注重实验整合提升能力考查效度

摘要：近几年来，淄博市中考题越来越注重整合实验的考查，综合考查学生的实验探究能力，但学生答题情况不容乐观.本文通过2018年淄博市中考题实验探究23题，分析学生出现典型错误的原因，并提出了对应的突破策略，一是使用概念图整合建构知识体系，建立起前后知识的联系，二是提升学生思维能力，注重思维灵活性和深刻性的培养，三是重视学生的实验评估能力，引导学生正确地、辩证地进行评估和交流，让评估成为一种意识坚决地贯彻下去.
关键词：整合;概念图;思维能力;评估能力
作者简介：徐永芝（1979-）女，山东淄博人，硕士，中学一级教师，研究方向：课程与课堂教学.
科学探究不仅是物理学习的一种方式，而且也是一种综合能力，它在淄博市中考题中占21分，占试卷总分值的26.25%，它能较好的考查学生分析论证能力、设计实验能力、实验评估能力、逻辑思维能力、解决问题能力等综合能力.在2018年淄博市中考题中，科学探究23题共9分，平均得分约为3.8分，难度系数0.4左右，本题综合性较强，将探究电流与电压、电阻关系、测量定值电阻和测量小灯泡的电功率几个实验整合在一起考查，对学生有较好地诊断和选拔功能.现从真题呈现、命题特点分析、典型错误原因分析和对应突破策略四方面进行评析，以期使我们更好地把握中考科学探究题的发展方向和规律，提升学生的实验探究能力.
1真题呈现
23.（9分）下图（如图1所示）是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路图.提供的器材有：6V的电源一个，电流表（0-0.6A，0-3A），电压表（0-3V，0-15V）各一个，开关一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，“20Ω 1A”的滑动变阻器一个，导线若干（忽略导线电阻），以上实验器材完好无损，实验中数据读取准确无误.
（1）探究电流和电压的关系时，移动滑动变阻器的滑片，改变电阻两端的电压，进行了多次测量，归纳得出的规律.
（2）探究电流和电阻的关系时，测得的几组数据见表1.由于操作不当，导致表中第次实验的数据存在错误，出错的原因是.纠正错误以后，小明用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成4次实验，请给小明提出可行的解决方案（不限于提供的实验器材）：.
（3）利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值，实验中也要进行多次测量，其目的是;将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是.若被测小灯泡的额定电压为3.8V，在调节滑片使小灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到3.8V，测量误差较大，为此，小明改动电路，在不更换现有器材的情况下，提高了测量数据的精确度.请补全小明的做法：断开开关，闭合开关，，读出此时电流表的示数;计算小灯泡的额定功率.
答案：（1）电阻一定时，電流与电压成正比（2）3 ;没有控制（保持）电阻两端的电压不变（相等）; 更换最大阻值R≥30Ω的滑动变阻器（或更换3V≤U≤5V的电源或在电路中串联10Ω≤R≤30Ω的电阻）（3）求平均值，减小误差 ; 改变小灯泡两端的电压，使小灯泡的电压分别等于、小于、略大于其额定电压 ;电压表改接小量程，接到滑动变阻器两端;移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.2V.
2命题特点分析
2.1强化了实验的整合性，注重了前后实验的联系
探究电流与电压、电阻关系，测量定值电阻和测量小灯泡的电功率三个典型电学实验由于电路图、器材的相似性，滑动变阻器的作用、多次测量的目的等可混淆性而整合在一起，比较综合、全面地考查了学生对这几个实验的理解和辨析.从2015年以来，淄博市越来越注重整合实验的考查，引领教师用整体、系统的思想进行教学.
2.2注重考查学生对实验的真体验和真感悟，真实考查学生的思维能力
如果学生没有做过分组实验，单纯靠老师来讲解实验，或者教师对实验的挖掘能力比较弱，学生都很难获得满意的成绩.试题第（2）问，……为完成4次实验，请给小明提出可行的解决方案（不限于提供的实验器材）：.让学生从滑动变阻器、电源和串联电阻三个角度都能解决实验中的问题，有效诊断了学生思维的灵活性和深刻性，注重学生思维能力的考查.
2.3注重科学方法的考查
控制变量法是初中物理实验中最核心的科学方法，本题从结论的表述和对错误数据的评估较好地考查了学生对控制变量法的理解和应用程度.通过本题可以得出，科学方法的学习是平时教学中的薄弱点，这有利于引领教师进一步重视科学方法的教学.
3典型错误分析
3.1概念理解不清
试题第（1）问，学生在描述电流和电压的关系时，典型错误是“电流和电压成正比”，“电阻一定时，电压和电流成正比”，前者没有控制变量“电阻一定时”，后者颠倒了电流和电压的逻辑关系.试题第（3）问中第一空，典型错误是“寻找普遍规律”或者是“求平均值，减小误差，寻找普遍规律”，学生不明确实验中多次测量的两个目的有什么区别;试题第（3）问中第二空，典型错误是“使小灯泡两端的电压为额定电压”或是“控制小灯泡两端的电压不变”，学生不明白测量小灯泡的电功率的实验目的是什么或者是不能正确区分额定功率和电功率两个概念.
3.2学生思维能力较弱
试题第（2）问，……为完成4次实验，请给小明提出可行的解决方案（不限于提供的实验器材）：.典型错误是学生没有任何思路或者只是回答换用最大阻值更大的滑动变阻器、降低电源电压或是串联一个电阻.学生的思维不够深刻或者抽象逻辑思维不强，不善于开展系统、全面的物理思维活动，不善于从整体上用联系的观点，进行严密的推理论证.
3.3实验评估能力较弱
试题第（3）问，……请补全小明的做法：断开开关，;闭合开关，，读出此时电流表的示数;计算小灯泡的额定功率.试题要求学生从测量结果的精确性方面，通过填写具体操作的方式对实验进行评估.学生出现的典型错误是继续使用电压表0-15V的量程并联在小灯泡两端或是滑动变阻器两端，没有真正明白题干中给出的信息“电压表的示数很难准确达到3.8V，测量误差较大”的含义.
试题22题第（3）问，小明进行实验并把数据记录在下表中（表2），从表中数据可知石块受到的浮力是N，排开液体的重力是N.小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验，同组的小丽认为实验还没有结束，理由是，接下来的实验操作应该是.学生得分率也比较低，它也考查了学生的实验评估能力.试题中学生的出错情况反映了评估作为科学探究的七个要素之一，不被广大教师重视，学生的实验评估能力较弱.
4对应突破策略
4.1使用概念图，整合建构知识体系
概念学习一直是学生学习的思维障碍点，要突破这种思维障碍点，首先教师要通过各种可能的方式关注学生获得概念的过程，重视学生的亲身体验和感悟，帮助学生理解概念的内涵和外延，辨析前后学习过程中出现的相似或容易混淆的概念.而概念图是一种可视化的思维工具，通过它构建的知识体系层次分明，脉络清晰，一目了然，比一般的知识梳理更能帮助学生建构知识，建立知识间的联系.如图2是使用inspiration 9.2软件建构的有关电学实验的概念图，这有利于学生将其纳入头脑中，形成新的知识结构，在解决问题时方便提炼出需要的知识或方法.
4.2提升学生思维能力
2017年9月24日中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化教育体制机制改革的意见》（以下简称《意见》 提出了学生的三种关键能力认知能力（思维能力、交流能力、自主发展能力）、 合作能力和创
新能力.思维能力作为学生学习物理的关键能力之一，思维要求学生“有脑好好想”而不是有脑好好“背”.思维是高级的认知过程，是信息加工过程，而不是机械简单记忆这种低级的认知过程，有思维含量的物理课才是有价值的课.教师需要从思维的深刻性、灵活性、批判性、创造性和敏捷性等五个方面全面培养学生的思维品质，提升学生的思维能力.学生思维能力的培养不是一蹴而就的事情，教师需要静下心来，以课堂为载体坚持不懈地进行下去.
4.3重视实验评估能力
《义务教育物理课程标准（2011年版）》对评估这一科学探究要素提出了明确的要求，具体如下：有评估探究过程和探究结果的意识，能关注探究活动中出现的新问题，有从评估中吸取经验教训的意识，尝试改进探究方案，了解评估在科学探究中的意义.淄博市中考题越来越重视考查学生对探究过程或探究结果的评估能力，有对只做一次实验的评估，写出不足或往下的具体操作，例如本试題23题第（2）问的第一和第二空.评估作为科学探究的7个要素之一，首先教师要重视，在科学探究实验中有意识地捕捉学生在实验中存在的问题，引导学生正确地、辩证地进行评估和交流，让评估成为一种意识坚决地贯彻下去.
参考文献：
[1]陆明进.“研究电流与电压、电阻的关系”实验的注意点[J].中学物理，2015，33（24）：69-70.
注释：
2018年淄博市中考物理试题.