基于本源性问题的高中物理电学实验二轮复习

摘   要：结合教学实践，回归本源性问题的高中物理二轮电学实验复习，从探寻学生本源性问题的来源和利用本源性问题培养学生的学科核心素养两方面入手，让学生学会用解决问题的方式解题，构建更具有针对性和高效性的二轮复习课堂教学。

关键词：二轮实验复习;本源性问题;物理学科核心素养

本源性问题原是指最为原始 、最为朴素、最为本质的问题。回归本源问题的研究，让学生亲历问题的形成和解决的过程，符合学生的认知发展规律，有利于提升学生的学科核心素养。那么二轮复习中应如何利用本源性问题，让复习更具有针对性和高效性，以下是在准备和执教福建省高三物理学科会议的示范课“电学实验二轮复习”过程中的一些思考和体会。

1  本源性问题的来源

学习的不同阶段均存在不同层次的本源性问题，新课教学中的本源性问题更多是来自于学生因对物理现象和规律的不了解，二轮复习和新课教学不同，二轮复习本源性问题更多的是在物理概念和规律的应用过程中产生的[ 1 ]。

1.1  本源问题应来自于学生的困惑

以測电阻方法为例，调查了一百多位高三学生，学生的困惑主要集中的两个方面：

（1）如何根据器材选择测电阻的方法;

（2）替代法和电流半偏法的器材几乎相同，应如何选择。高考要考查学生的能力是不容置疑的，但能力的培养不能靠题海战术，而是通过合理的问题梯度设置，并通过具体题目培养学生多角度、全方位、深层次地去思考问题，增强应变能力，提升学生的综合能力和创新思维。因此根据学生的以上困惑，设置题目如下：

【例题】利用以下器材设计测量电路，测量微安表的内阻。

A.待测微安表：量程200 μA，内阻约几百Ω;

B.电压表V：量程2 V，内阻约为10 kΩ;

C.小量程电流表A：量程200 μA，内阻约为100 Ω;

D.滑动变阻器R1：阻值0～10 Ω;

E.滑动变阻器R2：阻值0～20 kΩ;

F.电阻箱R0：阻值0～9999 Ω;

G.电源：电动势1.5 V，内阻不计;

H.导线和开关若干。

（1）甲同学利用图1测量微安表的内阻，为了较精确测出微安表的内阻。该电路        （填“可行”或“不可行”），若可行写出简要测量步骤，若不可行说明理由，           。（答案：不可行）

（2）乙同学利用图2测量微安表的内阻，为了电表安全滑动变阻器应选        （填“R1”或“R2”），该电路

（填“能”或“不能”） 较精确测出微安表的内阻，若可行写出简要测量步骤，若不可行说明理由，                       。（答案：R2  不能）

（3）丙同学利用图3可以较精确测出微安表的内阻，滑动变阻器应选        （填“R1”或“R2”），本实验可用多节干电池串联来提高测量精确度，备选干电池增加为5节，其它仪器不变，选用的电池________节最佳;如图连接电路，测量步骤如下：

①接通S1，调节R，使电流表指针偏转到满刻度;

②保持R的大小不变，再接通S2，调节R0，使电流表指针偏转到满刻度的，读出R0的阻值为600 Ω，则微安表的内阻Rg=           。（答案：R2  2  300）

第（1）小题的设计是为了学生自行发现实验中各个仪器的“匹配”问题才是设计电学实验的“本源问题”，因此注意电学量的整体匹配，如电流、电压、电阻等的匹配。

1.2  本源问题应来源于真实的实验情景

物理问题最有效的解决载体就是物理实验，二轮实验复习也应该从真实的实验出发，寻找需要解决的本源问题，第（2）小题的设计是在第（1）小题的基础上，通过课堂的演示实验，发现阻值一定范围电流表示数几乎都不变，进一步提醒学生“匹配”问题才是设计电学实验的“本源问题”，应注重理论联系实际，用实验说明恒流问题，发现替代法测电阻的不足之处。利用前两题的设问，第（3）小题让学生充分体会恒流半偏测电表内阻的条件和合理性，并能利用恒流半偏来解决实际问题。让学生从实验中自行发现问题、解决问题，再进一步整理、分析和计算，从而归纳和总结出物理规律，这也是一位理科生必备的关键能力[ 2 ]。

2  本源性问题有利于提升学生的能力

二轮复习的重要任务是提升学生的能力，问题能启迪引导智慧，而物理问题的载体之一就是物理情景，在和学生一起整理多用电表中，发现有量程模糊不清的现象，多用电表的二轮复习，以真实的多用电表示教板的量程模糊不清这个问题，以“标注量程”任务驱动式的设计来激发学生学习热情，从而解决在一轮复习中学生存在的问题，提升学生的学科素养。

2.1  建模能力

利用真实的问题情景来培养学生的建模能力是非常有效和可靠的，多用电表示教板（如图4）的电器复杂，如何简化成学生常见的模型，建模过程引导如下：

通过一步步的引导，让学生亲自经历一次真实的建模过程，即先把实际问题建立成物理中的理想化模型（如图5），通过对理想化模型的分析和处理，最终再还原回真实的问题情景中。

2.2  分析和综合能力

多用电表选挡和估读问题是考查的重点，为了让学生更加明确其原因，在实际实验操作过程中，设置了以下问题：

（1）从多用电表示教板中可获知欧姆挡的有用信息有哪些？引导学生得出：欧姆表电池的电动势为1.5 V，该多用电表刻度盘（如图6）上电阻刻度的中间值为5，等等。

（2）欧姆挡的选择开关拨至 “×100”挡测量待测电阻Rx，此时指针偏转较小，位置如图6所示，该同学读出欧姆挡的读数为        Ω;由于欧姆挡刻度不均，读数可能存在较大误差，该同学根据欧姆挡的内部原理计算出此时通过待测电阻Rx的电流值为           ，待测电阻Rx的阻值为           Ω;通过对比发现当电表指针偏转较小时，测量值有较大偏差，本实验应换成             （填“×10”或“×1K”）測量值更精确。（答案：4200   0.3 mA    4500  ×1K）

让学生直观感受到从表盘读数和利用原理计算出来的差距较大，了解由于刻度不均匀，给多用电表的读数带来的困难，而中值电阻附近刻度相对较均匀，有利于读数，因而若指针不在中值电阻附近应换挡。这样学生通过真实的物理情景，了解这个问题的本源，不仅让学生掌握了知识，也让学生学会用理论分析和实践综合的两种方法来分析和解决实际问题，提升学生的综合分析能力[ 2 ]。

2.3  发现问题的能力

对于中学生来说，发现问题的能力，可能比解决问题更重要，学生在多用电表示教板中，提出了许多问题，如：为什么要用R0这个电阻呢？电流挡的多挡设置中为什么是10倍递进的？欧姆挡的内部电路是怎么设置的？等等。这些基于对欧姆表原理了解的基础上自然而然产生的问题是学生学习的宝贵资源，这时来自自身的本源性问题引导学生进一步深入学习和研究，让学生学会学习，这才是教学的意义。

当然，学生的能力正是在不断地提出和解决本源性问题中提升的，以上只是在二轮电学实验复习的尝试，还有许多不足之处。但这种来自真实物理情景的本源性问题的掌握和实践，应将一如既往地开展。

参考文献：

[1] 陈炜烜. 回归本源问题的高中物理实验设计和实践[J].中学理科园地，2019（3）：3-4.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.