SOLO理論指向的認知發(fā)展邏輯與高中物理課程標準對核心素養(yǎng)的水平劃分高度一致。歐姆表實驗是高中物理電學方面的重要實驗，是培養(yǎng)學生科學探究核心素養(yǎng)的重要教學內(nèi)容?；诖?，教師可以結合SOLO理論分析歐姆表實驗能力的層次劃分。除了前結構，歐姆表實驗能力可以分為四個層次：單點結構表現(xiàn)為掌握簡單操作技能，如能獨立完成歐姆調(diào)零；多點結構表現(xiàn)為理解操作與原理的關聯(lián)，如能通過調(diào)零原理推導中值電阻；關聯(lián)結構表現(xiàn)為能遷移所學原理分析變式問題，如能正確分析電動勢下降對電阻測量的影響；抽象拓展結構表現(xiàn)為能整合多個實驗，發(fā)現(xiàn)共性規(guī)律，找到解決復雜問題的方法，如整合歐姆表實驗與電池電動勢和內(nèi)阻的測量實驗，解決關于歐姆表內(nèi)電池電動勢和內(nèi)阻的問題。歐姆表實驗復習教學中，教師可以基于以上能力層次劃分設計復習路徑，通過操作體驗、問題驅(qū)動、變式遷移、實驗整合，助力學生實驗能力從單點結構水平逐步提升至抽象拓展結構水平，發(fā)展學生的科學探究核心素養(yǎng)。

一、操作體驗，夯實單點結構能力

復習歐姆表的使用操作及讀數(shù)（單點結構層次）時，運用讓學生機械記憶操作步驟的方法往往效果不佳。教師可以通過以下路徑促進學生主動辨析與實踐，讓他們通過實際操作夯實基礎。

首先，教師演示歐姆表典型錯誤操作，如換擋后未進行歐姆調(diào)零、倍率選擇錯誤、讀數(shù)時遺漏有效數(shù)字等，組織學生分組挑錯，以提升他們對規(guī)范操作的關注度，增強其對正確操作流程和方法的記憶。然后，教師引導學生分組實驗，用歐姆表測量不同阻值（如 10Ω，100Ω，1kΩΩ 的電阻，重點練習機械調(diào)零、擋位選擇、歐姆調(diào)零、讀數(shù)四步操作，從而熟練掌握實驗的基本操作步驟和方法。教師還可以借助信息技術教學，如指導學生用NB物理實驗室等虛擬實驗工具反復練習讀數(shù)，強化其基本實驗技能。

二、問題驅(qū)動，深化多點結構理解

復習中，教師直接講解歐姆表原理、刻度特征（如刻度左密右疏等）等知識點，容易導致學生被動接受碎片化、表層化的知識，難以形成深度理解。針對這一痛點，教師可以以閉合電路歐姆定律為核心設計問題鏈，層層遞進地驅(qū)動學生思考，幫助他們實現(xiàn)從強化操作記憶到深化原理認知的思維進階，為其形成邏輯連貫的認知網(wǎng)絡奠定基礎。

課堂上，教師出示如下問題情境。

如圖1所示，電源的電動勢 E=1.5V ，內(nèi)阻r=0.5Ω ，電流表滿偏電流 I_g=10mA ，電流表電阻R_g=7.5Ω，A.B 為接線柱。

圖1

① 用導線直接連接 ，可變電阻 R 調(diào)節(jié)為多少時電流表恰好滿偏？此時回路的總電阻是多少？②R 的值不變，在 間接入電阻 R_x ， R_x 分別為多少時電流表指針分別指向 2.5mA，5mA，7.5mA? ③ 如果把任意電阻 R_x 接在A、B間，電流表讀數(shù)I_x 與 R_x 有什么關系？

梯度化的3個問題分別指向調(diào)零原理、特殊刻度和一般規(guī)律，引導學生在問題解決中逐步形成對歐姆表原理的多點結構水平的理解，實現(xiàn)第一次思維進階。其中，問題 ① 中短接表筆、調(diào)節(jié)可變電阻使電流表滿偏的操作，旨在引導學生用Iε=R++Rg計算 R 的阻值與回路總電阻，直觀理解歐姆調(diào)零的

本質(zhì)一一外電路電阻為零時電流表恰好滿偏，并確定歐姆表內(nèi)阻為 150Ω ，為后續(xù)分析奠定基礎。問題 ② 承接問題 ① 的思路，通過求解電流表的不同示數(shù) （2.5mA，5mA，7.5mA） 對應的外電阻 R_x ，引導學生 系。該問題既能解釋“半偏對應中值電阻”的現(xiàn)象，又能解釋歐姆表表盤刻度分布左密右疏是由電阻 R_x 與電流 I_x 的非線性關系決定的。問題 ③ 不再指向具體數(shù)值的推導，而是上升到一般規(guī)律的總結，通過追問任意電阻 R_x 與電流 的關系，引導學生歸納出 ，明確歐姆表通過從電流到電阻的非線性轉(zhuǎn)換來測量電阻的核心原理。

三、以變促新，發(fā)展關聯(lián)結構思維

歐姆表內(nèi)電池電動勢下降后的誤差分析、多倍率原理等問題涉及邏輯推理能力，對應關聯(lián)結構層次。其分析角度多，學生如果缺乏統(tǒng)一的思維線索，就難以將零散結論聯(lián)系起來。對此，教師可以繼續(xù)聚焦閉合電路歐姆定律，通過電池電動勢、電流表量程等核心參數(shù)的變化，驅(qū)動學生從靜態(tài)原理推導轉(zhuǎn)向動態(tài)變化分析，并將分析單一參數(shù)變化的經(jīng)驗遷移至多參數(shù)聯(lián)動的復雜情境，從而深化對歐姆表原理的本質(zhì)理解，實現(xiàn)知識的靈活運用。

教師先出示電動勢下降的問題：若電池電動勢為 nE （ 0H^' 變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？電流表示?shù)為 I_x 時，A、B間接入的電阻 R_x^' 為原來的多少倍？學生結合前面問題的解決思路分析：當電源電動勢下降為 nE ，由調(diào)零時 可得 R_H^'=nR_H ，由測量時 可得（204號R_x^'=nR_x 。不難發(fā)現(xiàn)，電池電動勢變?yōu)?nE 時，歐姆表內(nèi)阻和外部電阻均變?yōu)樵瓉淼?n 倍，電流才能保持不變。教師繼續(xù)引導：電池電動勢下降為 nE 、外接電阻阻值為 nR_x 時，歐姆表指針所指刻度為多少？學生迅速得到指針所指刻度為 R_x 并推理：因為0

隨后，教師出示電流表量程擴大的問題：若把電流表與一個阻值為 的電阻并聯(lián)，歐姆調(diào)零后歐姆表內(nèi)阻 R_P^' 變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？電流表示?shù)為 I_x 時， _A，B 間接入的電阻 R_x^' 為原來的多少倍？為解決此問題，教師先引導學生回顧電流表改裝原理，發(fā)現(xiàn)電流表與并聯(lián)電阻形成的整體相當于量程為 10I_g 的電流表，再根據(jù)歐姆表原理得出調(diào)零時10I =-R多測量時 ，進而得出 ○可見，電流表與一個 的電阻并聯(lián)后，歐姆表內(nèi)阻和外部電阻均變?yōu)樵瓉淼? ，電流才能保持不變。后續(xù)，教師引導學生回顧歐姆表讀數(shù)方法，并提問;歐姆表讀數(shù)不變，外部電阻變?yōu)樵瓉淼? ，對應的倍率如何變化？學生根據(jù)電阻值等于讀數(shù)乘倍率，輕松得出倍率變?yōu)樵瓉淼?

以上變式問題基于核心原理，圍繞歐姆表調(diào)零方程、測量方程及倍數(shù)放縮思想設計。問題所蘊含的規(guī)律一致，其參數(shù)變化可起到固舊引新的復習效果，助力學生將電動勢、內(nèi)阻、量程、倍率的零散知識連成網(wǎng)，發(fā)展在變化中找不變、在關聯(lián)中辨差異的能力，實現(xiàn)從原理推導到變式遷移的第二次思維進階。

四、整合融通，提升抽象拓展結構水平

電池電動勢和內(nèi)阻的測量實驗是對電路分析能力的綜合檢驗。它與歐姆表實驗分屬不同實驗情境，卻都遵循閉合電路歐姆定律這一底層邏輯。教師可以以這一底層邏輯為紐帶，深度融合歐姆表實驗與電池電動勢和內(nèi)阻的測量實驗設計綜合應用題，引導學生在知識整合中深入理解物理規(guī)律，在原理融通中提升抽象思維能力。

綜合應用題1：安阻法測電池電動勢和內(nèi)阻。

先將多用電表、量程為 60mA 的電流表、電阻箱按如圖2所示電路連接，接著將多用電表調(diào)至“ ×1 中擋，調(diào)好零點，然后將電阻箱置于適當數(shù)值，此時多用電表、電流表的示數(shù)分別為 14.0Ω，52.0mA 。再次調(diào)節(jié)電阻箱阻值后，多用電表、電流表的示數(shù)分別變?yōu)?1.0Ω，42.0mA 。 ① 多用電表“ ?_×1?? 擋調(diào)零后的內(nèi)阻是多少？ ② 多用電表內(nèi)電池的電動勢是多少？

圖2

這道題中，多用電表與電阻箱、電流表構成回路。題目整合了安阻法測電池電動勢和內(nèi)阻，綜合性較強。教師可以先引導學生分析多用電表示數(shù)表示的是哪些電阻，電流表示數(shù)和多用電表內(nèi)電池電動勢有什么關系。學生會發(fā)現(xiàn)多用電表的示數(shù) R₁ 和 R₂ 分別表示兩次電阻箱和電流表的總阻值，電流表示數(shù) 和 I_? 與多用電表內(nèi)電池電動勢遵循閉合電路歐姆定律。然后，教師引導學生根據(jù)歐姆表的測量原理列出方程I=R+R 立方程組得出 E=1.53V ， R_∣β∣=15.4Ω 。

綜合應用題2：伏阻法測電池電動勢和內(nèi)阻。

先將多用電表、量程為5V的電壓表、滑動變阻器按如圖3所示電路連接，接著將多用電表調(diào)至“ × 1k\"擋，調(diào)好零點，然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零，此時多用電表和電壓表的示數(shù)分別為 R₁=12.0kΩ 和 U₁=4.00V 。再次調(diào)整滑動變阻器滑片的位置，使多用電表和電壓表的示數(shù)分別為 R₂=15.0kΩ 和 U₂=3.60V 。 ① 此多用電表內(nèi)電池的電動勢是多少？ ② 電阻“ ×1k ”擋內(nèi)部電路的總電阻是多少？

圖3

學生結合解決綜合應用題1的經(jīng)驗，不難得到電壓表內(nèi)阻 R=R=12.0kΩ ，但該電路沒有直接測量電流，學生難以將問題與歐姆表的測量原理聯(lián)系起來。由此，教師可以提出問題“通過電壓表的電流是多少”，引導學生分析怎樣描述電路中的電流。學生不難得到通過電壓表的電流 U（這也是通過歐姆表的電流），進而根據(jù)歐姆表的測量原理列出方程瑪 一和 和" U" 2 / R V = E/ R內(nèi) + R 2"，聯(lián)立方程組得出E=9V ， ○

以上兩道綜合應用題的解答均以 為核心構建方程，能幫助學生突破孤立認識不同實驗的思維局限，從具體實驗現(xiàn)象中抽象出共性規(guī)律，進而建立物理規(guī)律具有普適性的認知。這一過程強化了從現(xiàn)象到本質(zhì)、從具體到抽象的思維訓練，提升了學生遷移運用物理規(guī)律解決問題的能力和抽象思維能力。

高質(zhì)量復習需兼顧知識鞏固與思維進階。本文以歐姆表實驗復習為例，基于SOLO理論構建分層遞進的復習路徑，為高中物理電學實驗復習提供了符合學生認知規(guī)律的一種范式。此復習路徑對本學科其他實驗（如伏安法測電阻）及其他學科實驗（如化學定量實驗）的復習亦有借鑒價值。

（作者單位：湖北省鄂南高級中學）