联，该导线应接到R3的右端接线柱。要正确解答本题空，学生需要了解电路基本的连接方式一一串联和并联，即“能根据已有的科学探究方案，使用基本的器材获得数据”，属于水平2。题空2.2 和题空2.4 为判断开关S2是闭合还是断开。结合两次毫安表的示数分别为15.0mA和10.0 mA，根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律，可得第步中电路的总电阻小于第步中电路的总电阻，再由串联与并联的电阻关系，说明第步中开关Sz是闭合的、第步中开关S2是断开的。要正确解答本题空，学生需要根据题目中的数据关系，运用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律，以及串联、并联的电阻大小关系，即“能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释”，属于水步中开关S2断开，由部分电路欧姆定律和串并联电路关系得 I-LrR+L=S,RR440.0mA。由题空2.4 的解答结果可知,第步中开关S2闭合，由部分电路欧姆定律和串并联电路关系得I2=LmAR+ImA2=R460.0mA。要正确解答本题空，学生需要运用部分电路欧姆定律，以及串联、并联电路关系，即“能分析数据，发现特点，形成结论，尝试用已有的物理知识进行解释”，属于水平3。题空2.6 为求待测盐水的电阻大小。根据题空2.2 和题空2.3的解答结果，由闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路关系得E=IR十ImAiR3十IR。根据题空2.4 和题空2.5 的解答结果，由闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路关系得E=I2R2十ImA2R：十IzR。根据以上两式，可得样品池两电极板间待测盐水的电阻R为10 0 Q。要正确解答本题空，学生需要正确解答题空2.2、题空2.3、题空2.4、题空2.5，还要运用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律，以及串联、并联电路关系，即“能用多种方法分析数据，发现规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行科学解释”，属于水平5。两道实验题题空，没有考查水平1的题空，可能是因为水平1要求太低，不适合在选拔性考试中出现；难度呈现进阶趋势，即首问都比较简单（为水平2），末问都比较复杂（为水平5）。并且，题空之间存在关联，如题空1.3与题空1.1、题空1.2 相关联，题空2.6与题空2.2、题空2.3、题空2.4、题空2.5 相关联。只要关联处出现错误，就会导致后续34教育研究与评论中学教育教学/2 0 2 3年8 月设问解答出错，无形中增大了题目的出错率。三、教学建议高中课标指出，不同（学业质量）水平之间具有由低到高逐渐递进的关系6 ,高考物理实验试题也呈现了逐级考查的特点。这启发我们在高中物理实验教学中，应依据学业质量水平，带领学生以器材为基础、以方法为重点、以原理为主线、以综合为思路，逐级突破。（一）以器材为基础器材是指常用的实验器材，如长度测量器材包括刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等，时间测量器材包括时钟、秒表、电磁打点计时器、电火花计时器等，质量测量器材包括天平、杆秤等，电学量测量器材包括电流表、电压表、电阻箱、多用电表等。以器材为基础，是指要掌握器材基本的测量原理、使用方法、读数规则等。例如，人教版高中物理必修第一册“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验教学，教师引导学生以刻度尺、电磁打点计时器为基础，重视刻度尺读数规则：刻度尺数值单位是cm；最小分度值是1mm；小于1mm要分成十等份去估读。这样，当学生遇到如题空1.1这样涉及刻度尺读数的问题时，就能快速、准确得到读数。（二）以方法为重点方法是指解决物理问题的方式和办法。方法包括学科方法和思维方法：学科方法属于强认知方法，体现学科特点，可迁移性弱；思维方法属于弱认知方法，贯穿各门学科，可迁移性强。7 以方法为重点，是指方法处于解决实验问题的中心位置（如图5 所示）：自然现象通过方法得到物理知识，物理知识通过方法得到函数关系，函数关系通过方法得到拓展应用，方法把自然现象、物理知识、函数关系、拓展应用联系起来。自然现象物理方法知识拓展应用图5例如，人教版高中物理必修第三册“电池电动势和内阻的测量”实验教学，教师引导学生关注部分电路规律法、闭合电路规律法、串联电路规律法、并联电路规律法。这样，当学生遇到题空2.3这样的问题时，通过方法迁移，就可以比较自如地得到答案。（三）以原理为主线原理是指实验原理，常为物理公式。以原理为主线，是指原理贯穿实验的始终，即用原理去挑选器材、用原理去安排顺序、用原理去处理数据、用原理去分析误差、用原理去设计创新等。原理既是实验设计的出发点，也是解决问题的归宿。例如，人教版高中物理选择性必修第一册“测量玻璃的折射率”实验教学，教师先在黑板上板书实验原理一一折射率公式n=sini，再引导学生思考：通过公式中的n，可以sin选择实验器材为透明玻璃；通过sin0=，若令c=1,则sinQ=a,从而不要用量角器测量角度i、r，只要用刻度尺测量角度对边长度即可，且简化了数据处理；通过儿一，,这Sin，还可以分析测量误差是偏大还是偏小。学生找到了实验原理，就找到了解题路径，实验试题无论怎么设问（如题空1.2），只要从原理上去思考，就能够轻松找到解题方法。函数关系热点透视35表2 各种电路中物理量之间的关系电路分类电压、电流、电阻、电热、电功、电功率关系部分电路U=IR,R=p号、W=UIt、Q=I R t、P输=UI、P发热=IR连通方式E闭合电路E=U+U外、U=Ir、I=R+r,P电动=EI串联电路U=UI+U,、=I i=I 2、R=R i+R 2、P=PI+P2连接方式U=U,=U,、I=I,+I2 7并联电路R11R2、P=Pi+P2U纯电阻电路W=Q.U=IR、I=R、R=功能关系非纯电阻电路WQ、U I R、I+RU、R（四）以综合为思路综合是指在头脑中把事物或对象各个部分、各种属性联合为一个整体。以综合为思路，是指在解决实验问题时，把与该问题相关的各种知识作为一个整体，进行全面分析。例如，人教版高中物理必修第三册“电池电动势和内阻的测量实验教学，教师引导学生以电路为思维起点，综合考虑与电路相关的知识整体：闭合电路欧姆定律与部分电路欧姆定律、串联电路规律与并联电路规律、纯电阻电路与非纯电阻电路，以及它们对应的电压、电流、电阻、电热、电功、电功率之间的关系，得到如表2 所示的表格。构建了这样的知识结构，当学生遇到如题空2.6 这样的问题时,就能快速明确电路类型和其中物理量之间的关系，进而准确得出答案。基于“学业质量水平”分析高考物理实验试题,不仅可以把握高考物理实验命题的特点与趋势，还可以指导高中物理实验教学的实施，从而理顺教考关系，实现“以考促教、以考促学”。参考文献：123456中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2 0 17 年版2 0 2 0 年修订)S.北京：人民教育出版社，2 0 2 0：4 8，4 5，5,5,46-48,45.7董友军，朱建山，刘芳.学习进阶视域下的高考物理实验试题分析与教学策略一一以2022年全国甲卷物理实验试题为例J.物理实验,2 0 2 2(9)：4 8-5 3.36教育研究与评论中学教育教学/2 0 2 3年8 月