基于大中衔接视角浅析2024 年河北高考物理电学实验对高中实验教学指导

引言：高考试题指引高中物理教学方向，2024 年河北高考物理卷实验题，以生活情境需要“制作花卉光强报警装置”为主题，考察了学生基本实验素养和设计应用等高阶能力，对高中物理实验教学有较大指导意义。

一、素养考察三阶递进

1.“器材”和“工具”的掌握— 一阶素养

“实验器材”和“测量工具”是物理实验基石，实验器材特性和测量工具的熟练掌握与正确应用，是物理实验基础素养要求。本实验题第（1）小问，即借助多用电表欧姆挡这一测量工具来分析发光二极管特性。人教版物理必修第三册第十一章第 2 节导体电阻的拓展学习中，有二极管伏安特性曲线讨论。考察学生对二极管正负电压下的电流电阻理解。

2.“设计”和“探究”的批评——二阶素养

实验题（2）小问利用伏安法探究光敏电阻特性。此部分是本实验所占篇幅最大。伏安法是高中物理电学实验部分测量电阻的基础方法。学生在连线时需注意电表正负极，需注意“分压式”接法导线接在滑动变阻器的哪一个接线柱上。实物连线补全相比原理图补全，需注意细节更多，难度提升。此小问第二部分考察光敏电阻伏安特性曲线理解。实验中获取数据后的数据处理分析，实施能力的重要部分。从图像上来看，三次不同光照情况，单一光照情况下每次有5 个实验数据。根据斜率可判定光照增强，斜率变大电阻变小，进而得到实验结论。实验方案设计和探究思路是物理实验重要部分，需要扎实的理论基础和批评性思维。

3.“实践”和“创新”的应用——三阶素养

实验（3）利用上述已分析讨论的发光二极管和光敏电阻组成控制电路，光照强度达到设定值时，发光二极管发光报警。三极管三个引脚电流关系为： ，即基极电流加集电极电流等于发射极电流。一般集电极电流是基极电流几十或几百倍，受基极小电流控制，且b、e 电压小于0.7V，b、e 不导通。本实验中根据题目描述 b、e 电压逐渐变大时，达到一定程度后三极管导通，即二极管正向电流经集电极至发射极，发光二极管之路导通。题目中光照达到报警值，发光二极管未发光，说明 b 处电势不够高，需增大可调电阻 ， 分压增多，b 电势升高到二极管发光。此小问源于人教版物理选择性必修二第 5 章第三节，贴合实验目的需求又创新变化。此小问对学生全电路电势分析，题目有效信息提取，三极管通断逻辑判定等能力都有较高要求。

二、衔接视角重基求新

从高中物理实验到大学物理实验，实验素养和科学探究精神的培养是一脉相承的，高中物理实验培养为大学物理实验培养打好基础，大学物理实验的部分先进工具和优秀理念也可以很好地帮助高中物理实验培养。大学物理实验的部分实验器材器材和测量工具、实验设计理念，数据处理方法等合理引入到高中物理实验教学当中，有利于提升学生实验素养和平顺过渡大中物理衔接。

1. 从“常规”到“超规”

高中物理实验常规器材和测量工具，通常简单易用，是学生实验素养初级阶段培育基础，也是中学教学重点不可或缺。在常规器材工具熟练掌握情况下，适当引入部分大学实验中的“超规”内容，对学生物理观念和科学素养有很好帮助。例如液体表面张力内容，高中体系中与之关联交叉较少。大学“液体表面张力系数测定实验”，在高中理论基础上加入易懂新器材可完成实验。通常液体表面张力系数测定有两种方法。一种方法是利用焦利秤结合高中应用较多逐差法；一种是用硅压阻力敏感传感器测定，力敏传感器和数字电压表配合，铝合金环拉脱临界利用力的平衡计算。此实验引入，既强化表面张力概念理解，又有助于发展学生实验能力。于此类似，合理设置可以引入的器材有示波器、亥姆霍兹线圈等。

2. 从“验证”到“探究”

抽象物理规律的真实实验体验和应用实验规律探究未知都是物理实验魅力所在。高中实验如平抛实验、机械能实验、动量守恒实验等较多服务与高中物理理论验证，在实验中让学生真实体会到科学规律的力量，是高中物理教学的重难点。高中物理中静电场“电势”概念的理解较难。静电场实际实验测量困难，大学物理实验中“模拟法描绘静电场”，巧妙利用电流场模拟静电场，有助于学生提升电势概念认知。高中伏安法测定电源电动势和内阻学生掌握以后，可以尝试引入大学实验中“用电势差计测电池电动势和内阻”，高中知识理论足够掌握，不需要额外知识理论。掌握电势差计应用后可以带领学生探究未知电池电动势和内阻，比如测量电动自行车车一节电池的E 和

3. 从“知识点”到“项目整合”

高中物理实验教学中，各实验巧妙独到的设计背后也带来碎片化问题。每个实验是一个个单体，常常与其他实验不关联，不容易归纳整合。2025年高考实验题提供了一个很好的方向，即项目式整合。本实验开篇即点题，需设计贴近生活情境的“制作花卉光强报警装置”。其一贴近学生生活情境很重要，高中生不是科研工作者，物理理论或实验若架空于学生生活，不容易引起学生学习兴趣。而贴近学生生活的实验探究则可使学生获得学以致用的鲜活经历，更有利于其科学态度的发展。其二项目整合，本实验前两小问为最后项目完成提供支持，即解决了探究目的，将碎片化实验内容串联。

综述：2025 年河北高考物理实验题以三段递进考察，先有实验实验器材和测量工具的基础检验，再有设计与探究实验批评能力要求，最后是电路分析的逻辑判定考核。本实验题应用先进技术有贴近生活，指导高中物理实验教学在注重基础的同时主动探索与大学物理实验衔接，基于衔接视角合理运用大学先进器材工具、实验理念等最大化提升实验素养培养。

参考文献

[1] 张书敏，许景周，李冀．普通物理实验．科学出版社．ISBN ：9787030301390。

[2] 吕斯骅，段家忯，张朝晖．新编基础物理实验．高等教育出版社ISBN ：9787040378115。