实验教学贵在真实

□ 江苏省太仓市双凤中学　　王嵇春

□ 江苏省太仓市教师发展中心 倪红飞

实验教学贵在真实

□ 江苏省太仓市双凤中学王嵇春

□ 江苏省太仓市教师发展中心 倪红飞

2015年苏州市中考物理试题第30题是一个颇有新意的试题，从各个角度、不同的思维层面考查了学生创造性解决问题的能力。试题的问题设置，表面上平实无华，却个个触及到了考生的软肋，确切地说，是触及到了实验教学的软肋，体现命题者独具匠心的思考，和对初中物理实验教学提出的要求。下面结合2015年苏州市中考物理试题第30题的试题分析，说明物理实验教学贵在真实：提出真实的问题，展现真实的过程，忠于真实的结果，培养真实的能力。

中考物理试题第30题原题如下：

物理兴趣小组的同学们想探究通过导体的电流与电压的关系。实验室有：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线等器材各若干供同学们选择，实验用电路如图1所示。

（1）图2是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替两根导线完成连接（连线不交叉）。要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，电压表示数变大。

（2）连好电路闭合开关，发现电流表示数较大、电压表示数为零，则电路故障原因可能是

A.电压表的量程选大了

B.电阻R0发生了短路

C.滑动变阻器发生了断路

D.滑动变阻器发生了短路

（3）他们排除故障后继续实验，测得多组数据记录在下表中，在给定的坐标纸上作出图像，分析得出了结论。在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图像都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图像却明显不同。请你利用表中数据在图3中作出I-U图像，并回答造成这种不同的原因：

（4）该组同学为了进一步探究电路的性质，他们选择了一个电压可调的电源进行实验。实验所用电路如图4，但电压表位置不详，电阻R1的阻值为8Ω，所用滑动变阻器R2是“10Ω 2A”和“5Ω 3A”中的一个。若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图5所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半。请发挥你的聪明才智，通过计算推测他们实验时所用变阻器R2的规格和R2的电压。

一、提出真实的问题

试题中的第1小问，电路连接中经常碰到的实际问题——滑动变阻器的连接。但是，试题中问题的设置并没用机械地考查滑动变阻器的连接“一上一下”的原则，而是进一步使问题具体化，这样更符合实验中的真实问题。

当其中一个接线柱连接C时，另一接线柱，可以接在A，也可以接在B，怎样连接可以使“滑动变阻器的滑片P向A端移动，电压表示数变大”？面对这个实验过程中碰到过的问题，唤起了实验操作中的记忆，考查了学生平时的实验中，对滑动变阻器的连接问题是否从本质真正理解。

二、展现真实的探究过程

试题中的第2小问，考查的是电学实验中的故障分析问题：“连好电路闭合开关，发现电流表示数较大、电压表示数为零，则电路故障原因可能是”。这个问题的解决，表面上没有什么诀窍，其实工夫全在平时的教学中。面对实验操作过程中遇到的真实的问题，平时教学中，有没有把真实的探究过程充分地展现出来，这才是成功解决问题的关键。成功的老师，在平时教学中会让学生展示他们在探究过程中真实的思维路径。

连好电路，闭合开关，发现电流表示数较大，很可能电路有局部的短路故障；进一步分析发现，电压表示数为零，说明电阻R0发生了短路。所以，结论B正确。

如果仅仅到此为止，这显然不是一个成功的探究过程。成功的探究过程还应该进一步拓展。连好电路闭合开关，发现电压表较大、电流表示数示数为零，则电路故障原因又可能是……

首先，如果发现电流表示数为零，说明电路存在断路故障。真实的探究过程可以这样设计：（1）提出任务。把如图6所示的电路图和实际的电路连接实物挂在白板上，提供一个电压表，检查出出现断路的元件。（2）组织学生进行小组讨论，然后上台展示，讲出思路。

真实的探究过程会比想象的更为生动。学生会在讲台上，一边比划，一边讲解，讲出真实的思路：首先，用电压表测E、F两点间的电压，发现有示数，说明电源没有问题；再测量G、H两点间的电压，发现有示数，说明G到E电路通畅，H到F电路也通畅，那么，断路的元件必为电阻R0。

这样，展现出真实的探究过程，对学生而言更具说服力。在考试中，比的是平时的教学，工夫全在平时的探究过程。

三、忠于真实的实验结果

实验中的数据处理这个环节，很容易被忽视。一方面，考试中往往把考查的重点放在实验设计和实验操作上，客观上淡化了数据处理的重要性。另外，实验课上，为了得到“理想”的实验结果，学生往往对测量的原始数据作一些“技术性”的处理，这大大削弱了实验教学本身的魅力。

针对上述问题，试题中的第3小问，考查的是实验中的数据处理这个环节。

试题中提供的测量数据其实都有误差，第三组数据还出现了错误，这再现了真实的实验结果。数据处理中，首先，学生要忠于事实，将实验测量的原始数据作为依据，同时又要对原始数据进行合理的分析处理，才能画出正确图像。这是一个可以充分展示学生平时实验素养的问题。

接着，试题还提出了一个非常现实的问题，“在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图像都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图像却明显不同。请你利用表中数据在图c中作出I-U图像，并回答造成这种不同的原因：。”平时的实验中，学生测量的电阻阻值很可能是不同的，这应该更真实。但平时的教学中，为了减少“不必要的麻烦”，有的教师会专门选择相同的电阻进行实验，这其实失去了教学中额外的教学时机。更重要的是：忠于真实的实验结果，是一种可贵的科学品质。

四、培养真实的能力

试题中的第4小问，设计了一个开放性的问题：“为了进一步探究电路的性质，他们选择了一个电压可调的电源进行实验。实验所用电路如图d，但电压表位置不详，电阻R1的阻值为8Ω，所用滑动变阻器R2是‘10Ω 2A'和‘5Ω 3A'中的一个。若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图e所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半。请发挥你的聪明才智，通过计算推测他们实验时所用变阻器R2的规格和R2的电压。”

从图中可以读出电流表示数I=0.2A，电阻R1的阻值为8Ω，故电阻R1两端的电压U1=IR1=1.6V。从图中可以读出电压表示数Uv=2.6V。由于电压表位置不详，所以，电压表测的可能是滑动变阻器R2两端的电压U2，也可能是电阻R1和滑动变阻器R2的总电压U。电流表示数I=0.2A，滑动变阻器R2是“10Ω 2A”和“5Ω 3A”中的一个，且此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半，故滑动变阻器R2两端的电压有两种可能，U2=1V，U2’=0.5V。综合以上信息，电压表测的是电阻R1和滑动变阻器R2的总电压，且此时滑动变阻器R2选用的是“10Ω 2A”，R2两端的电压U2=1V。

一份好的中考试题的设计，对于初中物理教学的影响是深远的。一个好的实验试题，会对物理实验教学产生多方面的启迪。