基于核心素養的課堂教學體驗
——以一節高三電學實驗復習課為例

范麗華

(衢州第三中學 浙江 衢州 324022)

電學實驗是高中物理教學的重點與難點，高三復習階段如何實施實驗復習課教學，提升學習能力，是高三師生共同面臨的重要課題.但大部分高三實驗復習課基于理論教學，知識記憶，脫離對實驗過程的親身經歷與感悟，理解掌握不到位，缺乏應變能力.下面結合筆者開設的一節高三物理電學實驗復習展示課，談談在“合作、探究”中提升學生的實驗能力.

1 教學環節與評析

環節一：把握電學實驗內容，掌握復習方向

(1)基于學科指導意見，系統把握.學科指導意見中，高中物理要求學生掌握4個電學實驗，可以將其分成兩類，其一：測繪小燈泡伏安特性曲線、探究導體電阻與其影響因素的關系、練習使用多用電表是與測電阻相關實驗；其二：測定電池的電動勢和內阻是對電源的研究.筆者將測電阻部分內容作為本節課的突破點.

(2)瀏覽近年高考題，把握考試動態.

(2018年11月浙江選考)測未知電阻——考查電表連接與數據處理.

(2018年4月浙江選考)測鉛筆芯電阻——考查多用電表使用與電路設計.

(2017年4月浙江選考)測銅導線電阻——考查電表讀數與電路設計.

(2016年10月浙江選考) (2016年4月浙江選考)測小燈泡伏安特性曲線——考查電表讀數；實物圖連接；數據處理.

(3)師生共同構建知識內容框架.

電學實驗設計知識框架如圖1所示.

圖1 實驗設計知識框架圖

評析：本環節教師通過學科指導意見與近年高考狀況，分別從理論與實踐應用兩個方面讓學生明確電學實驗考查方向及常見問題，明確復習與研究方向，并通過系統構建電學實驗測電阻的內容框架，讓學生形成知識內容體系，提供思想方法、設計思路，為后續的課堂教學作鋪墊.

環節二：設計、自我闡述、評價、反思、成型，體驗理性之美

(1)情景展示：學校全面更換教室的日光燈，小華同學在破碎的燈管中發現了一段電阻絲，如圖2所示.小華同學想通過實驗了解這段電阻絲的電阻特點，請利用常見電學實驗器材(每組提供的實驗器材略有不同)，設計實驗方案測量不同狀態下電阻絲電阻.

圖2 日光燈管中的電阻絲

(2)學生分組活動

1)方案設計：觀察本組所擁有的實驗器材，設計合理的方案，探究電阻絲的特點.

2)方案闡述：闡述本組的設計思路、能夠測量的信息、方案的優劣.

3)方案答辯：針對闡述的方案，其他組學生與教師一起針對相關方案進行提問，主要完成以下內容答辯.

①電表的選擇？選擇的依據？如果沒有合適量程的電表怎么辦？

②電表的連接？連接的依據？

③滑動變阻器的連接？如此連接的優勢？

④滑動變阻器的選擇？選擇的依據？(滑動變阻器有兩種規格，最大阻值分別為10 Ω與50 Ω，該如何選擇？)

⑤整體闡述方案能夠達到的實驗目的與局限.

(3)部分設計方案與答辯結果展示,如圖3所示.

圖3 第四小組方案圖

方案一：通過多用電表歐姆擋直接測量電阻絲阻值.優點：簡單方便.缺點：只能測冷卻電阻.

方案二：限流式外接電路.優點：電路簡潔，節能.缺點：電壓較小時的阻值難以測量.

方案三：分壓式外接電路.優點：能夠完整地測量不同電壓狀態下電阻絲的阻值.

方案四、五：通過電流表/電壓表半偏法測量.缺點：受電源、電表等內阻的干擾較大；只能測量某一狀態下的電阻絲阻值.

(4)分析匯總：通過學生闡述與答辯，最終師生共同歸納出最佳實驗方案，如圖4所示.

圖4 最佳實驗方案電路圖

評析：本環節設置，完全將課堂交給學生，讓學生動腦想，動手做，動嘴說.以“問題”為中心，促使學生成為研究者，引導學生關注實驗儀器選擇、電路改進等問題，實現對電學實驗的認知由感性到理性，由抽象到具體的跨越和提升，突出了學生是學習活動的主體，強化學生對課堂實踐的參與、合作.

環節三：合作探究，提升實驗能力，體驗成功之趣

(1)根據最終確定的實驗方案，進行實驗操作.

1)如圖5所示，完成電路圖的連接.

圖5 實驗電路圖

2)設計表格，記錄實驗數據.

3)進行實驗，匯總在實驗過程中碰到的問題，完成數據分析，形成分析報告.

(2)實驗現象與結果展示(圖6)

圖6 實驗數據與現象分析

(3)對實驗過程中碰到的疑難問題及實驗數據進行分析討論.

評析：本環節設置，目的是讓學生再一次經歷實驗過程，掌握實驗器材使用、電路連接、表格設計、數據分析，通過在合作探究中發現新問題、解決問題，進一步加深對實驗的理解，提高實驗能力，并體會合作學習，養成科學的態度，體驗物理學習的樂趣.

2 課堂花絮

(1)思維的火花：方案設計過程中，出現若干歐姆法測電阻的替代案例，如圖7所示.

案例一：當電路①與電路②中的電流相等時，電阻箱阻值與燈泡電阻絲阻值相等.

案例二：通過調節電阻箱阻值，根據電流表的讀數可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關系.

案例三：通過調節電阻箱阻值，根據電壓表的讀數可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關系.

(2)觀察與邏輯

如圖6所示，在數據分析過程中，學生發現在電阻絲發光前后圖像的彎曲程度最明顯，從而分析出在發光前后溫度變化最明顯，電阻變化最明顯.

(a)案例一

(b)案例二

(c)案例三

如圖8所示，實驗過程中，個別小組由于實驗時間較長，實驗電壓過高，出現燈絲斷裂現象，引發學生對斷裂原因的思考與討論.

圖8 實驗后斷裂的電阻絲

實驗結束后，細心的學生發現在燈絲表層形成一層白色物質，經分析應該是燈絲高溫被氧化的產物，從而引發討論：日光燈管內電阻絲所加電壓遠大于實驗電壓，日光燈管是如何防止電阻絲的氧化？

評析：替代方案或許并不嚴謹、不完美，但可以反映出學生多維度的思維能力，通過不同的學習方式獲得創造性與創新意識.通過方案的設計與答辯，不斷完善實驗方案，從而獲得批判性思維與問題解決能力及系統思維、交往能力.通過課堂實踐最終的目標在于使學生：能夠自主建構靈活的知識基礎；發展高層次思維能力；成為自主(或自我調節)的學習者；成為有效的合作者.

3 課堂反思

亮點一：本節課從高考要求出發，通過對陌生情景的設計與完善、實驗與探究、分析與總結不僅讓學生對實驗原理、過程、現象有直觀、真切的認識，而且引發學生對已有知識的回顧和再認知，由感性到理性，注重知識的構建過程，激發學生的探究熱情，將“枯燥”的高三實驗復習課轉變成為一節有趣的實驗探究課，教學方式有很大程度的創新.

亮點二：本節課由教師歸納引課，到教學情境的提出，再到學生方案設計與討論，實驗探究與分析，均突出了學生在課堂中的主體地位，注重學科探究的設計，突出強調提出問題、交流評價、解決問題的環節，引導學生關注實驗操作、儀器選擇、電路改進等問題，通過共同交流評價、歸納總結，讓學生在問題的引領下構建知識體系，強化核心素養的養成.

亮點三：學生在親身經歷中，通過發現問題、思考與解決問題，認識科學的本質，在理解科學·技術·社會·環境(STSE)的關系基礎上，逐漸形成對科學和技術應有的正確態度與責任感.

不足：面向不同層次的學生，在設計實驗方案的環節中，設計能力各不相同，學生動手實驗操作能力也參差不齊，致使課堂節奏難以把握.