實驗教學中動態(tài)生成資源的策略
——以“測電源電動勢及內(nèi)阻”為例

邵曉丹

(江蘇省鎮(zhèn)江中學 212000)

教師已認識到實驗教學對物理教學的重要性，也積極改進實驗教學，讓實驗教學更好服務(wù)物理教學.實驗教學中充滿各種疑問、意外等不確定，這些都是課堂生成的絕佳機會.遺憾的是實驗教學中普遍存在重視預(yù)設(shè)而生成性不足的情況.常見的實驗教學課堂是教師按照教材以及考綱的要求，給出實驗方案、實驗原理、實驗步驟、注意事項讓學生提前預(yù)習，到了實驗室教師會將實驗原理、方案、步驟、注意事項、數(shù)據(jù)處理方法詳細講解，然后學生按部就班一步步完成實驗.如此實驗，教師把實驗課堂預(yù)設(shè)得太滿，學生沒有時間和空間思考，這樣的實驗課堂不會有思維含量，師生、生生之間不會碰撞出思維的火花.學生沒有主動思考的實驗教學，忽略了學生的主動性，沒有體現(xiàn)學生學習的主體地位，教學效果有限.

一、深度質(zhì)疑探究刨根問底促生成

實驗過程中學生對實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等會產(chǎn)生各種疑問，教師應(yīng)鼓勵學生積極提出疑問，引導學生思考疑問、深究疑問，才能更好理解實驗本質(zhì)，知其然更知其所以然，在清楚“是什么”的基礎(chǔ)上，弄明白“為什么”以及“還可以怎么樣”.這可以促使教師實驗課堂教學中，發(fā)現(xiàn)學生的問題，掃清學生學習的障礙，在學生間分享疑問，共同探究疑問過程中產(chǎn)生思維的火花，生成新的教學資源.

在測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗中，處理數(shù)據(jù)可以用閉合電路的歐姆定律列方程組或做出U-I圖象.通過作圖法處理數(shù)據(jù)誤差較小，避免了列方程組時所選的兩組數(shù)據(jù)出現(xiàn)測量不準確導致錯誤的情況出現(xiàn)，但作圖是學生弱項，對學生而言有難度，學生的疑問也比較多.本實驗中利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)時，以采用伏安法為例，預(yù)設(shè)之外學生會產(chǎn)生的主要疑問有：(1)圖象的橫坐標表示什么？縱坐標表示什么？(2)圖象是直線還是曲線？(3)圖象與橫縱坐標的交點分別表示什么？

上述問題難度不大，但由于學生作圖、識圖能力的欠缺，導致有不少學生有疑問，通過引導學生思考、探討這些疑問，可以促進課堂動態(tài)生成，促進學生掌握物理的本質(zhì)，提升課堂教學效果.通過疑問(1)的探討，并將U-I圖象與伏安特性曲線做比較可以讓學生養(yǎng)成畫圖看圖先看清坐標的習慣，更可以在作圖完成后進一步比較兩個圖像斜率的意義，促進學生對圖像的理解；學生作圖時，描好點后，學生由于實驗測量的誤差，點未必都排列在一條直線上，為此引導學生利用數(shù)形結(jié)合判斷圖象應(yīng)該是直線還是曲線，利用閉合電路的歐姆定律可得U=E-Ir，路端電壓與電流是一次函數(shù)，故圖象應(yīng)該是直線.探討疑問(3)可以回歸知識的本質(zhì)，與縱坐標的交點，是電流為零時的路端電壓，即開路電壓，開路電壓就是電源電動勢，與橫坐標的交點是路端電壓為零，即外電路短路時的電流(縱坐標從零開始).

疑問的深入探究無疑是課堂生成的良好契機.問題是深入探究學習的著力點，更是課堂教學中動態(tài)生成的增長點.對這些疑問的探究，可以較好促進學生掌握數(shù)據(jù)處理的方法，用活方法奠定基礎(chǔ)，也為后續(xù)解決物理問題遷移方法奠定基礎(chǔ).實驗教學中教師應(yīng)該通過提問、激問，適時提出有針對性、啟發(fā)性、挑戰(zhàn)性的問題，或激發(fā)學生自己提出問題，促進學生進行深層次思考，引導學生不斷反思，讓自己的認知逐步清晰和條理化，理解實驗的本質(zhì)，掌握物理方法.對疑問刨根問底，促成學生在質(zhì)疑、追問、互動中生成新問題與觀點.

二、挖掘?qū)嶒灲虒W意外開發(fā)成教學資源

實驗課堂充滿了各種意外，有些意外是在教師意料之中，有些則是意料之外的偶發(fā)事件.意外有些是學生的表現(xiàn)好得超出教師的預(yù)期，而更多的則是學生出現(xiàn)的各種錯誤.對這些意外的發(fā)現(xiàn)、探究會讓教學過程充滿活力.學生表現(xiàn)優(yōu)秀的意外可作為資源分享，成為教學過程中促進學生有效學習的增長點.學生出現(xiàn)的錯誤則更有教學價值.在出錯、改錯的過程中，課堂才能不斷生成，而魅力無窮.實驗教學中如果教師能夠機智抓住各種轉(zhuǎn)瞬即逝的意外，把他們變成寶貴的教學資源，對促進學生理解實驗本質(zhì)和學生思維水平的發(fā)展一定會有很大的促進作用.“學生通過錯例分析，領(lǐng)悟了方法，發(fā)展了能力，優(yōu)化了思維.”這些意外來源于學生身邊，學生經(jīng)歷過的事情開發(fā)成自己的學習資源，會讓學生覺得親切而更加積極主動地思考、解決問題，為提升實驗教學效果奠定積極的學習心理因素.

在測量電源電動勢及內(nèi)阻實驗中，采用圖象法處理數(shù)據(jù)，作出U-I圖象，通過分析截距和斜率得到電源電動勢及內(nèi)阻.然而，實驗中電壓表的讀數(shù)都集中在1.1v到1.5v之間，此時如何畫圖，誤差才小、圖象才美觀，這些問題學生缺乏思考.于是不少學生畫出如圖1所示“偏安一隅”的圖象.

為此，可以以此為契機，引導學生思考：從圖象如何才美觀？是“偏安一隅”還是基本占據(jù)坐標？如何才能避免圖象“偏安一隅”？坐標上標的數(shù)一定要要從零開始嗎？通過思考上述問題，引導學生畫出圖2所示的U-I圖象，追問：圖1和圖2哪一個圖象的作圖誤差大一些？在圖2中圖象與橫坐標的交點還是短路電流嗎？

在實驗教學中，當出現(xiàn)意外時，不應(yīng)為了完成教學內(nèi)容而把學生拉回預(yù)設(shè)軌道，而應(yīng)利用好這些意外，把意外挖掘成教學資源，演繹課堂動態(tài)生成的精彩.當學生提出一些看似稀奇古怪的想法時，順著學生思路，理清為什是這樣而不能是其它，尊重學生奇思妙想，保護學生的學習積極性.遇到實驗結(jié)果和預(yù)設(shè)有出入時，不牽強附會，而是師生一起分析客觀原因，可以培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和創(chuàng)新意識.合理利用教學中的意外，將其挖掘為教學資源，強化了學生對物理實驗的理解，提升了學生思維水平和應(yīng)變能力.

三、拓展延伸，借題發(fā)揮促進生成

實驗教學中，需要通過訓練一定量的實驗題來促進學生鞏固知識，理解實驗方法.高考實驗考查是紙筆考試，只有通過實驗題的訓練后才能應(yīng)對高考中千變?nèi)f化的實驗題.實驗題的訓練是提升實驗教學效果的最后環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵環(huán)節(jié).為此，實驗教學中應(yīng)該重視實驗題的訓練與講解.在講解實驗題時，應(yīng)該避免以題論題，應(yīng)該在試題的基礎(chǔ)上進行適度拓展、變化，促成實驗課堂的生成，從而豐富實驗題教學的內(nèi)涵，提升實驗題教學效率.

在測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗中，一般選用如圖3所示的電路.不少實驗題也根據(jù)該圖來設(shè)計問題.在完成以圖3為原理圖的實驗題之后，還可以給學生拋出如下問題：為了測出電源的電動勢和內(nèi)阻，除待測電源和開關(guān)、導線以外，配合哪些儀器可以達到實驗?zāi)康?？設(shè)計好實驗電路圖，并寫出實驗原理、步驟.

為了引導學生思考，可以適時給學生如下問題引導學生思考.(1)電阻箱和滑動變阻器的區(qū)別是什么？(2)電阻箱在實驗中主要作用是什么？(3)電壓表與電阻箱應(yīng)該如何配使用？(4)電流表與電阻箱應(yīng)該如何配合使用？(5)一個已知內(nèi)阻的電壓表和電流表接到電路中有哪些作用？

經(jīng)過思考得出可以完成實驗測量的儀器組合有：一個電流表和一個電阻箱，一個電壓表和一個電阻箱，實驗原理圖分別如圖4、5所示.

上述3個實驗方案的本質(zhì)一樣都是閉合電路的歐姆定律，學生通過上述拓展對實驗原理有了更深刻的認識.在物理實驗教學過程中，教師要根據(jù)教學需要以及學生發(fā)展需求，找準學生知識、思維、技能的增長點，借題發(fā)揮，對實驗題開展變式教學，實現(xiàn)知識點之間橫向、縱向聯(lián)系，實現(xiàn)知識與方法的遷移和運用.在變式過程中，激發(fā)學生思考，激活學生思維，不斷生成課堂探究的新過程，讓學生在拓展中不斷豐富學習體驗，習得更加全面的知識、方法、技能.