例解初中物理實驗題助力提升學科思維能力

羅進桂 方文川

摘? ?要：實驗習題課在培養學生科學思維，鞏固和掌握物理學科知識方面有著重要的作用。本文通過物理期末質量抽測的一道實驗題為例，探討在初中物理習題課教學中如何培養學生解決物理問題的科學思維及掌握相關學習物理的方法，有效培養學生的物理核心素養。

關鍵詞：實驗習題課;科學思維;核心素養

多年的教學實踐，筆者發現，大部分初中生“談物色變”往往是由于缺乏良好物理學科思維及有效學習方法所致。命題者對考查物理學科思維的青睞，又削弱了學生學好物理的信心。本文以2019～2020學年，漳州市九上物理期末質量抽測（梯度題，有改動）為例，有效分析解題思路，優化習題講解策略， 助力提升初中學生物理學科思維，以期能讓學生輕松面對物理課程，學好物理、愛上物理。

原題再現：在測量小燈泡的電功率的實驗中，小燈泡的額定電流為0.3A，所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓U恒為4.5V）、開關各一個，滑動變阻器（“20Ω? 1A”）一個，導線若干。

（1）請用筆畫線代替導線，將圖1中實物電路連接完整。閉合開關前，圖1中的滑片P應位于? ? ? ? （選填“左”或“右”）端;閉合開關發現小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，原因可能 。

（2）排除故障，閉合開關，移動滑片，當電流表的示數為0.3A時，電壓表的示數如圖2所示，讀數為? ? ? ? V，小燈泡的額定功率為? ? ? ? W。

（3）小紅沒用電壓表，但多用了一個開關，其他器材與上面實驗的器材相同，也能測出小燈泡的額定功率。她設計了如圖3所示電路圖，請你幫她完成實驗步驟并寫出測定額定功率的表達式。實驗步驟如下：

①按圖3連接電路;然后只閉合開關S1，移動滑片P，使電流表的示數I1為A;

②再閉合開關S2，滑片P位置（選填“動”或“不動”），記下電流表示數為I2;

③小燈泡的額定功率的表達式為P額=? 。（用已知或測量出的物理量符號表示）

1? 審題探析：細心為先，聯想跟上

1.1? 耐心觀察，找到“題眼”

在主要字眼的下方畫上橫線，并由題目中提供的物理量產生聯想，激發自己聯系所學過的知識，為下一步解題尋找突破口。如本題中的主要字眼：測量小燈泡的電功率、額定電流為0.3A、電壓U恒為4.5V。

1.2? 細心審題是正確解題之根本，而產生聯想是解題之關鍵

看到測量小燈泡的電功率，聯系到課本中測量電功率的兩種方法，一種是利用電壓表和電流表測量電功率;另一種是利用電能表測量電功和鐘表測量時間再計算電功率，看到額定電流為0.3A，想到課本中學到的額定電壓、額定電流、額定功率等相關知識。

1.3? 從不同的方向、途徑和角度進行設想

教師可以把課本中學到的額定電壓、額定電流、額定功率等相關知識逐個呈現出來。比如，可以設置這樣的一道題目：把一盞額定電流0.3A的小燈泡與阻值5Ω的定值電阻串聯在電源為兩節新干電池的電路中，小燈泡剛好正常發光，求小燈泡的額定電壓及額度功率。教師通過設計這樣的一道題把所有知識點串在一起，形成完整知識面;通過這道題，學生可以鞏固和掌握很多知識點，了解各知識點之間的內在聯系，揭開知識點間的神秘面紗，使知識點融匯貫通。

2? 解題揭秘：規律為劍，助力思維

所謂“兵馬未動，糧草先行”。培養物理學科思維，首要條件就是要求學生需要掌握課本中的物理概念和規律。

2.1? 聯系實際，強化物理概念、規律的應用

學生在學習和運用物理知識的過程中，自然而然會聯想到所學的物理知識和規律。對物理概念建立，教師要教會學生去結合實際，聯系日常生活實踐，就如走路想起摩擦力、跑步想到速度、加速度等，從而培養學生建立正確的物理觀念。至于物理規律，它是反映事物發生、發展趨勢，掌握了規律就能未卜先知。教師應引導學生去發現、掌握規律，培養學生探究性思維、創造性思維。在學生建立正確概念和認識科學規律之后，應及時引導學生用掌握的知識來分析解決生活和社會中的實際問題，強化理論的應用意識。如本題中需要聯系到的物理概念是：功率，它表示小燈泡做功快慢的物理量，等于單位時間內所做的功;用電器的額定功率是唯一的，而小燈泡的亮度取決于實際電功率;當通過小燈泡的電流是0.3A時，小燈泡正常發光，這與平時解題遇到的提供額定電壓的題型不同。功率計算公式是P=UI、P=、P=、P=I2R，常用單位是kW，國際單位是W。同理，熟記概念公式，對于第（2）小題，答案可以輕松得到是“2.5”和 “0.75”。

2.2? 多管齊下，優化解題策略，助力培養學生物理學科思維

2.2.1? 圖景體驗， 啟動思維

圖象是物理學習中非常重要的一種學習方法，如運動學中的v-t、s-t圖象、力學的受力分析圖、電學中的電路圖等等。文字的描述相對比較抽象，若能把文字變成圖象，就會顯得更加直觀。通過圖象化抽象為直觀，通俗易懂，便于記憶。例如把第一小題最簡單、最基礎、最有趣的線路圖展示出來，讓學生覺得：假如我有這些電子原件，我就能夠組裝一部電子設備。這樣的想象和作圖使得物理的學習變得很簡單、很好玩、很有趣，能夠激發學生答題樂趣，把題目當成有趣的游戲，而不是枯燥的文字圖案。筆者發現，物理學得好的同學，比較喜歡作圖，反之則不愛作圖，甚至是怕作圖。作圖可以是作物理情景圖，也可以是作函數關系圖象。如本題中，若能先做出電路原理圖，在解題過程中，學生就會條理清楚、思路清晰。

如第（1）小題中，請用筆畫線代替導線，將圖1中實物電路連接完整。解決本問題時，教師可以根據測量電功率的實驗先作出電路原理圖4，并且強調對學過的知識的記憶和理解：要測量小燈泡的電功率，電壓表必須并聯在小燈泡的兩端;要選擇好量程，本小題中電壓表的量程已經選擇好了;電流表必須串聯在電路中，由題目中“小燈泡的額定電流為0.3A”，可以確定電流表需要選擇0～0.6A的量程;滑動變阻器的連接“一上一下”，圖中“下”的已經連接在右端，“上”的連接哪邊都可以。閉合開關前，圖1中的滑片P應位于? ? ? ? ? ?（選填“左”或“右”）端;應該填“左”，目的是開關閉合時應使滑動變阻器接入電路的電阻阻值最大，電流最小，起到保護電路的作用。最后根據前面的分析及電路原理圖4把圖1的實物連線圖補畫完整，如圖5所示。利用本題，可以鞏固學生測量電功率的各種方法，也考查電壓表、電流表量程的選擇，還復習滑動變阻器的連接方法及滑動變阻器的作用。

再者，從題目中的語言描述，構思出身臨其境的情景，為大腦提取記憶的路徑和線索創造條件、為后面的解題思路創造條件。如結合本題可以構思出這樣一幅情景：調節滑動變阻器，當通過小燈泡的電流是0.3A時，小燈泡兩端的電壓達到額定電壓，小燈泡正常發光。實驗中的注意事項及操作過程等在記憶中猶如視頻般的呈現。

2.2.2? 邏輯推理，深化思維

邏輯思維是人們在認識過程中借助于概念、判斷、推理等思維形式能動地反映客觀現實的理性認識過程[ 1 ] 。培養邏輯思維，有助于學生把復雜問題與對應的關系聯系起來。如第（1）小題中“閉合開關發現小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，原因可能? ? ? ? 。”本小題中的這個問題，需要學生在掌握物理知識的基礎上有一定的分析問題的能力。從小燈泡不亮，筆者引導學生判斷出屬于電路故障的題型;接下來題目中又描述電壓表和電流表的示數情況，先看哪個表好？筆者引導學生先看電流表：電流表有示數，可能是短路;電流表無示數，一定是開路。本題中電流表無示數，說明肯定是開路，而電壓表有示數，說明“+”“-”電有到電壓表的兩端，也就是到燈的兩端，而燈卻不亮，說明開路的位置就是小燈泡。答題中不能只答開路，答題必須準確明了，即答題時應指明是哪個用電器開路或是哪部分開路，故本空格的答案是“小燈泡開路”（或“小燈泡燈絲斷了”或“小燈泡與燈座接觸不良”）。

因此，教師在教學過程中應指導學生適時地對概念和規律進行分類，使所學的內容化繁為簡，重點突出，脈絡分明，以便于學生能夠進行分析、比較、概括、綜合，不斷地把疏散的物理概念和規律體系化，在學習的過程中少走彎路。通過這種方法，可以全面加深學生對所學知識的理解，使知識系統化，并靈活應用于解題，培養學生的科學思維能力。

2.2.3? 勇于嘗試，創新思維

本題中的第（3）小題，把平常題目中“提供電壓表和電流表測額定功率”改造為“只告知額定電流并提供電源電壓和電流表測額定功率”，題中不提供電壓表和定值電阻，更換為增加一個開關。這樣器材和設問的改變需要學生在熟悉實驗操作、明確電路原理圖、掌握測量電功率公式的基礎上，對所學知識進行前后聯系，并結合串聯電路的特點才能正確解題。教師通過創新性地改造新題，開拓了學生解題的思路，使學生學會科學思維，舉一反三，從解題逐步邁向解決物理問題。在解題過程中，筆者啟發學生在現實生活中，或者以后生產實踐中敢于嘗試，比如可以通過更換某個電器元件去改變一個電路的功能;或者通過改進電路原理圖，達到節省器材，減少能耗的目的;或者通過增加某個電子元件提高電路穩定性……這樣通過聯系生活實際，展開聯想，把所學的物理知識應用到日常的生產和生活當中，培養學生發散思維和創新思維，促進學生物理核心素養的形成。

3? 結語

實驗習題課不僅是為了復習課堂上的基本知識和解決問題的基本方法，它更是課堂知識點應用和培養學生解題和解決問題能力的延伸。實驗習題課不僅是物理知識的呈現、科學探究和科學思維方法的應用，更重要的是通過實驗習題課能夠培養學生學習物理的興趣、養成良好的科學思維習慣、促進知識點的融匯貫通。講好實驗習題課有助于培養學生良好的物理學科思維及學習物理的能力，有助于培養學生物理學科的核心素養。

參考文獻：

[1]丁京. 數學教學中學生邏輯思維能力的培養[J]. 教學與管理（理論版）， 2011 （7）： 127-128.