实验教学中动态生成资源的策略——以“测电源电动势及内阻”为例

邵晓丹

(江苏省镇江中学 212000)

教师已认识到实验教学对物理教学的重要性，也积极改进实验教学，让实验教学更好服务物理教学.实验教学中充满各种疑问、意外等不确定，这些都是课堂生成的绝佳机会.遗憾的是实验教学中普遍存在重视预设而生成性不足的情况.常见的实验教学课堂是教师按照教材以及考纲的要求，给出实验方案、实验原理、实验步骤、注意事项让学生提前预习，到了实验室教师会将实验原理、方案、步骤、注意事项、数据处理方法详细讲解，然后学生按部就班一步步完成实验.如此实验，教师把实验课堂预设得太满，学生没有时间和空间思考，这样的实验课堂不会有思维含量，师生、生生之间不会碰撞出思维的火花.学生没有主动思考的实验教学，忽略了学生的主动性，没有体现学生学习的主体地位，教学效果有限.

一、深度质疑探究刨根问底促生成

实验过程中学生对实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等会产生各种疑问，教师应鼓励学生积极提出疑问，引导学生思考疑问、深究疑问，才能更好理解实验本质，知其然更知其所以然，在清楚“是什么”的基础上，弄明白“为什么”以及“还可以怎么样”.这可以促使教师实验课堂教学中，发现学生的问题，扫清学生学习的障碍，在学生间分享疑问，共同探究疑问过程中产生思维的火花，生成新的教学资源.

在测量电源电动势及内阻的实验中，处理数据可以用闭合电路的欧姆定律列方程组或做出U-I图象.通过作图法处理数据误差较小，避免了列方程组时所选的两组数据出现测量不准确导致错误的情况出现，但作图是学生弱项，对学生而言有难度，学生的疑问也比较多.本实验中利用图象处理实验数据时，以采用伏安法为例，预设之外学生会产生的主要疑问有：(1)图象的横坐标表示什么？纵坐标表示什么？(2)图象是直线还是曲线？(3)图象与横纵坐标的交点分别表示什么？

上述问题难度不大，但由于学生作图、识图能力的欠缺，导致有不少学生有疑问，通过引导学生思考、探讨这些疑问，可以促进课堂动态生成，促进学生掌握物理的本质，提升课堂教学效果.通过疑问(1)的探讨，并将U-I图象与伏安特性曲线做比较可以让学生养成画图看图先看清坐标的习惯，更可以在作图完成后进一步比较两个图像斜率的意义，促进学生对图像的理解；学生作图时，描好点后，学生由于实验测量的误差，点未必都排列在一条直线上，为此引导学生利用数形结合判断图象应该是直线还是曲线，利用闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir，路端电压与电流是一次函数，故图象应该是直线.探讨疑问(3)可以回归知识的本质，与纵坐标的交点，是电流为零时的路端电压，即开路电压，开路电压就是电源电动势，与横坐标的交点是路端电压为零，即外电路短路时的电流(纵坐标从零开始).

疑问的深入探究无疑是课堂生成的良好契机.问题是深入探究学习的着力点，更是课堂教学中动态生成的增长点.对这些疑问的探究，可以较好促进学生掌握数据处理的方法，用活方法奠定基础，也为后续解决物理问题迁移方法奠定基础.实验教学中教师应该通过提问、激问，适时提出有针对性、启发性、挑战性的问题，或激发学生自己提出问题，促进学生进行深层次思考，引导学生不断反思，让自己的认知逐步清晰和条理化，理解实验的本质，掌握物理方法.对疑问刨根问底，促成学生在质疑、追问、互动中生成新问题与观点.

二、挖掘实验教学意外开发成教学资源

实验课堂充满了各种意外，有些意外是在教师意料之中，有些则是意料之外的偶发事件.意外有些是学生的表现好得超出教师的预期，而更多的则是学生出现的各种错误.对这些意外的发现、探究会让教学过程充满活力.学生表现优秀的意外可作为资源分享，成为教学过程中促进学生有效学习的增长点.学生出现的错误则更有教学价值.在出错、改错的过程中，课堂才能不断生成，而魅力无穷.实验教学中如果教师能够机智抓住各种转瞬即逝的意外，把他们变成宝贵的教学资源，对促进学生理解实验本质和学生思维水平的发展一定会有很大的促进作用.“学生通过错例分析，领悟了方法，发展了能力，优化了思维.”这些意外来源于学生身边，学生经历过的事情开发成自己的学习资源，会让学生觉得亲切而更加积极主动地思考、解决问题，为提升实验教学效果奠定积极的学习心理因素.

在测量电源电动势及内阻实验中，采用图象法处理数据，作出U-I图象，通过分析截距和斜率得到电源电动势及内阻.然而，实验中电压表的读数都集中在1.1v到1.5v之间，此时如何画图，误差才小、图象才美观，这些问题学生缺乏思考.于是不少学生画出如图1所示“偏安一隅”的图象.

为此，可以以此为契机，引导学生思考：从图象如何才美观？是“偏安一隅”还是基本占据坐标？如何才能避免图象“偏安一隅”？坐标上标的数一定要要从零开始吗？通过思考上述问题，引导学生画出图2所示的U-I图象，追问：图1和图2哪一个图象的作图误差大一些？在图2中图象与横坐标的交点还是短路电流吗？

在实验教学中，当出现意外时，不应为了完成教学内容而把学生拉回预设轨道，而应利用好这些意外，把意外挖掘成教学资源，演绎课堂动态生成的精彩.当学生提出一些看似稀奇古怪的想法时，顺着学生思路，理清为什是这样而不能是其它，尊重学生奇思妙想，保护学生的学习积极性.遇到实验结果和预设有出入时，不牵强附会，而是师生一起分析客观原因，可以培养学生实事求是的科学态度和创新意识.合理利用教学中的意外，将其挖掘为教学资源，强化了学生对物理实验的理解，提升了学生思维水平和应变能力.

三、拓展延伸，借题发挥促进生成

实验教学中，需要通过训练一定量的实验题来促进学生巩固知识，理解实验方法.高考实验考查是纸笔考试，只有通过实验题的训练后才能应对高考中千变万化的实验题.实验题的训练是提升实验教学效果的最后环节，也是最关键环节.为此，实验教学中应该重视实验题的训练与讲解.在讲解实验题时，应该避免以题论题，应该在试题的基础上进行适度拓展、变化，促成实验课堂的生成，从而丰富实验题教学的内涵，提升实验题教学效率.

在测量电源电动势及内阻的实验中，一般选用如图3所示的电路.不少实验题也根据该图来设计问题.在完成以图3为原理图的实验题之后，还可以给学生抛出如下问题：为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合哪些仪器可以达到实验目的？设计好实验电路图，并写出实验原理、步骤.

为了引导学生思考，可以适时给学生如下问题引导学生思考.(1)电阻箱和滑动变阻器的区别是什么？(2)电阻箱在实验中主要作用是什么？(3)电压表与电阻箱应该如何配使用？(4)电流表与电阻箱应该如何配合使用？(5)一个已知内阻的电压表和电流表接到电路中有哪些作用？

经过思考得出可以完成实验测量的仪器组合有：一个电流表和一个电阻箱，一个电压表和一个电阻箱，实验原理图分别如图4、5所示.

上述3个实验方案的本质一样都是闭合电路的欧姆定律，学生通过上述拓展对实验原理有了更深刻的认识.在物理实验教学过程中，教师要根据教学需要以及学生发展需求，找准学生知识、思维、技能的增长点，借题发挥，对实验题开展变式教学，实现知识点之间横向、纵向联系，实现知识与方法的迁移和运用.在变式过程中，激发学生思考，激活学生思维，不断生成课堂探究的新过程，让学生在拓展中不断丰富学习体验，习得更加全面的知识、方法、技能.