以“測定電阻阻值”實驗談設計性實驗教學

張勇明

摘 要： 實驗教學是物理教學實施創新教育的重要基礎和手段，實驗不僅對激發學生學習興趣、提高實踐能力具有不可替代的作用，而且是為學生營造創新的氛圍，培養創新意識、創新思維、創新能力，提高科學素質的有效途徑。

關鍵詞： 伏安法 研究性實驗設計 創新能力 主體作用

在實驗教學中普遍存在只重視簡單的操作練習忽略對學生創新思維的培養。教材中的演示實驗和學生實驗，從器材、方法到表格設計都是按照規定好的步驟和方法進行實驗，教師很少引導學生思考和探索，有些學生在實驗中只是依葫蘆畫瓢，根本不能領會實驗的原理和思想。因此，我們應努力開拓實驗教學的新構想，探索實驗教學的新路子。

在教學工作中，我嘗試把一些傳統的實驗教學方式改為設計性實驗教學，取得很好的效果。設計性實驗教學就是教師給出研究課題，學生運用學過的物理知識和技能，針對研究課題獨立設計實驗方案，提出分析、解決問題的設想，然后在老師的指導下獨立地解決，最后完成實驗報告的一種教學模式。設計性實驗要求學生：（1）查閱資料，設計實驗原理和實驗方法；（2）根據實驗要求，正確選擇實驗儀器；（3）設計獨特的實驗構思；（4）獨立進行實驗操作。因此，利用設計性實驗能有效地培養學生的思維能力和創新能力。筆者以“測電阻”這一學生分組實驗為例探討設計性實驗教學。

一、以伏安法測電阻實驗為基礎進行研究性實驗設計

1.發現問題，提出猜想。

給學生提供如下實驗器材：電源、電壓表、電流表、已知阻值為10Ω的定值電阻R0、滑動變阻器、未知電阻、開關一個、導線若干，提出研究課題：請同學們從中選擇合適的實驗儀器，想辦法測出實驗臺上未知電阻的阻值。看哪個小組想得快、想得好。

2.設計方案，尋求規律，培養創新能力。

學生明確了研究方向，帶著問題，進行實驗研究，設計實驗原理圖，很快便找到解決問題的方案，但幾乎所有學生設計的都是用伏安法測電阻。教師應找小組代表敘述試驗方案，并進行總結。

實驗原理：R=U/I。

實驗電路圖如圖所示（略）。

實驗步驟：（1）學生分組實驗：各組學生按照自己設計的電路圖獨立連接電路，檢查無誤后閉合開關，移動滑動變阻器，改變電壓表、電流表示數，并做記錄；（2）結論：R=（R■+R■+R■）/3；（3）實驗分析：抽樣用多媒體展示記錄結果，引導分析：這種測量電阻的方法叫伏安法，伏安法是最常用的測電阻的方法。并啟發學生知道電路中串聯滑動變阻器的作用，總結減小測量誤差的方法，多測幾次求平均值，所以被測電阻R=（R■+R■+R■）/3。

3.升華實驗，進一步訓練學生動手能力，培養創新思維

利用多媒體再次提出研究課題：要測出一個未知電阻R■的阻值（各組R■的阻值不同），現有電源、量程適當的電壓表和電流表各一個，已知阻值為10Ω的定值電阻R■一只、開關和導線若干，根據以下要求設計三種測量阻值的方法（要求：電壓表、電流表、定值電阻R■三個器材中每次只能選其中的二個；同一種方法中，不能中途改變電路連接；每種方法只需進行一次測量），請學生按實驗研究要求設計實驗完成未知電阻R■阻值的測量：（1）畫出電路圖；（2）寫出主要實驗步驟；（3）計算出R■的阻值。老師先讓學生圍繞此問題展開積極討論，此時學生情緒振奮、思路活躍，老師深入學生中，有意識地啟發、引導學生的思維走向正確，然后全班討論，得出較典型的實驗方案。

二、教學總結

1.精心設計研究課題。

設計好研究課題是上好設計性實驗的基礎。研究課題可以根據實驗原理、實驗裝置、實驗過程、數據處理的改變和改進、實驗方法的推廣和運用等進行設計；選題的原則是不要求突出實驗內容的復雜性，題目只給出實驗目的和要求，由學生根據目的要求獨立查閱資料，獨立制訂實驗方案，在自己認真思考的基礎上，提出自己分析、解決問題的設想，然后在教師的指導下獨立地解決，最后寫出實驗報告；研究課題涉及的物理知識應當是學生熟悉的，物理方法應當是學生常用的，要具有一定的思維深度和廣度，使學生在思維上能“跳一跳，摘得到”，體現一定的實踐性和可操作性，使學生在動手中不斷地發現“新”知識和“新”規律。

2.注重創新能力的培養。

本課的研究課題——“測導體的電阻”，要求學生根據課題要求，設計出多種測量方法，學生在實驗中自己摸索方法、獨立進行操作，變“被動接受知識”為“主動獲取知識”，從而培養創新能力和實踐能力，并且對于培養學生的發散思維和收斂思維有獨到之處，更可激發學生的創造能力。我們在實驗中要盡可能地讓學生多觀察，多動腦，老師要多點撥，多激勵，不斷地尋找學生思維和操作上的閃光點，及時總結和推廣。

3.突出教師的主導作用、學生的主體作用。

設計性實驗課的教學功能是培養學生的主體意識，激發學生的探索精神。在整個教學過程中，始終是學生自己動腦、動手、動筆、動口，體現以學生為主體，以實驗為基礎的教學觀點。我在施教過程中層層啟發，適時點撥，真正做到從“演員”轉化為“導演”，并通過不斷設疑、釋疑，使學生很快進入“角色”，積極、主動地參與學習的全過程。另外，我們要善于從學生的操作過程中分析學生的思維痕跡，從而引導學生找到探索的途徑。

參考文獻：

[1]王澤農，主編.初中物理新課程教學法[M].東北師范大學出版社.