用“问题”习题开展物理实验复习教学的新尝试①

操时良 余荣兴

(1.江苏省徐州市新沂市教师发展中心，江苏 徐州 221400；2.江苏省徐州市新沂市第一中学，江苏 徐州 221400)

对于物理实验的复习，是带领学生将实验重新做一遍？还是通过实验类习题进行复习？实际上，这两种方式都是老师们常用的，但学生的复习兴趣都不高，效果自然也一般。然而，中高考的物理真题、模拟题虽然经历了命题者的精心创编，有些题目仍然存在有待完善甚至有失科学性的情况，这类习题可以称之为“问题”习题。在实验复习教学中，笔者尝试选择“问题”实验习题为载体组织教学，在批判质疑中结合实验进行探索，收到了意想不到的教学效果。

1 试题呈现

用如图1所示的电路探究并联电路中的电流关系。

图1

(1)闭合开关，发现L1亮，而L2不亮。小易认为L2不亮的原因是L2短路，你认为他的判断是(填“正确”或“错误”)的。

(2)小易将电路中右侧的导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到“-”接线柱上，其他都不动。这样连接的目的是测的电流(填“干路”或“L2”)，请评价其可行性并说明理由：。

(3)小易将实验数据记录在下表中，分析表中数据，可得出的初步结论是：。

电流表的测量对象L1所在的支路L2所在的支路干路电流表的读数I/A0.300.200.50

(4)根据上表信息，若灯泡L2的电阻大小为10 Ω，则电路的总电阻为Ω。

2 试题分析

上述习题是2018年山东省济宁市的中考物理试题，本题考查的知识是并联电路中的电流特点，题中的4个小问分别考查电路故障分析、电流表的连接、数据处理以及并联电路的总电阻与各支路电阻的关系。这4个小问题的呈现顺序也基本符合实验探究的逻辑，但仔细分析每一步的设计，发现存在几处逻辑断点，存在“假探究”之嫌疑，缺少真正的探究，缺少实验的真实现场感。理由如下：

(1)第(1)小问考查电路故障分析与解决。题中的电路故障是L2不亮，是电路中出现了短路，显然，小易的判断是错误的。那么，不亮的真正原因是什么？如何解决？却未提及。

(2)应该在解决电路故障后，才能呈现第(2)小问，这是该实验探究的核心步骤，但在该步骤的设计中，仅仅考查了电流表连接的注意点，没能呈现探究的主要方法和步骤，需要完善设计，否则本实验无法进行。

(3)在第(3)小问中直接给出数据，但数据太过规整，不符合实际的探究情况，纯粹是理想化的数据呈现，学生只凭记忆就可作答，不利于培养学生实事求是的科学精神，另外，仅凭一组实验数据，就得出相关结论，不符合科学探究的规范。

(4)如果从实验探究的目的而言，得到初步结论就可以了，然而，在第(4)小问中又分析了总电阻与各支路电阻的关系，来求总电阻，给人有画蛇添足之感。

用纸笔测验代替实验操作测验，容易实施。但邢红军教授等学者研究发现：物理实验操作测验与纸笔测验属于低相关。纸笔测验若能努力创设实验的真实现场，则在提高纸笔测验与操作测验的相关度上无疑会是一大进步，若这样命题，应该能较好地考查学生的实验能力，从这一角度看，我们认为本题是一道有“问题”的纸笔测验题。

3 教学设计

结合上述分析，笔者带领学生采用了理论分析和实验探究的“双腿”并行路线，针对具体问题，采取的策略是精心设计问题串，进行对话引导。

(1)针对第(1)小问，设计如下问题。

问题1：闭合开关，发现L1亮，而L2不亮。小易认为L2不亮的原因是L2短路，假设L2是真的短路了，整个电路会出现什么情况？你能利用手中的器材验证吗？

学生回答：若灯L2被短路，电流不流过它，肯定不亮，由于灯L1与L2并联，则灯L1也被短路，这与灯L1亮相矛盾，所以小易的判断是错误的，实验检验的实物图如图2所示，连接电路，检验的结果与理论分析一致。

图2

问题2：不是L2短路，那又是什么原因呢？

生甲：那一定是L2断路；

生乙：不一定，也可能是连接L2两端的导线接触不良或断路。

问题3：要想查清到底是哪一段导线或哪一接触处断开，如何查找？

学生分组用电流表进行逐段排查。

(2)针对第(2)小问，设计如下问题。

问题4：将电路中右侧的导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到“-”接线柱上，作了这一变动后，电流表与灯L1及L2怎么连接？其目的何在？可行吗？

电流表与灯L2串联，其目的是测量流过灯L2的电流，但电流将从电流表的负接线柱流进，从正接线柱流出，不可行。随后学生尝试连线，进行试触验证。

问题5：怎样连接才能测出灯L2支路中的电流呢？

将灯L2右侧的导线连接到电流表的负接线柱上，并将灯L1右侧的导线改接到电流表的正接线柱上，仍可保证两灯并联，然后利用图3所示电路进行实验，并记录数据。

图3

问题6：如何测定L1及L2并联的干路电流呢？

如图4所示，只需将灯L2右侧的导线连接到电流表的负接线柱上，其他都不变，进行实验并记录数据。

图4

问题7：该实验为了探究L1与L2并联的干路电流与L1、L2支路电流的关系，进行了几次实验操作？能否一次性完成？怎样才能办到？

学生回答：3次，可以一次性完成，需要用3只电流表。

(3)针对第(3)小问，笔者优化了实验方案，记录了实验的相关数据，给学生创设了真实的探究情境，有利于培养学生的实证意识。实验数据记录如表1，并提出了如下问题。

表1

问题8：根据实验数据，我们能得到的初步结论是什么？

学生回答：在误差允许范围内，并联电路的干路电流等于各支路电流之和。

问题9：该实验获得的数据只有一组，通过这一组数据就得出实验结论，你认为科学吗？要想更科学？应该怎么做？

学生回答：不科学，可在干路上安装一个滑动变阻器，调节滑动变阻器，测量多组数据进行验证。

(4)针对第(4)小问，设计如下问题。

问题10：本实验的研究目的是什么？若已知此时的灯泡L2的电阻为R2，流过灯泡的电流为I2，流过干路的电流为I，我们能否分析出电路的总电阻？要想解决此问题，还需要运用什么规律？

问题11：总电阻的含义是什么？在对总电阻的分析中，你应用了哪些科学方法？

学生回答：总电阻是整体等效电阻，应用了等效替代、整体法等科学方法。

(5)针对实验的复习及考查方向，教学引导如下。

问题12：你能设计实验，探究并联电路的电压关系吗？对于串联电路电流、电压的关系呢？

教师引导学生以点带面进行自主复习。

问题13：通过中考真题的练习，你认为命题人会从哪些角度来考查实验呢？

学生回答：仪器的使用、电路故障的分析与排除、实验步骤、实验数据的处理、误差分析等。

4 教学启示

4.1 在实验复习教学中教师要引导学生动脑，更要动手

物理是一门以实验为基础的自然科学。通过动脑巩固基础知识，通过动手训练基本技能。在实验复习中，若仅以习题开展教学，那就是纸上谈兵；若仅带领学生重复课本的实验操作，“照方抓药”，也难以激发学习兴趣，属于低效的重复。因此，在实验复习课上，应该创设适合复习的教学情境，在动脑解决疑难的过程中，借助实验的方法求索解决问题的方案，显化理论分析思路，在训练实验操作技能的同时获得正确的结论。

4.2 在实验复习教学中教师要鼓励质疑，更要鼓励批判性学习

在新授教学的实验课中，限于学生初次接触，缺乏对实验原理、步骤、方案等的深刻认识与理解，教学可侧重于在教师的引导下让学生按照步骤逐一操作。但在实验复习中，学生已经对实验本身、以及其他相关实验有了初步的理解和认知，教师应该鼓励学生对实验的方案、步骤等设计进行质疑，如还有更好的实验方案吗？这样设计的步骤是最简洁吗？这样的设计科学吗？通过质疑，培养学生的批判精神。

4.3 在实验复习教学中要关注部分，更要关注整体

复习教学不能就题论题，教学中应借助习题描述的部分问题，拓展到对整个实验原理、器材、方案、步骤、数据处理、误差分析等系列问题的探讨；除此以外，教师还应该引导学生，由此实验关联到其他相关实验，找到它们的共性与差异。

密立根说：科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。两条腿唯有协调起来，走起路来才能顺当。因此实验复习课既不能离开实验去空讲理论，否则学生的实验技能得不到训练；也不能只做实验而不去思考理论问题，否则思维缺乏深刻性。借助存在问题的实验习题，设置合适的问题串，在师生、生生对话交流和思维碰撞中显化实验探索路径，不失为可行的教学方法。