胡曉雄 徐志燕

(1. 浙江省長興中學(xué),浙江 長興 313100； 2. 浙江省長興縣太湖高級中學(xué)，浙江 長興 313100)

基于高考實驗題對高中物理實驗課有效教學(xué)的思考

胡曉雄1徐志燕2

(1. 浙江省長興中學(xué),浙江 長興 313100； 2. 浙江省長興縣太湖高級中學(xué)，浙江 長興 313100)

本文通過回顧浙江省連續(xù)3年高考物理實驗題,分析現(xiàn)階段高中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀,探討了新課標(biāo)下高中物理實驗教學(xué)的相關(guān)問題,思考提高現(xiàn)階段高中物理實驗教學(xué)效果的具體措施．筆者認(rèn)為成功的實驗課應(yīng)該從課前、課中、課后、點評4個環(huán)節(jié)去精心準(zhǔn)備和設(shè)計,這樣才能夠做到及時鞏固、查漏補缺、延伸拓展,提高學(xué)生物理實驗的能力,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性,從而提高實驗課效率．

實驗題； 實驗課； 現(xiàn)狀分析； 有效教學(xué)

1 浙江省連續(xù)3年高考物理實驗題評析

例1.[2009年第22題第1小題第(2)問]某同學(xué)從標(biāo)稱為“220 V 25 W”、“220 V 300 W” 、“220 V 500 W”的3只燈泡中任選一只,正確使用多用電表測量燈泡阻值如圖1所示．該燈泡的阻值是________,標(biāo)稱的額定功率為________．

答案: 160 Ω,“220 V 25 W”.

圖1

點評: 歐姆表讀數(shù)160 Ω．標(biāo)稱為“220 V 300 W” 的燈泡經(jīng)計算其電阻為161 Ω．陷阱設(shè)置之巧妙,使大量考生受騙上當(dāng).

如果考生沒有一定的實踐經(jīng)驗,碰到這樣的陷阱,對“小燈泡在正常工作時的熱態(tài)電阻比其冷態(tài)電阻大得多”的道理不是掌握得很牢固,是很容易犯錯誤的．所以該題對考生分析處理實際問題的能力是一次很好的檢測．

例2.(2010年第22題)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中,某同學(xué)測得電流-電壓的數(shù)據(jù)如表1所示.

(1) 用表1數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線;

(2) 為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系,已作出電阻隨電流的變化曲線如圖2所示，請指出圖線的特征,并解釋形成的原因．

表1

答案: (2) 電阻隨電流增大而增大.由圖2可知存在3個區(qū)間,電阻隨電流的變化快慢不同．第1區(qū)間電流很小時,電阻變化不大;第2區(qū)間燈絲溫度升高快,電阻增大快;第3區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能,燈絲溫度升高變慢,電阻增大也變慢．

圖2

點評:這道試題考察了學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的處理能力．第(1)問考察作圖能力,關(guān)鍵學(xué)生是否做過實驗,是否處理過數(shù)據(jù),要尊重客觀實驗事實,很多學(xué)生盲目地把它畫成一條直線．原因是物理課中老師告訴他們作圖最終想辦法把他們變成一條直線．而第(2)問考察了學(xué)生對圖像的分析能力,要結(jié)合物理規(guī)律,總結(jié)出圖像反應(yīng)出來的物理信息．多數(shù)學(xué)生答了一點,少數(shù)學(xué)生答了前兩點,極少數(shù)回答完整,這樣此道題拉開了學(xué)生的差距．

例3.(2011年第22題)在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實驗中,為了探究3根材料未知,橫截面積均為S=0.20 mm2的金屬絲a、b、c的電阻率,采用如圖3所示的實驗電路,M為金屬絲c的左端點,O為金屬絲a的右端點,P是金屬絲上可移動的接觸點．在實驗過程中,電流表讀數(shù)始終I=1.25 A．電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x的變化如表2.

圖3

x/mm600700800900100012001400U/V3 954 505 105 906 506 656 82x/mm1600180020002100220023002400U/V6 937 027 157 858 509 059 75

(1) 繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線;

(2) 求出金屬絲的電阻率ρ,并進(jìn)行比較．

答案:見圖4.

圖4

點評: 第(1)問3段曲線學(xué)生看到參考答案時,都大吃一驚,教師平時不是講了“如果基本共線,畫成一條直線,或者畫成一條平滑的曲線”．學(xué)生死記結(jié)論,形成思維定勢,不從實際情況出發(fā)．仔細(xì)思考的學(xué)生會發(fā)現(xiàn),3段不同的導(dǎo)線,自然是3段不同的圖線,怎么會平滑連接．

第(2)問求電阻率并比較大小,特別是a和c的電阻率計算出來可能不一定完全相同,但要有勇氣得出它們電阻率相同的結(jié)論,這是一種物理能力,更是一種科學(xué)研究不可缺少的精神．

2 目前實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析

2.1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀

日常的物理實驗課教學(xué)過程中,普遍存在著一些令人擔(dān)憂的現(xiàn)象．如教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時,生怕學(xué)生聽不懂,或者是擔(dān)心學(xué)生在操作過程中會出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤,于是教師從實驗原理、步驟、注意事項,甚至連實驗結(jié)果都面面俱到地講解,然后由學(xué)生按部就班地操作．中學(xué)物理實驗教學(xué)中普遍存在著以下一些誤區(qū)．

(1) 在教學(xué)方法上，教師“畫實驗”、“講實驗”、和“電腦模擬實驗”的多,學(xué)生“背實驗”多,學(xué)生親自動手操作的少．

(2) 在實驗內(nèi)容上，驗證性實驗多,探究性實驗少．

(3) 學(xué)生分組實驗，教師約束的多,學(xué)生自主發(fā)揮的少;或者是以個別學(xué)生為主,其他學(xué)生旁觀,責(zé)任心下降,沒有一種科學(xué)實驗的體驗,很多時候是到此一游．

(4) 實驗結(jié)果方面，為了應(yīng)付教師的檢查,學(xué)生互相抄襲數(shù)據(jù),造成實驗報告雷同,做實驗只是流于形式．

2.2 原因分析

在物理實驗課上出現(xiàn)上述情形,我們分析主要有以下原因.

(1) 教師觀念還沒有完全轉(zhuǎn)變.

由于廣大中學(xué)物理教師對實驗功能認(rèn)識的局限性,特別關(guān)注物理實驗的知識驗證功能而忽視了學(xué)生動手能力的培養(yǎng),忽視了實驗過程中學(xué)生間的交流與合作．

(2) 傳統(tǒng)高考指揮棒的影響.

高考書面表達(dá)的考試形式與學(xué)生實際動手能力之間也存在著不可忽視的矛盾．認(rèn)為學(xué)生不會動手做實驗不要緊,只要會動筆考實驗就行．由此而引發(fā)了“做實驗不如講實驗”,“講實驗不如背實驗”的不恰當(dāng)?shù)淖龇ǎ?/p>

(3) 真正做好實驗耗時太多.

不論是課堂還是課外,都需要教師和學(xué)生花費大量的時間準(zhǔn)備和落實好實驗的每一個環(huán)節(jié)．而當(dāng)前學(xué)生的作業(yè)普遍還是較多,怎樣解決好這個矛盾是一個棘手的問題．

3 實驗課有效教學(xué)的策略

浙江省連續(xù)3年高考物理實驗題,2009年物理實驗注重的是實驗操作與注意事項,2010年物理實驗卻注重的是實驗數(shù)據(jù)的處理方法,2011年物理實驗重視實驗基本儀器的作用和實驗數(shù)據(jù)的處理,但2011年高考題又有創(chuàng)新,要克服解題中的定勢思維,不能死記結(jié)論．只有真正做了實驗,親自動手處理好數(shù)據(jù)的學(xué)生才能獲得正確的答案,如果完全靠教師上課講解而獲得知識會恰好掉入出題者的陷阱．所以今后的實驗課,要讓學(xué)生做實驗,做好實驗．要達(dá)到這個目的,筆者認(rèn)為可以從課前、課中、課后和點評4環(huán)節(jié)進(jìn)行引導(dǎo)、幫助和落實,流程圖如圖5所示．

圖5

(1) 課前——用導(dǎo)學(xué)案引導(dǎo)學(xué)生去準(zhǔn)備.

實驗準(zhǔn)備課的導(dǎo)學(xué)案,目的是引導(dǎo)學(xué)生做好兩方面的準(zhǔn)備:一方面是知識上的準(zhǔn)備,另一方面讓學(xué)生先自行去進(jìn)行思考和理論探究．這樣他們可以先熟悉這個實驗,同時對于這個實驗在實驗課前也會有自己的一些思考,不是茫然走入實驗室,而是帶著很多困惑進(jìn)實驗室,目的很明確．

導(dǎo)學(xué)案發(fā)給學(xué)生后,讓學(xué)生先思考并簡要書面回答各個問題,最好要收起來批閱,實在來不及,實驗課要進(jìn)行抽查．否則只能是流于形式,沒有任何效果．教師的督促,讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成在實驗課前預(yù)習(xí)實驗的好習(xí)慣．

(2) 課中——兩階段,環(huán)環(huán)相扣.

理論課,安排在操作課前,一般至少半節(jié)課．課上主要介紹實驗器材、實驗原理和操作步驟,以及如何對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,講解不能流于形式．2011年高考,浙江理綜卷考察了這樣一道題目.

題目(2011年第21題).在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時,已提供了小車,一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細(xì)線、刻度尺、天平、導(dǎo)線．為了完成實驗,還須從圖6中選取實驗器材,其名稱是 ① (漏選或全選得零分);并分別寫出所選器材的作用 ② ．

點評:這道題看似容易,第①空,很多學(xué)生,對于電磁打點計時器和電火花計時器使用什么電源弄不清楚,結(jié)果錯一個不得分．第②空,器材的作用,多數(shù)學(xué)生寫不全或弄錯,特別是鉤碼和砝碼的作用．

通過這道高考題告訴我們實驗課要從最基本的東西一步一步弄清楚,往往最簡單的問題卻被大家忽略掉．所以筆者認(rèn)為理論課上可以將實物進(jìn)行展示或用視頻、照片投影在大屏幕,逐個學(xué)習(xí),這樣印象深刻．

圖6

操作課,要注意以下幾個環(huán)節(jié)．

首先,時間要保證．最好整節(jié)課讓學(xué)生在理論課的指導(dǎo)下分組，自己親自動手探究．有些教師經(jīng)常在操作課上先講實驗,結(jié)果剩下的時間不多,學(xué)生做實驗只能流于形式,無法充分完成．另外,時間如果充足,學(xué)生做完實驗,有時間對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,然后對于數(shù)據(jù)反映出的問題,可以小組討論后,重新再進(jìn)行實驗,弄清一些產(chǎn)生誤差的原因．有了這樣一個多次的過程,學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⒎治龊徒鉀Q問題的能力才能逐步提高．

其次,學(xué)案引導(dǎo)十分關(guān)鍵．實驗課的導(dǎo)學(xué)案除了留出位置讓學(xué)生設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù)外,還應(yīng)附上坐標(biāo)紙,方便學(xué)生及時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．設(shè)計一些探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生對實驗的方案、器材、操作和數(shù)據(jù)處理過程作更深入的思考．這樣不僅能讓學(xué)生在實驗課上有據(jù)可依,有事可做,還能引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行思考．連續(xù)3年浙江高考題就是引導(dǎo)高中物理教師要讓學(xué)生親自動手做實驗,要讓學(xué)生認(rèn)真做好實驗,更要讓學(xué)生帶著思考做實驗．

最后,教師的作用要充分發(fā)揮．學(xué)生做實驗時,應(yīng)該來回巡視．一方面及時為學(xué)生解決一些實際遇到的問題,另一方面也可以督促學(xué)生做好實驗,要督促他們填寫好測量的數(shù)據(jù),時間許可的情況下,每個人要自己親自做一做,這樣測量的數(shù)據(jù)不是亂編的,也不是抄襲的.此外教師還應(yīng)在課堂上做好一件事情——用數(shù)碼相機(jī)記錄實驗中學(xué)生的一些典型錯誤,為下一節(jié)實驗點評課做準(zhǔn)備．

(3) 課后——處理數(shù)據(jù),及時鞏固.

課后的及時鞏固是十分必要的,除了要求學(xué)生填寫好實驗報告,認(rèn)真處理實驗數(shù)據(jù)是非常重要的．要求每位學(xué)生上交一份自己處理的實驗結(jié)果,同時要求他們自己分析處理數(shù)據(jù)后得到結(jié)論．從2009年高考要求學(xué)生實物連線,到2010年和2011年均要求學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)作圖,并要求學(xué)生通過圖像分析得出結(jié)論．這也是高考命題專家希望高中物理教師在平時的實驗教學(xué)中,這方面要多花工夫,改變以往的講實驗代替做實驗這種傳統(tǒng)模式．此外,對于處理實驗數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)的一些問題,自己要積極去思考,弄清其中的原因．對于實驗過程要再一次思考,總結(jié)做實驗?zāi)男┑胤叫枰⒁?哪些地方需要改進(jìn)．

(4) 實驗點評課——糾錯整理和提升.

此外,點評課的拓展和提升也很重要,例如在上述這個實驗中,除了實驗用到的方案,還有其他的一些方案,可以進(jìn)行比較優(yōu)劣,分析原理上的不同．課本上參考案例1和參考案例2進(jìn)行比較后,可以引導(dǎo)學(xué)生去思考,開拓他們的思維．

圖7

4 實踐后的總結(jié)與反思

布魯納有句名言:“我們教一個科目,不是去建立一個該科目的小型圖書館,而是要學(xué)生自行思考,像一名數(shù)學(xué)家那樣去思考數(shù)學(xué),像史學(xué)家那樣去探索歷史,投入到獲得知識的過程中去．”

在近幾年的實驗教學(xué)中,堅持從課前、課中、課后、點評4個環(huán)節(jié)精心設(shè)計和準(zhǔn)備每一個實驗,在知識和技能上落實得更細(xì)一些,對學(xué)生的掌握情況了解得也更清楚些,實驗教學(xué)的針對性也更強了些,總的來說現(xiàn)在的實驗課效果較以往有了一定程度的提高．在以后的教學(xué)中,就如何進(jìn)一步提高學(xué)生的動手能力和實驗的探究能力,怎樣增強他們對實驗的興趣,還需要進(jìn)一步在實驗教學(xué)中繼續(xù)摸索．相信通過我們共同的努力,高中物理實驗教學(xué)會翻開新的篇章,使學(xué)生的實驗素養(yǎng)得到真正的提高．

1 葛為民.2012年浙江省普通高考考試說明[M].杭州： 浙江攝影出版社，2012.

2 浙江省高考命題咨詢委員會.2011年浙江省高考命題解析——理科綜合[M].杭州： 浙江攝影出版社，2011.

2017-04-12)