一道中考题引发的对“实验方法指导”的思考

杨 玲

(苏州高新区第一初级中学校，江苏 苏州 215009)

现代教学论认为,教学要传授知识与发展智能并重,从发展智能出发传授知识,在传授知识的过程中发展智能,并将发展学生的智力和能力作为教学的着重点．思维能力是智力的核心,思维能力的发展是智能发展的一部分．培养学生良好的思维品质,是发展思维能力的保证,也是发展学生智能的重要方面．在中学物理教学中,实验教学对于发展学生的思维能力起着至关重要的作用．

2020年苏州中考题的第21题考查了实验教学的一个成果,它考查的是学生对电能表的掌握程度和对测电功率这一实验的理解．

图1

(2020年苏州第21题)如图1所示为学校实验室中某电能表的表盘．

(1) 该电能表示数为________kW·h

(2) 小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220 V 10 W”节能灯的额定功率.关闭其他用电器,将该节能灯接人220 V的测量电路,设计了以下3种测量方案:

方案1: 测量出电能表显示消耗1 kW·h电能所用的时间t.

方案2:测量出1 min时间内电能表转盘转过的圈数n.

方案3:测量出电能表转盘转过1圈所用时间t．

① 使用方案2,小明计算额定功率的关系式应该为:

P=________(单位:W)．(用数字和n表示)

② 比较3种方案,最可行的是方案________

答案分别是: (1) 1469.5 (2) ① 30n② 3

笔者利用问卷星对所教两个班99位学生进行了统计,3个小题的答题情况为:

表1

第3小题的答题情况为:

表2

很多学生表示上新课时的实验和平时的做题不是方案1就是方案2,根本没有去注意方案3．通过这个题目,笔者反思了一下平时的教学过程,发现在实验教学过程中可以有一些改进之处,加强实验方法的指导．

1 在实验教学过程中加强实验方法的指导

一般,笔者在实验课上是这样的一个流程.

明确实验目的→明晰实验原理→确定实验需测的物理量→选择实验器材→理清实验步骤→准备实验表格→进行实验探究→收集实验数据→处理实验数据→得出实验结论.

在初中阶段,学生的物理基础还比较薄弱,教师在课上提出的物理问题相对来说比较简单,设置的物理情景也比较单一．所以大部分情况下,这样一个一维单向线性的流程,也足以解决问题．但是事实上,当物理与实际相结合的时候,物理情景会变得复杂多样,这样一个单向的流程就无法很好地解决问题．所以在以后的教学中笔者觉得可以将这个流程稍加修改设置成如图2所示．增加的2个步骤是基于这样的原因.

图2

(2) 在“理清实验步骤”阶段,我们能够意识到有些实验的方案存在两种问题.

第1种： 由于实验室仪器精度的限制无法完成实验．

第2种： 由于实验操作过程中已知条件的限制无法完成实验．

其实教师在教学过程中也会不自觉地走这样的流程来解决问题,但是一般不会明确地将这样的流程图给学生．所以,当有教师引导时,学生是可以来完成一个实验的设计和探究的．可是也正因为每次学生都是被教师引导着去思考,他们对整个流程其实并不是很清晰,一旦没有了教师告诉他该往哪个方向去思考,有些学生就不知道下一步应该怎么做了．因此,在每次实验教学过程中,教师就应该将这样一张流程图明明白白地展现在学生面前,引导他们在关键的节点思考应该如何去正确处理碰到的问题．

2 在解决拥有具体情景的实验题中加强实验方法的指导

除了实验教学过程中,我们还会在各种练习题中碰到很多具体的物理情景．因为有了物理情景,那么我们就不能只是“纸上谈兵”,更不能“生搬硬套”,而应该结合题中所给情景来具体分析给出合理的方案．

(2019年徐州卷)第38题.小华用弹簧测力计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度.

(1) 测量前,应检查弹簧测力计指针是否指在________刻度线上.

图3

(2) 把适量的酱油装入塑料袋,排出空气后扎紧口,用弹簧测力计测出重力为3.6 N;然后用弹簧测力计提着塑料袋浸没在水中,如图3所示,弹簧测力计示数为________N.

(3) 水的密度为1×103kg/m3,则可算出酱油的密度为________kg/m3.

(4) 小华想用上述器材继续测量白酒的密度,但白酒的密度比水小.请帮她想出一个可行的办法并简要说明:________.

答案分别是: (1) 0 (2) 0.6 (3) 1.2×103(4) 将适量水装入塑料袋用弹簧秤提着浸没在白酒中.

在这一题目中的第4小题,很多学生给出的办法是“将白酒装满口袋,用弹簧测力计测出白酒的重力,利用密度公式计算白酒的密度”．这种方法里同学想到的是利用解第3小题时可以计算出的酱油的体积,简单认为只要将白酒装满口袋,那么白酒的体积就等于酱油体积．但事实上,学生们就没有想到口袋和瓶子是不一样的,瓶子的形状不会变,只要装到同样的高度,两种液体的体积就是相同的,而口袋的形状是变化的,即便两次都装满液体，都没有办法保证两次装的液体体积是相同的.

针对这样的情况,还是需要在平时的教学过程中引导学生多注意观察生活中的物品,区别它们的不同之处．当然,也需要指导学生们细心读题,仔细揣摩题意的技巧．

物理是一门基于实验现象的学科．实验在物理学中起着举足轻重的作用．在物理学史的发展过程中,科学家通过实验来发现新的科学现象,得出新的科学结论,也借此推动新的科技发展．自从伽利略在将实验引入物理学研究之后,纵观整个物理学发展史,每一位物理学家都非常重视实验,再高深的理论也需要实验来验证才行．

目前物理实验教学的现状是学生虽然喜欢做实验,但是却不愿意花时间去理解实验的原理和理清实验步骤,只是关注实验的数据和结论．所以,他们的知识就是“无源之水”、“无根之木”,碰到实际问题中一些复杂的情况,就无法去解决．这与我们现在所倡导的培养学生的“物理核心素养”是背道而驰的．笔者认为还是应该在实验教学过程中一方面引入物理学史让学生们意识到物理实验的重要性,让学生们在感兴趣的同时上还能有动力去理解实验、吃透实验;另一方面要加强实验方法的指导,让学生可以少走弯路,尽快通过学习来建立物理观念、培养科学思维、进行科学探究、形成良好的科学态度和责任．