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        高考物理實驗題對中學(xué)物理實驗教學(xué)的啟示

        2016-12-02 00:51:00王勝春
        黑龍江教育·中學(xué) 2016年9期
        關(guān)鍵詞:變阻器阻值滑動

        王勝春

        高考中的物理實驗題是物理知識與實際問題的有機(jī)融合,考查學(xué)生在一定約束的條件下解決實際問題的能力,既具有實踐性又具有理論性,既涉及相關(guān)知識又含有知識的應(yīng)用,是學(xué)科素養(yǎng)的高度體現(xiàn),因此,實驗教學(xué)對于全面落實培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo),具有不可替代的特殊作用。近幾年的高考物理實驗題在命制思路上力圖貫徹新課程的基本理念,體現(xiàn)實驗在發(fā)展學(xué)生的實驗探究能力和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的重要價值。下面我以一道2016年高考物理電學(xué)實驗試題為例,談?wù)勂渲刑N(yùn)含的思想和方法以及對中學(xué)物理實驗教學(xué)的啟示。

        一、試題分析

        1. 試題再現(xiàn)

        某同學(xué)利用圖1(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5 000Ω),直流電源E(電動勢3 V),開關(guān)1個,導(dǎo)線若干。

        圖1

        實驗步驟如下:

        ①按電路原理圖1(a)連接線路;

        ②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖1(a)中最左端所對應(yīng)的位置,閉合開關(guān)S;

        ③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏;

        ④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00 V,記下電阻箱的阻值。

        回答下列問題:

        (1)實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器 (填“R1”或“R2”)。

        (2)根據(jù)圖1(a)所示電路將圖1(b)中實物圖連線。

        (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω,若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變,計算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)。

        (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號)。

        A. 100 μA B. 250 μA C. 500 μA D. 1 mA

        2. 試題特點(diǎn)

        本題不是教材的實驗,也不是考綱中明確要求的實驗.該試題給出了實驗電路圖和實驗步驟。要求考生從電路圖和實驗步驟出發(fā),結(jié)合實驗?zāi)康倪M(jìn)行有效分析,從而找出實驗原理、操作原理,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)實驗設(shè)計原理,解決實際問題。從知識上看,本題在符合學(xué)生的認(rèn)知水平和思維能力的基礎(chǔ)上考查了學(xué)生實驗品質(zhì)的深刻性、靈活性。

        實驗設(shè)計中恰當(dāng)?shù)厝谌肓说湫臀锢砜茖W(xué)方法的要素.實驗整體構(gòu)思具有一定的創(chuàng)新性,將探究過程和探究方法隱含在試題的分析和解答過程中,學(xué)生在遇到認(rèn)知沖突時,運(yùn)用“發(fā)現(xiàn)問題—提出假設(shè)—分析論證—得出結(jié)論”的思維探究過程解決問題,充分體現(xiàn)了實驗在發(fā)展學(xué)生的實驗探究能力和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的重要價值。

        3. 在實驗過程中融入科學(xué)的方法

        在實驗設(shè)計與實施的過程中,融入了控制變量和誤差分析的思想.此題從表面上看是串聯(lián)分壓的知識,沒有誤差分析,但是在實際實施過程中,對誤差的認(rèn)知程度對實驗原理的理解起到了至關(guān)重要的作用??梢姡魏我粋€實驗的設(shè)計都離不開科學(xué)思想和方法,更離不開對誤差的認(rèn)知。這樣的試題有利于檢驗學(xué)生是否真正理解了實驗的要素和真諦;有利于檢驗學(xué)生是否真正掌握了科學(xué)探究的原則和方法;有利于檢驗學(xué)生是否真正具備了良好的科學(xué)品質(zhì)和辯證的科學(xué)思維能力。

        二、學(xué)生面臨的困惑與暴露的問題

        1. 原理分析上的困惑

        試題采用的是半偏法,由于不是大綱明確要求的方法,很多考生沒能很好地論證出隱藏的誤差分析.題設(shè)步驟④中認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變,很多考生不能很好地理解出:在滑動變阻器采用分壓接法供電,并且其阻值比用電部分阻值小很多時,即使用電部分阻值發(fā)生一定的變化,供電電壓卻幾乎不變。

        2. 實物連線暴露的問題

        實物連線是對實際操作的間接考查.考生暴露出的問題主要體現(xiàn)在兩個方面:一是將分壓供電連成了限流方式;二是沒有將導(dǎo)線接在實物的接線柱上。

        三、對中學(xué)電學(xué)實驗教學(xué)的啟示

        細(xì)心的教師都會發(fā)現(xiàn),這兩年的高考物理實驗試題不拘泥于教材和考綱,而是更加注重挖掘?qū)嶒瀮?nèi)隱的知識和方法。但從學(xué)生所面臨的困惑與暴露的問題上看,我們平時的實驗教學(xué)是存在著一定問題和不足的。如:按部就班地完成教材實驗,不去體會知識和實驗中所蘊(yùn)含的思想和方法;不做完善的誤差分析;不給學(xué)生自主的思維空間;不讓學(xué)生進(jìn)行實際操作等。這些做法既降低了學(xué)生學(xué)習(xí)實驗的積極性,又難以提升學(xué)生的實驗?zāi)芰吞骄磕芰Γ焕趯W(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。從這兩年的實驗試題來看,實驗試題的考查點(diǎn)正是實驗教學(xué)中應(yīng)重視的點(diǎn),因此物理教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時,除做好常規(guī)實驗之外,還應(yīng)合理挖掘教材實驗所包涵的方法和思維方式,幫助學(xué)生逐漸形成科學(xué)、合理的實驗理念,逐步滲透物理實驗思維。以下是幾點(diǎn)建議:

        1. 緊抓教材,深挖原理和思維方法

        教材中明確要求的實驗有:描繪小燈泡的伏安特性曲線、測量金屬絲的電阻率、測電源的電動勢和內(nèi)阻等。我們要利用這些實驗讓學(xué)生深刻理解實驗原理、誤差分析、優(yōu)劣對比,讓學(xué)生懂得合理取舍、明白實驗的簡潔性與合理性,讓學(xué)生的思維靈活起來。

        比如在電學(xué)實驗中,確定電流表的內(nèi)接外接,很多教師會直接給出結(jié)論:當(dāng)R2

        很多設(shè)計性電學(xué)實驗都需要選擇實驗器材,這是學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。而實驗器材的選擇就是要依據(jù)實驗原理,抓住主要因素,忽略次要因素,對結(jié)果做出大概推斷或估計的辯證過程。如果我們在教學(xué)中能夠重視這些能力的培養(yǎng),就會事半功倍,問題也就迎刃而解了。

        教材中的實驗內(nèi)容蘊(yùn)含相關(guān)的方法,也含有完成實驗必須的條件以及影響實驗結(jié)果的相關(guān)因素,教師應(yīng)深層次開發(fā)這些,讓學(xué)生明白一些條件和方法的必要性,讓學(xué)生了解如何選擇條件和方法,讓學(xué)生體驗方法和條件對完成實驗的重要性。如此,學(xué)生才會在遇到問題的時候自然地關(guān)注條件和方法,并且會根據(jù)實驗?zāi)康膩泶_定適當(dāng)?shù)臈l件和方法,從而提高實驗?zāi)芰?。以上所述?nèi)容,教材中給了足夠的空間,因此我們必須緊抓教材,培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗素養(yǎng)。

        2. 不囿于教材,讓學(xué)生動起腦來

        高考大綱中對實驗?zāi)芰Φ囊笫牵孩倌塥?dú)立完成表中所列的實驗,能明確實驗?zāi)康?,能理解實驗原理和方法,能控制實驗條件,會使用儀器,會觀察、分析實驗現(xiàn)象,會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論,會對結(jié)論進(jìn)行分析和評價;②能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并制訂解決方案;③能運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題,包括簡單的設(shè)計性實驗。

        這幾個方面的能力要求不是孤立的,著重對某一種能力進(jìn)行考查的同時在不同程度上也考查了與之相關(guān)的其他能力。同時,在應(yīng)用某種能力處理或解決具體問題的過程中也伴隨著發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的過程。因而高考對考生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題等探究能力的考查滲透在對以上各種能力的考查中。

        高中電學(xué)實驗的核心可大致分為測量未知電阻的阻值,測量電流表、電壓表的內(nèi)阻等,為了提升學(xué)生的實驗素養(yǎng),我們可以發(fā)散的問題形式,放飛學(xué)生的思維。如提出設(shè)問:你有多少種測量未知電阻的阻值的方法,在什么條件下才能使用?讓學(xué)生明白,同樣的實驗?zāi)康目梢酝ㄟ^不同的實驗原理來實現(xiàn),實驗原理不同,實驗方案也就不同。教師在教學(xué)中不能只局限于課本上的實驗原理,而應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生開闊思路、發(fā)散思維。只有教師在日常教學(xué)中堅持從實驗原理入手,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實事求是的分析,學(xué)生才能在遇到問題時處變不驚,應(yīng)對自如,在提高實驗?zāi)芰Φ耐瑫r養(yǎng)成善于思考的好習(xí)慣。

        3. 切忌紙上談兵,讓學(xué)生動起手來

        由于受實際條件的制約,高考不能直接考查實驗操作,導(dǎo)致教師在教學(xué)中產(chǎn)生懶惰心理,很多實驗都靠講授,多數(shù)實驗都是紙上談兵,進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生只會死記硬背,脫離了物理學(xué)習(xí)的正常軌道。這不僅抑制了學(xué)生的動手能力,還增加了學(xué)生理解實驗的困難。

        如滑動變阻器的分壓和限流兩種接法:若滑動變阻器的總阻值小于用電部分的阻值,則通常選用分壓接法.從理論上分析學(xué)生接受起來較為困難,但通過實驗觀察就十分直觀。所有的實驗方案可行與否,都可以以實驗現(xiàn)象為依據(jù),直觀易懂、印象深刻。教師要提高的不僅僅是學(xué)生的成績,更是學(xué)生的能力。

        動手操作的過程是其他教學(xué)方法所不能替代的。我們應(yīng)努力開放實驗室,保證學(xué)生能夠有充足的時間進(jìn)入實驗室,親自動手實驗,在實驗操作過程中提高實驗?zāi)芰Γ貧w物理本質(zhì)。

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