初中物理實驗操作題的設計與分析

許 志 李秋霞

(1. 南京市教學研究室，江蘇 南京 210001； 2. 南京市棲霞區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 南京 210028)

初中物理實驗操作題的設計與分析

許 志1李秋霞2

(1. 南京市教學研究室，江蘇 南京 210001； 2. 南京市棲霞區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 南京 210028)

義務教育物理課程標準強調(diào):物理課程的實踐性很強,學生的觀察實驗、動手操作等活動在學習過程中要占很大的比例,特別是《標準》中的許多內(nèi)容要求通過科學探究活動來學習．為此,不久前南京市組織了“初中物理學生實驗能手大賽”活動．本文以3道實驗操作題為案例,談談自己對實驗教學的一點感想,供大家分享交流．

1 關注“常規(guī)實驗”,立足“基礎性”

首先來看一道實驗操作題.

實驗1:觀察水的沸騰現(xiàn)象(20分).

供選器材：燒杯(500mL,100mL)各1只,酒精燈1只,溫度計(0-100℃)1只,鐵架臺1套,秒表,熱水瓶1只,水,筆1 支,白紙數(shù)張,橡皮筋,打火機,尖嘴鉗．

要求：組裝好器材,進行實驗,設計表格,從90℃開始記錄實驗數(shù)據(jù),并寫出沸點．要求在較短的時間內(nèi)(如10min)完成實驗．

表1

試題分析:觀察水的沸騰實驗是課標要求的學生必做分組實驗．本題評分標準設計了10個步驟(見表1)．每個步驟考查的側重點不同．序號1考查儀器的選擇;序號2考查學生面對實驗器材的實際情況是否有調(diào)整的意識;序號3考查儀器的組裝;序號4和6考查學生是否有節(jié)約實驗時間的意識;序號5和8考查溫度計的正確使用和讀數(shù);序號9考查學生表格設計和數(shù)據(jù)記錄;序號10考查學生是否具備良好的實驗素養(yǎng)．從整個操作過程來看,對學生的操作要求比較基礎全面,能夠整體考查學生的實驗能力．

學生典型問題分析:不少學生實驗一開始就動手操作,根本沒有考慮實驗的全局,導致手忙腳亂,錯誤不斷．實驗中關于大小燒杯的選擇,冷熱水的選擇,水量的多少,酒精燈位置(應該正對燒杯底部中間)等因素,很多學生不能在動手前就選擇安排好,而是在實驗過程中不斷修改．如有的學生都已經(jīng)對鐵架臺上盛有熱水的燒杯進行加熱了,才發(fā)現(xiàn)鐵圈的高度不合適而進行調(diào)整,這樣就很不安全．另外,實驗過程中,沒有選手對酒精燈火焰太小提出質(zhì)疑(因為從來沒有試題涉及到火焰大小問題),不少學生沒有向外拔燈芯調(diào)節(jié)火焰大?。€有的學生實驗時用較大量的冷水開始加熱,頭腦中沒有實驗考核時間有限的概念．甚至還有個別學生在實驗考核時間內(nèi),根本就沒有將水燒開,但他的數(shù)據(jù)記錄中照樣有水的沸點,顯然他在記錄數(shù)據(jù)時,偽造了水的沸點.這個問題應該引起我們教育工作者足夠的重視．以上問題,暴露出學生實驗操作不規(guī)范,缺乏前瞻性．

教學建議:現(xiàn)在有不少教師認為初中物理實驗比較簡單,所以,教師自己很少親自做實驗,只是布置給學生做,而對學生實驗過程中出現(xiàn)的問題就不能做到充分的預設,導致對實驗教學中問題的指導不能有效,處理問題不能及時．因此,要提高學生的實驗動手能力,對于課本中的常規(guī)實驗(課標中規(guī)定的學生必做的20個實驗),教師自己首先要必做每一個實驗,對實驗步驟、操作要點及學生可能會出現(xiàn)的問題了如指掌,對學生的指導方能游刃有余．

2 關注“課外制作”,立足“實踐性”

再看以下這道實驗操作題.

實驗2:自制簡易針孔照相機(15分).

供選器材: 空易拉罐,剪刀,橡皮筋,半透明塑料薄膜,釘子,蠟燭,小錘、打火機.

要求：利用以上器材制成簡易針孔照相機,用它觀察燭焰,記錄你觀察到的像的特點．

表2

試題分析:本題評分標準設計了7個步驟(見表2)．序號1考查學生對“小孔”的理解;序號2、3考查學生在具體的情景下,要思考“光屏”的位置在哪?序號4考查實驗條件的“穩(wěn)定性”;序號5考查學生能否正確觀察小孔成像現(xiàn)象;序號6考查實驗的效果;序號7考查實驗的書面表達能力．

學生典型問題分析:不少學生拿到試題后,還沒有看清題目的要求就急于動手．實驗中,有的學生直接把易拉罐的底給剪掉了,導致實驗失敗;有的學生在觀察小孔成像時,眼睛是貼近塑料薄膜進行觀察的;有的學生對小孔大小的控制沒有“大小”的量化概念,制作時用力過大,導致孔太大,根本觀察不到小孔成像的情景．在操作過程中,有的學生粗心,手被鐵皮劃破(考慮到實驗的安全性,我們在現(xiàn)場備了創(chuàng)口貼);部分學生缺乏省時、節(jié)約意識,不少學生弄壞了多個空易拉罐;有的學生不用剪刀從側壁剪去罐子頂部,而是用鉗子一點一點地夾去頂蓋的金屬,導致實驗效果很差,而且最終制成的“針孔照相機”很不美觀．以上現(xiàn)象暴露出學生動手能力差,缺乏整體謀劃和安全意識．

教學建議:鼓勵學生多做實驗．學生實驗能力的培養(yǎng)不是靠一、兩次實驗就能做到的,教師在平時的教學中,要鼓勵學生多做實驗,特別是課本中的很多小實驗,要鼓勵學生多利用身邊的壇壇罐罐來設計完成．在學生自己實驗前和實驗過程中,要強化安全意識、節(jié)約意識和時間意識．還有,蘇科版教材中有多個綜合實踐活動,從器材的購買和制作都要學生自己去思考動手完成,這樣的活動對學生的后續(xù)發(fā)展是終身有益的．

3 關注“綜合能力”,立足“拓展性”

以下是一道能反映學生綜合能力的實驗操作題.

實驗3: 測量凸透鏡的焦距(15分).

供選器材: 光具座,凸透鏡1個,蠟燭,光屏,打火機.

要求：(1) 根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律測出凸透鏡的焦距; (2) 根據(jù)測出的凸透鏡焦距換用另外一種方法再次粗測該凸透鏡的焦距．

表3

說明:所提供的凸透鏡焦距是5cm,粗側焦距的第2種方法是物距遠大于焦距時(大于10倍焦距),此時焦距近似等于像距．

試題分析:本題的評分標準見表3，方法2對學生綜合能力要求比較高,根據(jù)題中的“說明”,要求學生對“遠大于”能認真領會,在現(xiàn)有光具座的基礎上,只有物體放在最左端、光屏放在最右端,再移動凸透鏡,直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像,此時的像距才和焦距最接近．在學生操作過程中,我們高興地看到,學生對方法2的理解有創(chuàng)新的表現(xiàn):有位女學生很厲害,她將蠟燭直接放在桌子長邊的最遠處,在桌子長邊的另一端放一張白紙(利用試卷的反面),這時點燃蠟燭,在白紙上依次擺放凸透鏡和光屏(不能固定),用一只眼觀察燭焰、凸透鏡和光屏在同一直線且同一高度上．在白紙上用筆畫下凸透鏡的位置(按照凸透鏡的柄畫了個小圓圈)．移動光屏,找到像點,在白紙上用筆畫下光屏的位置(按照光屏的柄畫了個小圓圈)．沒有刻度尺咋辦呢?厲害的小姑娘,把紙按兩個圓圈折疊好,湊到光具座上量焦距,當然很準確．這樣的學生思路清晰,方法正確．還有位男學生,直接利用玻璃窗用遠處的物體來做的,也很好,更簡潔．

學生典型問題分析:實驗中,有的學生把點燃的蠟燭當作平行光源,試圖在桌面上找一個最小最亮的點測出焦距,在做不到的情況下,個別學生就湊了一個數(shù)據(jù)當做焦距．有學生對實驗操作生疏,沒有將蠟燭、透鏡、光屏調(diào)到同一高度．桌上的器材原來怎樣擺放他就怎樣做實驗,完成光學實驗時光具座緊貼在桌子最里邊,還隔著天平進行實驗操作(很不方便)．2倍焦距成像實驗中,有學生沒有看到清晰的像就測物距和像距了．在方法2中,有的學生雖然知道要利用物體在10倍焦距以外測像距的方法來粗測焦距,但沒有把蠟燭和光屏放在光具座的兩端,而是利用物距較大時(物距不滿足大于10倍焦距)測出像距來當作焦距了,這樣的操作方法是不對的．

教學建議:課堂教學中,不能為了做實驗而做實驗,教師需要認真做好實驗的評價工作,實際上我們的實驗教學大都是驗證性的,很多內(nèi)容都是前人已經(jīng)總結好的,所以我們的實驗教學重點要放在實驗前的討論上,圍繞實驗器材的選擇、實驗原理、實驗操作的步驟、實驗過程的內(nèi)容記錄等話題進行討論,應該說,只要實驗前的討論到位,實驗操作就比較簡單順利了．當然,根據(jù)實驗的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)得出實驗結論,還需要學生有一定的分析綜合能力．

對學生實驗能力的培養(yǎng)是養(yǎng)成學生“學科素養(yǎng)”的重要組成部分.只要我們立足實驗教學,這對學生的終身發(fā)展一定是有益的．

1 葛培慶.物理實驗操作考試的探索與實踐[J].物理教師，1999(10)：3-5.

2016-04-26)