提高高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的策略

趙景秀 趙建韜

摘要：高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生能力較弱的部分，電學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)比較抽象，要求學(xué)生的綜合能力較強(qiáng)。本文主要分析提高電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的幾點(diǎn)教學(xué)策略，促使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)和學(xué)習(xí)成績(jī)。

關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)效率；策略

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）15-0104

在高中物理知識(shí)體系中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)是重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容，相關(guān)的物理概念知識(shí)較為晦澀和物理規(guī)律的理解應(yīng)用較復(fù)雜。同時(shí)，電學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活科技的聯(lián)系較多，常會(huì)在高考物理試題中出現(xiàn)，且所占比重加大。電學(xué)實(shí)驗(yàn)主要對(duì)學(xué)生的思維分析能力和實(shí)驗(yàn)探究能力要求較高，也能體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。所以，物理教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)要讓學(xué)生對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行理解，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和技巧的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和學(xué)習(xí)效果。本文從高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律、原理和方法等方面進(jìn)行分析，提出一些教學(xué)策略，旨在提高電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率，完善高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、掌握實(shí)驗(yàn)核心規(guī)律：歐姆定律

縱觀高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查內(nèi)容和相關(guān)電路知識(shí)，其核心規(guī)律就是歐姆定律。歐姆定律時(shí)可以分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律。高中物理的四個(gè)主要電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量金屬絲的電阻率和描繪小燈泡伏安特性曲線這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用了部分電路的歐姆定律。而測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻及練習(xí)使用多用電表這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)則運(yùn)用了全電路歐姆定律。如2020年全國(guó)1卷的電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查了伏安法測(cè)電阻，就是部分電路歐姆定律的應(yīng)用體現(xiàn)。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，歐姆定律是核心，是支撐實(shí)驗(yàn)的脊柱。教師要講好講透歐姆定律，把定律中的物理概念進(jìn)行逐項(xiàng)講解講細(xì)。只有學(xué)生掌握歐姆定律的涵義，才能對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)有整體上的把握和認(rèn)知，才能提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

二、理解電路基本原理

電路是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。學(xué)生可以由電路圖按圖索驥，掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和規(guī)律。電路中的基本原理就是串聯(lián)電路的分壓原理和并聯(lián)電路的分流原理，這兩個(gè)原理是電路中的靈魂，理解了這兩個(gè)原理，學(xué)生才能在解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題時(shí)有清晰的思路，從而突破和解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重難點(diǎn)知識(shí)。如電路實(shí)驗(yàn)中難點(diǎn)之一的滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，就是串聯(lián)分壓原理和并聯(lián)分流原理的綜合應(yīng)用。又如多用電表中的電流表和電壓表的量程選擇及電表改裝量程問題上也是這兩個(gè)原理的應(yīng)用。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要分析講透這兩個(gè)原理，學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上在電路實(shí)驗(yàn)中分析應(yīng)用，就能理順電學(xué)實(shí)驗(yàn)的解題思路，形成解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的能力。

三、分析掌握多種實(shí)驗(yàn)方法

高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量電阻是高考命題的方向和基本形式。電學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電阻的常見方法有四種，即伏安法測(cè)電阻，等效替代法測(cè)電阻，半偏法測(cè)電表內(nèi)阻以及多用電表測(cè)電阻。這些方法在測(cè)量電阻上有不同的側(cè)重點(diǎn)，學(xué)生需要在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上加以運(yùn)用，以便在遇到電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)正確地選擇測(cè)量方法。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師把實(shí)驗(yàn)方法與技巧給學(xué)生歸納總結(jié)后，還需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)。學(xué)生按照電學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和基本原理，用不同的方法獨(dú)立設(shè)計(jì)方案，使用合理的實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)一步減少電學(xué)實(shí)驗(yàn)的誤差。教師把多種實(shí)驗(yàn)方法分析總結(jié)，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)題目中加以鞏固，這樣就提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瓦\(yùn)用科學(xué)方法解決物理問題的能力，從而提高教學(xué)效率。

四、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作，把理論知識(shí)向?qū)嶒?yàn)?zāi)芰D(zhuǎn)化。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)踐中理解實(shí)驗(yàn)原理。教師可以把一些不易損壞的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)儀器等充分利用起來(lái)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸與操作物理實(shí)驗(yàn)儀器，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理的理解有很大幫助。如研究游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)時(shí)，教師的課堂演示實(shí)驗(yàn)是不夠的。教師拿出幾套實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生課下分組練習(xí)測(cè)量使用，讓學(xué)生自主判斷讀數(shù)的正誤，學(xué)生在練習(xí)使用中不斷地提高動(dòng)手操作能力和讀數(shù)能力。教師也可以引導(dǎo)學(xué)生開展一些有趣的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。如開展水果電池的內(nèi)阻測(cè)量，可以讓學(xué)生分組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，小組合作完成實(shí)驗(yàn)后，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，再對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，形成科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。只有學(xué)生的實(shí)踐操作，才能對(duì)實(shí)驗(yàn)原理深刻理解，提高實(shí)驗(yàn)探究能力。

五、細(xì)化實(shí)驗(yàn)知識(shí)考點(diǎn)，逐項(xiàng)突破

對(duì)高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題歸類總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，電學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以物理量的測(cè)量和實(shí)驗(yàn)基本技能的應(yīng)用為主，突顯電學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活科技的實(shí)際應(yīng)用。因此，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，教師需要結(jié)合考試題型特點(diǎn)，對(duì)高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化歸類，在掌握基礎(chǔ)內(nèi)容上加以突破重難點(diǎn)，提高教學(xué)效率。

1.實(shí)驗(yàn)器材的讀數(shù)方法和使用方法。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中除了掌握一些基本測(cè)量工具的使用方法和讀數(shù)規(guī)則，還需要掌握滑動(dòng)變阻器、單刀雙擲開關(guān)等實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法。了解這些實(shí)驗(yàn)器材的使用方法和規(guī)則，才能在解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題時(shí)在細(xì)節(jié)上得分。如滑動(dòng)變阻器的正確使用是學(xué)生的一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)于這類問題，需要教師將滑動(dòng)變阻器的使用規(guī)則和方法不斷地向?qū)W生講解，通過(guò)學(xué)生通過(guò)多次的試題練習(xí)，尋找規(guī)律，掌握使用技巧。

2.實(shí)驗(yàn)器材的選擇。在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電源、電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器以及電阻箱等實(shí)驗(yàn)儀器是必不可少的，而這些電表的選擇要兼顧安全、精確、方便的原則，以便電學(xué)實(shí)驗(yàn)可以完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在選擇實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，也要注意把實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理相結(jié)合，正確選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材。如研究小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，選擇電壓表時(shí)就不要超過(guò)小燈泡的額定電壓，這是安全性的原則要求。同時(shí)，電壓表的量程不要太大，這是精確度的原則要求。如果題目中的電壓表的量程太小了，還需要選擇電阻箱和小的量程電壓表串聯(lián)，改裝成合適的電表。本實(shí)驗(yàn)原理是要求小燈泡的電流從零開始調(diào)節(jié)，則滑動(dòng)變阻器一般選擇小阻值的滑動(dòng)變阻器，方便調(diào)節(jié)測(cè)量多組電表數(shù)據(jù)，從而完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，選擇實(shí)驗(yàn)器材也是我們需要注意的細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行思考，依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則，作為正確的實(shí)驗(yàn)器材選擇，這樣才能順利地完成實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3.電學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，為得到明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和精確度，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析的方法最方便和直接的就是圖像法。圖像法能直觀、準(zhǔn)確地反映物理量之間的函數(shù)關(guān)系，特別是呈線性關(guān)系的圖像，可以利用斜率、截距等數(shù)學(xué)知識(shí)求解某些物理量，從而簡(jiǎn)化了物理量的求解過(guò)程，較快地得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，圖像法對(duì)于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論也方便準(zhǔn)確。如伏安法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，常常運(yùn)用圖像法處理測(cè)量數(shù)據(jù)，只要求解出斜率和截距的大小，根據(jù)物理規(guī)律，也就得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.實(shí)驗(yàn)誤差的分析。電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差和系統(tǒng)誤差分析是一個(gè)難度較大的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)偶然誤差的分析，高中階段可以通過(guò)多次測(cè)量求平均值的方法來(lái)減小實(shí)驗(yàn)誤差。如在測(cè)量金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)中，三次測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑，再求長(zhǎng)度和直徑的平均值作為測(cè)量結(jié)果就能減少偶然誤差。對(duì)于系統(tǒng)誤差，需要學(xué)生理解其誤差的主要來(lái)源，并將物理規(guī)律進(jìn)行靈活運(yùn)用，才能解決問題。如伏安法測(cè)量定值電阻的實(shí)驗(yàn)中，電壓表內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻會(huì)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，學(xué)生要從實(shí)驗(yàn)原理分析入手，選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和器材，從而減少誤差。學(xué)生要練習(xí)一些類似的實(shí)驗(yàn)問題，從中學(xué)會(huì)歸納總結(jié)誤差原因，從而突破實(shí)驗(yàn)誤差分析這一難點(diǎn)。

綜上所述，在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師需要把高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題型進(jìn)行分析，歸納其題型的特點(diǎn)和規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生尋找基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律，掌握實(shí)驗(yàn)原理，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法，抓住電學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)細(xì)節(jié)。最后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)類型題的訓(xùn)練，從而提高電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)物理的教學(xué)目標(biāo)。

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（作者單位：廣東省博羅縣博羅中學(xué)516100）