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在实验试题下审视实验教学

范文

游天下

摘要 “检验欧姆定律”是初中物理重要实验，教师应重视学生通过活动得到正确的结论，需要在新的实验试题下审视自身的教学方式。随着中考实验试题的变化，教师在实验教学中应充分开放实验器材，注重指导学生了解器材结构，掌握器材用途，并合理设置问题，以培养学生发散的实验思维，强化学生的逆向思维能力。

关键词初中物理实验教学欧姆定律

一、问题提出

中考物理实验试题是一类具有一定考查广度和深度的试题。它既可以考查学生对基本物理规律和物理结论的理解和运用，又可以考查实验过程中学生分析解决问题的能力，是检验实验教学有效性的一种较好方式。电学实验是物理实验考查的重点，如“检验欧姆定律”“测电阻”“测小灯泡的电功率”“电阻大小的影响因素”“串并联电路的特点”“焦耳定律”等，考查内容比较固定。2018年和2019年浙江省各地、市中考电学实验试题内容分布如下：2018年“测电阻”2道、“检验欧姆定律”3道、“测小灯泡电功率”2道;2019年“测电阻”3道、“检验欧姆定律”3道、“测小灯泡电功率”2道、“焦耳定律”1道。其中难点几乎全部集中在“检验欧姆定律”实验上。该内容传统的考查方式有电路连接、分析电路故障、分析实验数据得出结论、正确地表述结论内容等。而近三年中考试题关于该内容的考查方式发生了很大的变化，注重对实验器材选择的分析，深度加大，形式变化多样，需要有较强的分析实际问题的能力，学生普遍感觉较为困难。回观“检验欧姆定律”教学内容，教师的教学目标常定位于“检验欧姆定律”的正确性，给定实验仪器，尽量扫除实验障碍，为顺利得出结论服务，这是目前较普遍的教学现状。学生能根据教师给定的器材完成实验，但是不会根据实际选择实验器材，深度分析实验条件的能力弱。教师缺少随中考方向的变化而进行的教学改进。因此，在实验试题下重新审视实验教学，分析具体实验试题难点的成因，调整教学行为，合理地组织实验教学势在必行。

二、试题呈现

考生普遍反映2019年宁波市中考科学试卷第25题第（2）（3）小题难度较大，甚至读不懂试题。从中考阅卷结果看，得分率较低。试题如下：

（2019年宁波市中考科学试卷第25题）小科利用仅有的一个规格为“10 Ω 1.0 A”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”，该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图1所示，电源电压恒为3 V。实验步骤如下：

①用4 Ω的定值电阻进行实验，连接电路。②闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压为2 V，读出电流表的示数并记录。断开开关，把滑片P移到A端。③依次用阻值为6 Ω、8 Ω和10 Ω的定值电阻替换原来的电阻，重复步骤②。

（1）小科设计上述实验步骤，是要研究通过导体的电流与________之间的关系。

（2）小科发现，滑片P向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点（该点记为C）时突然有了示数。但在完成8 Ω电阻的实验后，再做10 Ω电阻的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于2 V。分析可得，电阻丝BC的阻值RBC的范围是_______。

（3）为了完成10 Ω电阻实验，将滑片P移到C点，只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线，就能继续完成实验。请你在答题卷的图中（图1）用笔画线补上这根导线。

参考答案：（1）导体电阻? （2）4 Ω ≤ RBC < 5 Ω? （3）如图2

三、试题分析

2019年宁波市中考科学试卷第25题围绕“检验欧姆定律”实验展开深层次探究，三个问题层层递进，巧妙地考查了滑动变阻器的结构及最基本的分压原理，结合了控制变量的思想，对学生分析问题的能力有很高的要求。此题看似特殊，实际上仍旧重视学生运用基本方法分析新的情境问题的能力，立意新，区分度大。从考试结果上看，对于后面两小题，多数考生反映看不懂题目，无从下手。实际上试题已经交代得非常清楚。考生会出现这种反馈的原因，笔者认为，是因为解决第（2）小题有以下难点：一是学生没有发现断点或是不理解断点的含义，把滑动变阻器的最大阻值还是当成10 Ω来进行计算;二是面对多个电阻的变换，学生对定值电阻和滑动变阻器的分压规律认识不准确;三是学生面对电阻的极值问题一般会感到比较棘手。造成第（3）小题难解的主要原因是学生虽然学习了滑动变阻器连接的“一上一下”原则，却不会根据题意从元件结构角度来进行推理和尝试。

四、教学反思

（一）开放实验器材，发散实验思维

图3是华师大版初中科学教材中关于“检验欧姆定律”实验的目的和器材[1]。

图4是浙教版初中科学教材中关于“检验欧姆定律”部分的实验步骤[2]。

从两种版本的教材对于探究电流与电阻关系实验器材的选择上看：①电源电压大小没有提及;②定值电阻的大小分别用了“不同阻值”“更换”等字眼;③滑动变阻器的最大阻值没有明确。这些都说明了实验器材的选择是相对开放的。但是很多教师在处理教材时，为方便统一得出欧姆定律的内容，常常对各种器材的规格和部分实验数据进行限定，使得过程顺利，结论准确[3]，学生会连接对应的电路，也能得出老师想要的结论。在该实验的教学中教师没有深入思考：学生还能发现什么问题，学生还应该思考什么问题，学生还要解决哪些问题。

从前文试题分析的难点之一——断点滑动变阻器来反思教学：一般情况下，学生在遇到变阻器接触不好或是滑片滑动不靈活时，多数教师会直接给学生更换变阻器;如果遇到电阻丝中断的断点变阻器，教师还是会采取更换变阻器的方式。因此，学生缺少对断点变阻器结构的理解，缺少对器材的可用性做进一步分析，会形成断点变阻器是没有用的器材，除了更换，别无他法的思维模式。倘若教师换个方式处理问题，提供更多的器材，让学生自行选择滑动变阻器、电源、电阻的规格，尝试交流并解决实验中遇到的问题，可以有效提升学生解决问题的能力。开放实验器材，生成更多的科学问题，在解决科学问题的过程中发散学生实验思维，方能更全面地发挥实验教学的价值。

（二）人为设置问题，强化逆向思维

关于解决问题，陶行知先生认为，有了问题才会思考，有了思考，才有解决问题的方法。学生之所以在遇到上述新情境时不会思考，是因为教师在欧姆定律实验教学的过程中缺少人为设置的一些问题，导致学生缺乏对深层次科学问题的思考[4]，对该实验的教学更多的是把问题指向I、U、R到底有怎样的关系。这种单一的问题导向严重地制约了学生的发现能力，使实验课堂变得没有灵性。对于上述试题难点分析之二——多个电阻变换，是由于学生对定值电阻和滑动变阻器的分压规律认识不准确。因为在检验I与U的关系时，学生的思维是根据器材的规格推算定值电阻两端电压，很少根据不同的定值电阻阻值及设定的电压来逆向计算滑动变阻器的阻值大小。如果教师在教学时能够设置一些相关问题，多练习一些逆向的推算，如可以逆向推算电源电压的大小等，就会生成一些极值问题，如滑动变阻器的阻值不能小于多少，电源电压不能高于多少，等等。教師可以将“成功检验欧姆定律结论”的实验目标提升为“在检验过程中获得分析实验的可行性能力”，并根据加深的目标，在实验过程中人为设置实验问题，多角度强化学生的逆向思维能力。

（三）了解器材结构，认识器材用途

笔者在与考生交流的过程中，学生对于上述试题的最后一问——关于滑动变阻器的连接，提出了较大的“异议”。他们的理由是：“滑动变阻器接法完全正确，老师平时就是这样教我们连的，接线柱遵循‘一上一下原则，再接一根导线是多余的。”根据学生的反馈，笔者推测学生对于滑动变阻器固有的印象可能只有两点：一是使用前滑到阻值最大处;二是连接时要遵循“一上一下”原则。学生只记住“一上一下”的原则，对于这样接的原因到底是什么却没有在器材结构和原理用途方面进行深入思考。学生如果能结合第二问分析，明白接入右侧的有效电阻不够，合理的通过断点的另一侧将有效电阻接入电路，才可以在原有的基础上完成实验，就不会出现只会“一上一下”的接法。学生之所以认为最后一问是难点，是因为既受到第二问的影响，也因对断点滑动变阻器的结构及其原理、用途缺乏思考。其它器材的问题也很多，如电表的内阻系列等。因此，学生只有充分了解各元件的结构及工作原理，才能更合理地分析电路，有效解决所遇到的问题。

中考实验试题具有前瞻性，重视对学生多方面能力的考查。“检验欧姆定律”实验试题让很多考生感到困难的根本原因在于实验教学方式的陈旧。在实验教学中，教师应开放实验器材，引导学生从多角度研究同一问题，或在解决一个问题的过程中生成更多的问题，这样，可发散学生思维，提升学生解决实验问题的能力。教师应适时地人为设置实验障碍，强化学生逆向思维，使学生能够从正向和逆向认识实验本质。教师和学生在分析实验仪器时，切忌用固定的思维看待变化的问题，要从仪器的工作原理出发，深化对仪器的认识。既然实验试题从实验教学中来，教师也应该用实验试题来审视实验教学，只有双向结合，挖掘教材，改进实验教学方法，才能提高实验教学的有效性。

[参考文献]

[1]袁运开.义务教育教科书科学：八年级下册[M].上海：华东师范大学出版社，2012：81.

[2]朱清时.义务教育教科书科学：八年级上册[M].杭州：浙江教育出版社，2013：150.

[3]秦瑾琼，钱长炎.初中《欧姆定律》一课教学研究[J].中学物理，2018，36（12）：8-10.

[4]宋静，周枫.依托实验培养学生的科学思维[J].物理教学探讨，2019，37（10）：68-71.

（责任编辑：赵晓梅）

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