基于高考实验题对高中物理实验课有效教学的思考

胡晓雄 徐志燕

(1. 浙江省长兴中学,浙江 长兴 313100； 2. 浙江省长兴县太湖高级中学，浙江 长兴 313100)

基于高考实验题对高中物理实验课有效教学的思考

胡晓雄1徐志燕2

(1. 浙江省长兴中学,浙江 长兴 313100； 2. 浙江省长兴县太湖高级中学，浙江 长兴 313100)

本文通过回顾浙江省连续3年高考物理实验题,分析现阶段高中物理实验教学的现状,探讨了新课标下高中物理实验教学的相关问题,思考提高现阶段高中物理实验教学效果的具体措施．笔者认为成功的实验课应该从课前、课中、课后、点评4个环节去精心准备和设计,这样才能够做到及时巩固、查漏补缺、延伸拓展,提高学生物理实验的能力,充分调动学生学习物理的积极性,从而提高实验课效率．

实验题； 实验课； 现状分析； 有效教学

1 浙江省连续3年高考物理实验题评析

例1.[2009年第22题第1小题第(2)问]某同学从标称为“220 V 25 W”、“220 V 300 W” 、“220 V 500 W”的3只灯泡中任选一只,正确使用多用电表测量灯泡阻值如图1所示．该灯泡的阻值是________,标称的额定功率为________．

答案: 160 Ω,“220 V 25 W”.

图1

点评: 欧姆表读数160 Ω．标称为“220 V 300 W” 的灯泡经计算其电阻为161 Ω．陷阱设置之巧妙,使大量考生受骗上当.

如果考生没有一定的实践经验,碰到这样的陷阱,对“小灯泡在正常工作时的热态电阻比其冷态电阻大得多”的道理不是掌握得很牢固,是很容易犯错误的．所以该题对考生分析处理实际问题的能力是一次很好的检测．

例2.(2010年第22题)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流-电压的数据如表1所示.

(1) 用表1数据描绘电压随电流的变化曲线;

(2) 为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图2所示，请指出图线的特征,并解释形成的原因．

表1

答案: (2) 电阻随电流增大而增大.由图2可知存在3个区间,电阻随电流的变化快慢不同．第1区间电流很小时,电阻变化不大;第2区间灯丝温度升高快,电阻增大快;第3区间部分电能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢．

图2

点评:这道试题考察了学生实验数据的处理能力．第(1)问考察作图能力,关键学生是否做过实验,是否处理过数据,要尊重客观实验事实,很多学生盲目地把它画成一条直线．原因是物理课中老师告诉他们作图最终想办法把他们变成一条直线．而第(2)问考察了学生对图像的分析能力,要结合物理规律,总结出图像反应出来的物理信息．多数学生答了一点,少数学生答了前两点,极少数回答完整,这样此道题拉开了学生的差距．

例3.(2011年第22题)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S=0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采用如图3所示的实验电路,M为金属丝c的左端点,O为金属丝a的右端点,P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中,电流表读数始终I=1.25 A．电压表读数U随OP间距离x的变化如表2.

图3

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

(1) 绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线;

(2) 求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较．

答案:见图4.

图4

点评: 第(1)问3段曲线学生看到参考答案时,都大吃一惊,教师平时不是讲了“如果基本共线,画成一条直线,或者画成一条平滑的曲线”．学生死记结论,形成思维定势,不从实际情况出发．仔细思考的学生会发现,3段不同的导线,自然是3段不同的图线,怎么会平滑连接．

第(2)问求电阻率并比较大小,特别是a和c的电阻率计算出来可能不一定完全相同,但要有勇气得出它们电阻率相同的结论,这是一种物理能力,更是一种科学研究不可缺少的精神．

2 目前实验教学的现状分析

2.1 实验教学现状

日常的物理实验课教学过程中,普遍存在着一些令人担忧的现象．如教师在进行实验教学时,生怕学生听不懂,或者是担心学生在操作过程中会出现这样或那样的错误,于是教师从实验原理、步骤、注意事项,甚至连实验结果都面面俱到地讲解,然后由学生按部就班地操作．中学物理实验教学中普遍存在着以下一些误区．

(1) 在教学方法上，教师“画实验”、“讲实验”、和“电脑模拟实验”的多,学生“背实验”多,学生亲自动手操作的少．

(2) 在实验内容上，验证性实验多,探究性实验少．

(3) 学生分组实验，教师约束的多,学生自主发挥的少;或者是以个别学生为主,其他学生旁观,责任心下降,没有一种科学实验的体验,很多时候是到此一游．

(4) 实验结果方面，为了应付教师的检查,学生互相抄袭数据,造成实验报告雷同,做实验只是流于形式．

2.2 原因分析

在物理实验课上出现上述情形,我们分析主要有以下原因.

(1) 教师观念还没有完全转变.

由于广大中学物理教师对实验功能认识的局限性,特别关注物理实验的知识验证功能而忽视了学生动手能力的培养,忽视了实验过程中学生间的交流与合作．

(2) 传统高考指挥棒的影响.

高考书面表达的考试形式与学生实际动手能力之间也存在着不可忽视的矛盾．认为学生不会动手做实验不要紧,只要会动笔考实验就行．由此而引发了“做实验不如讲实验”,“讲实验不如背实验”的不恰当的做法．

(3) 真正做好实验耗时太多.

不论是课堂还是课外,都需要教师和学生花费大量的时间准备和落实好实验的每一个环节．而当前学生的作业普遍还是较多,怎样解决好这个矛盾是一个棘手的问题．

3 实验课有效教学的策略

浙江省连续3年高考物理实验题,2009年物理实验注重的是实验操作与注意事项,2010年物理实验却注重的是实验数据的处理方法,2011年物理实验重视实验基本仪器的作用和实验数据的处理,但2011年高考题又有创新,要克服解题中的定势思维,不能死记结论．只有真正做了实验,亲自动手处理好数据的学生才能获得正确的答案,如果完全靠教师上课讲解而获得知识会恰好掉入出题者的陷阱．所以今后的实验课,要让学生做实验,做好实验．要达到这个目的,笔者认为可以从课前、课中、课后和点评4环节进行引导、帮助和落实,流程图如图5所示．

图5

(1) 课前——用导学案引导学生去准备.

实验准备课的导学案,目的是引导学生做好两方面的准备:一方面是知识上的准备,另一方面让学生先自行去进行思考和理论探究．这样他们可以先熟悉这个实验,同时对于这个实验在实验课前也会有自己的一些思考,不是茫然走入实验室,而是带着很多困惑进实验室,目的很明确．

导学案发给学生后,让学生先思考并简要书面回答各个问题,最好要收起来批阅,实在来不及,实验课要进行抽查．否则只能是流于形式,没有任何效果．教师的督促,让学生逐渐养成在实验课前预习实验的好习惯．

(2) 课中——两阶段,环环相扣.

理论课,安排在操作课前,一般至少半节课．课上主要介绍实验器材、实验原理和操作步骤,以及如何对实验数据进行处理,讲解不能流于形式．2011年高考,浙江理综卷考察了这样一道题目.

题目(2011年第21题).在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车,一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验,还须从图6中选取实验器材,其名称是 ① (漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用 ② ．

点评:这道题看似容易,第①空,很多学生,对于电磁打点计时器和电火花计时器使用什么电源弄不清楚,结果错一个不得分．第②空,器材的作用,多数学生写不全或弄错,特别是钩码和砝码的作用．

通过这道高考题告诉我们实验课要从最基本的东西一步一步弄清楚,往往最简单的问题却被大家忽略掉．所以笔者认为理论课上可以将实物进行展示或用视频、照片投影在大屏幕,逐个学习,这样印象深刻．

图6

操作课,要注意以下几个环节．

首先,时间要保证．最好整节课让学生在理论课的指导下分组，自己亲自动手探究．有些教师经常在操作课上先讲实验,结果剩下的时间不多,学生做实验只能流于形式,无法充分完成．另外,时间如果充足,学生做完实验,有时间对数据进行初步处理,然后对于数据反映出的问题,可以小组讨论后,重新再进行实验,弄清一些产生误差的原因．有了这样一个多次的过程,学生的实验能力、分析和解决问题的能力才能逐步提高．

其次,学案引导十分关键．实验课的导学案除了留出位置让学生设计表格记录数据外,还应附上坐标纸,方便学生及时进行数据处理．设计一些探究性的问题，引导学生对实验的方案、器材、操作和数据处理过程作更深入的思考．这样不仅能让学生在实验课上有据可依,有事可做,还能引导学生对实验进行思考．连续3年浙江高考题就是引导高中物理教师要让学生亲自动手做实验,要让学生认真做好实验,更要让学生带着思考做实验．

最后,教师的作用要充分发挥．学生做实验时,应该来回巡视．一方面及时为学生解决一些实际遇到的问题,另一方面也可以督促学生做好实验,要督促他们填写好测量的数据,时间许可的情况下,每个人要自己亲自做一做,这样测量的数据不是乱编的,也不是抄袭的.此外教师还应在课堂上做好一件事情——用数码相机记录实验中学生的一些典型错误,为下一节实验点评课做准备．

(3) 课后——处理数据,及时巩固.

课后的及时巩固是十分必要的,除了要求学生填写好实验报告,认真处理实验数据是非常重要的．要求每位学生上交一份自己处理的实验结果,同时要求他们自己分析处理数据后得到结论．从2009年高考要求学生实物连线,到2010年和2011年均要求学生根据数据作图,并要求学生通过图像分析得出结论．这也是高考命题专家希望高中物理教师在平时的实验教学中,这方面要多花工夫,改变以往的讲实验代替做实验这种传统模式．此外,对于处理实验数据时发现的一些问题,自己要积极去思考,弄清其中的原因．对于实验过程要再一次思考,总结做实验哪些地方需要注意,哪些地方需要改进．

(4) 实验点评课——纠错整理和提升.

此外,点评课的拓展和提升也很重要,例如在上述这个实验中,除了实验用到的方案,还有其他的一些方案,可以进行比较优劣,分析原理上的不同．课本上参考案例1和参考案例2进行比较后,可以引导学生去思考,开拓他们的思维．

图7

4 实践后的总结与反思

布鲁纳有句名言:“我们教一个科目,不是去建立一个该科目的小型图书馆,而是要学生自行思考,像一名数学家那样去思考数学,像史学家那样去探索历史,投入到获得知识的过程中去．”

在近几年的实验教学中,坚持从课前、课中、课后、点评4个环节精心设计和准备每一个实验,在知识和技能上落实得更细一些,对学生的掌握情况了解得也更清楚些,实验教学的针对性也更强了些,总的来说现在的实验课效果较以往有了一定程度的提高．在以后的教学中,就如何进一步提高学生的动手能力和实验的探究能力,怎样增强他们对实验的兴趣,还需要进一步在实验教学中继续摸索．相信通过我们共同的努力,高中物理实验教学会翻开新的篇章,使学生的实验素养得到真正的提高．

1 葛为民.2012年浙江省普通高考考试说明[M].杭州： 浙江摄影出版社，2012.

2 浙江省高考命题咨询委员会.2011年浙江省高考命题解析——理科综合[M].杭州： 浙江摄影出版社，2011.

2017-04-12)