基于核心素养的课堂教学体验——以一节高三电学实验复习课为例

范丽华

(衢州第三中学 浙江 衢州 324022)

电学实验是高中物理教学的重点与难点，高三复习阶段如何实施实验复习课教学，提升学习能力，是高三师生共同面临的重要课题.但大部分高三实验复习课基于理论教学，知识记忆，脱离对实验过程的亲身经历与感悟，理解掌握不到位，缺乏应变能力.下面结合笔者开设的一节高三物理电学实验复习展示课，谈谈在“合作、探究”中提升学生的实验能力.

1 教学环节与评析

环节一：把握电学实验内容，掌握复习方向

(1)基于学科指导意见，系统把握.学科指导意见中，高中物理要求学生掌握4个电学实验，可以将其分成两类，其一：测绘小灯泡伏安特性曲线、探究导体电阻与其影响因素的关系、练习使用多用电表是与测电阻相关实验；其二：测定电池的电动势和内阻是对电源的研究.笔者将测电阻部分内容作为本节课的突破点.

(2)浏览近年高考题，把握考试动态.

(2018年11月浙江选考)测未知电阻——考查电表连接与数据处理.

(2018年4月浙江选考)测铅笔芯电阻——考查多用电表使用与电路设计.

(2017年4月浙江选考)测铜导线电阻——考查电表读数与电路设计.

(2016年10月浙江选考) (2016年4月浙江选考)测小灯泡伏安特性曲线——考查电表读数；实物图连接；数据处理.

(3)师生共同构建知识内容框架.

电学实验设计知识框架如图1所示.

图1 实验设计知识框架图

评析：本环节教师通过学科指导意见与近年高考状况，分别从理论与实践应用两个方面让学生明确电学实验考查方向及常见问题，明确复习与研究方向，并通过系统构建电学实验测电阻的内容框架，让学生形成知识内容体系，提供思想方法、设计思路，为后续的课堂教学作铺垫.

环节二：设计、自我阐述、评价、反思、成型，体验理性之美

(1)情景展示：学校全面更换教室的日光灯，小华同学在破碎的灯管中发现了一段电阻丝，如图2所示.小华同学想通过实验了解这段电阻丝的电阻特点，请利用常见电学实验器材(每组提供的实验器材略有不同)，设计实验方案测量不同状态下电阻丝电阻.

图2 日光灯管中的电阻丝

(2)学生分组活动

1)方案设计：观察本组所拥有的实验器材，设计合理的方案，探究电阻丝的特点.

2)方案阐述：阐述本组的设计思路、能够测量的信息、方案的优劣.

3)方案答辩：针对阐述的方案，其他组学生与教师一起针对相关方案进行提问，主要完成以下内容答辩.

①电表的选择？选择的依据？如果没有合适量程的电表怎么办？

②电表的连接？连接的依据？

③滑动变阻器的连接？如此连接的优势？

④滑动变阻器的选择？选择的依据？(滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为10 Ω与50 Ω，该如何选择？)

⑤整体阐述方案能够达到的实验目的与局限.

(3)部分设计方案与答辩结果展示,如图3所示.

图3 第四小组方案图

方案一：通过多用电表欧姆挡直接测量电阻丝阻值.优点：简单方便.缺点：只能测冷却电阻.

方案二：限流式外接电路.优点：电路简洁，节能.缺点：电压较小时的阻值难以测量.

方案三：分压式外接电路.优点：能够完整地测量不同电压状态下电阻丝的阻值.

方案四、五：通过电流表/电压表半偏法测量.缺点：受电源、电表等内阻的干扰较大；只能测量某一状态下的电阻丝阻值.

(4)分析汇总：通过学生阐述与答辩，最终师生共同归纳出最佳实验方案，如图4所示.

图4 最佳实验方案电路图

评析：本环节设置，完全将课堂交给学生，让学生动脑想，动手做，动嘴说.以“问题”为中心，促使学生成为研究者，引导学生关注实验仪器选择、电路改进等问题，实现对电学实验的认知由感性到理性，由抽象到具体的跨越和提升，突出了学生是学习活动的主体，强化学生对课堂实践的参与、合作.

环节三：合作探究，提升实验能力，体验成功之趣

(1)根据最终确定的实验方案，进行实验操作.

1)如图5所示，完成电路图的连接.

图5 实验电路图

2)设计表格，记录实验数据.

3)进行实验，汇总在实验过程中碰到的问题，完成数据分析，形成分析报告.

(2)实验现象与结果展示(图6)

图6 实验数据与现象分析

(3)对实验过程中碰到的疑难问题及实验数据进行分析讨论.

评析：本环节设置，目的是让学生再一次经历实验过程，掌握实验器材使用、电路连接、表格设计、数据分析，通过在合作探究中发现新问题、解决问题，进一步加深对实验的理解，提高实验能力，并体会合作学习，养成科学的态度，体验物理学习的乐趣.

2 课堂花絮

(1)思维的火花：方案设计过程中，出现若干欧姆法测电阻的替代案例，如图7所示.

案例一：当电路①与电路②中的电流相等时，电阻箱阻值与灯泡电阻丝阻值相等.

案例二：通过调节电阻箱阻值，根据电流表的读数可以反映出灯泡电阻丝与电阻箱阻值的关系.

案例三：通过调节电阻箱阻值，根据电压表的读数可以反映出灯泡电阻丝与电阻箱阻值的关系.

(2)观察与逻辑

如图6所示，在数据分析过程中，学生发现在电阻丝发光前后图像的弯曲程度最明显，从而分析出在发光前后温度变化最明显，电阻变化最明显.

(a)案例一

(b)案例二

(c)案例三

如图8所示，实验过程中，个别小组由于实验时间较长，实验电压过高，出现灯丝断裂现象，引发学生对断裂原因的思考与讨论.

图8 实验后断裂的电阻丝

实验结束后，细心的学生发现在灯丝表层形成一层白色物质，经分析应该是灯丝高温被氧化的产物，从而引发讨论：日光灯管内电阻丝所加电压远大于实验电压，日光灯管是如何防止电阻丝的氧化？

评析：替代方案或许并不严谨、不完美，但可以反映出学生多维度的思维能力，通过不同的学习方式获得创造性与创新意识.通过方案的设计与答辩，不断完善实验方案，从而获得批判性思维与问题解决能力及系统思维、交往能力.通过课堂实践最终的目标在于使学生：能够自主建构灵活的知识基础；发展高层次思维能力；成为自主(或自我调节)的学习者；成为有效的合作者.

3 课堂反思

亮点一：本节课从高考要求出发，通过对陌生情景的设计与完善、实验与探究、分析与总结不仅让学生对实验原理、过程、现象有直观、真切的认识，而且引发学生对已有知识的回顾和再认知，由感性到理性，注重知识的构建过程，激发学生的探究热情，将“枯燥”的高三实验复习课转变成为一节有趣的实验探究课，教学方式有很大程度的创新.

亮点二：本节课由教师归纳引课，到教学情境的提出，再到学生方案设计与讨论，实验探究与分析，均突出了学生在课堂中的主体地位，注重学科探究的设计，突出强调提出问题、交流评价、解决问题的环节，引导学生关注实验操作、仪器选择、电路改进等问题，通过共同交流评价、归纳总结，让学生在问题的引领下构建知识体系，强化核心素养的养成.

亮点三：学生在亲身经历中，通过发现问题、思考与解决问题，认识科学的本质，在理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基础上，逐渐形成对科学和技术应有的正确态度与责任感.

不足：面向不同层次的学生，在设计实验方案的环节中，设计能力各不相同，学生动手实验操作能力也参差不齐，致使课堂节奏难以把握.