利用高考物理实验题培养学生的科学素养
摘要：以2023年重庆高考物理试卷中的实验题目为研究对象，深入分析学生在解题过程中核心素养的表现。研究指出，学生在解答高考物理实验题时，普遍遵循读取题目、信息获取、应用所获信息及已有知识来解决问题的步骤。分析结果表明，高考物理实验题对中学生的科学探究核心素养提出了明确要求。学生的答题表现反映了其已具备的综合素质和物理学科素养。研究对高中物理教学具有指导意义，有助于优化教学策略。
关键词：高考物理实验题；高中物理教学；核心素养；学生能力评估
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）9-0053-4
１引言
在物理学领域，核心素养跨越了从概念理解到实际行动、从推理到问题解决的全过程，以及从认知到情感负担的多个层次。为了准确评估这些素质，需采取恰当的方法，这就使其成为教育研究的重要议题。物理课程标准和教学与评价方案均强调了物理学科专业核心能力发展的重要性，旨在提升学生的基本物理专业能力和学习技能，以满足《普通高中物理课程标准（２０１７年版２０２０年修订）》的要求。通过对自然科学领域的“概念理解”“科研意识”“实践能力”“科研方法与责任”等核心素质的深入研究［１］，本文旨在准确分析学生发展状况，从而有效指导学生学习，使其不仅能掌握知识，还能积极实践所学内容。物理课程标准在“学业水平考试与命题建议”中提到，高等院校招生录取的学业水平等级性考试内容应涵盖高中课程标准的必修和选择性必修内容，并体现其综合性和应用性［２］。为了培养学生的物理学科核心素养（图１），我们需关注物理学最新进展及其成果的应用。基于此，本文通过对２０２３年重庆高考物理实验题的分析，探讨了中学生在解题过程中对核心素养的展现。侧重于深入研究与实际问题相关的课程内容，以增强学生解决实际问题的综合能力。
２物理实验思维能力的培养与结构界定
物理实践能力由实验观察能力、操作能力和思维能力三个要素构成。其中，实验思维能力至关重要，它为实验观察和操作提供了基础性的指导功能。物理实验观察需要实验思维的引导，以确保观察结果的全面性和深度；物理实验操作，如实验仪器的选择与组装，同样依赖实验思维的辅助。在此，从实例入手，通过分析高考对学生实验思维能力的考查情况和特点，为物理实验教学中如何有效培养学生的实验思维能力、巩固实验能力基础提供有效案例支持，充分发挥高考在“引导教学”和“以考促学”方面的作用。
随着“创新”概念的普及，传统的实验模式已不再适应现代社会的发展需求。因此，我们应高度重视并加强学生创新能力的培养，使他们更好地理解和掌握“万众创新”的理念，以便更好地服务于经济社会发展。具体在教学中，教师可采用多样化的教学手段，例如，将物理实验与思维导图相结合，通过设计性思考的实验［３］，有效培养学生的创新精神和发散思维。这种方法打破了传统教学模式，有助于我们更高效地完成教学任务。高中物理教师，尤其是刚步入教学课堂的教师，应加强对设计性实验和思维导图的运用，不断探索并完善它们的功能，以便更有效地指导学生制订和执行实验方案。基于此类教学前提，孕育教学机遇，从而显著提升物理课堂教学的质量。
３研究对象的选取——高考物理实验试题
２０２３年重庆高考物理试卷中的实验题包含一道运动学实验和一道电学实验。高中物理实验题通常涉及力学、磁学、电学等领域，解决这些问题时，学生需要将实验数据转化为图表，通过分析图像（如斜率、截距等）来求得题目中未直接给出的物理量。例如，在解决运动学问题时，关键在于深入理解一系列概念和规律。对于电学实验，其核心在于掌握电路的基本原理和运作规律。对于力学实验，其主要焦点在于动力学相关公式的应用和理解。接下来，对２０２３年重庆高考物理部分的运动学实验题进行详细分析。
原题转述某实验小组使用单摆测量重力加速度。实验器材如图２所示。题目要求如下：
（２）使用摆线和摆球组成单摆，如图２乙所示。当摆线长度为L＝９９０．１ｍｍ时，记录并分析单摆的振动视频，得到振动周期Ｔ＝２．００ｓ，求重力加速度ｇ（保留３位有效数字）。
此题考查了学生对游标卡尺和单摆知识点的掌握。第一问是基础题，学生只要掌握游标卡尺的读法即可得分。第二问需要学生从给定的振动周期和摆线长度计算重力加速度。首先，计算单摆的摆长Ｌ＝９９０．１ｍｍ＋１×１９．２０/２ｍｍ＝９９９．７ｍｍ。然后，利用公式Ｔ＝２π，得到ｇ＝，代入Ｔ＝２ｓ和Ｌ＝０．９９９７ｍ，计算得到ｇ＝９．８６ｍ/ｓ２。分析表明，只要学生分析问题的能力过关，就能解决这类基础题目。由此可以看出，高考物理主要还是考查学生对基础知识的分析运用能力。
为了深入了解学生解决实验题时的思维过程，并指导未来高考学生的学习，为学生的物理思维能力提升奠定基础，基于能力导向，