一道中考題引發的對“實驗方法指導”的思考

楊 玲

(蘇州高新區第一初級中學校，江蘇 蘇州 215009)

現代教學論認為,教學要傳授知識與發展智能并重,從發展智能出發傳授知識,在傳授知識的過程中發展智能,并將發展學生的智力和能力作為教學的著重點．思維能力是智力的核心,思維能力的發展是智能發展的一部分．培養學生良好的思維品質,是發展思維能力的保證,也是發展學生智能的重要方面．在中學物理教學中,實驗教學對于發展學生的思維能力起著至關重要的作用．

2020年蘇州中考題的第21題考查了實驗教學的一個成果,它考查的是學生對電能表的掌握程度和對測電功率這一實驗的理解．

圖1

(2020年蘇州第21題)如圖1所示為學校實驗室中某電能表的表盤．

(1) 該電能表示數為________kW·h

(2) 小明利用該電能表和秒表檢測一只標識為“220 V 10 W”節能燈的額定功率.關閉其他用電器,將該節能燈接人220 V的測量電路,設計了以下3種測量方案:

方案1: 測量出電能表顯示消耗1 kW·h電能所用的時間t.

方案2:測量出1 min時間內電能表轉盤轉過的圈數n.

方案3:測量出電能表轉盤轉過1圈所用時間t．

① 使用方案2,小明計算額定功率的關系式應該為:

P=________(單位:W)．(用數字和n表示)

② 比較3種方案,最可行的是方案________

答案分別是: (1) 1469.5 (2) ① 30n② 3

筆者利用問卷星對所教兩個班99位學生進行了統計,3個小題的答題情況為:

表1

第3小題的答題情況為:

表2

很多學生表示上新課時的實驗和平時的做題不是方案1就是方案2,根本沒有去注意方案3．通過這個題目,筆者反思了一下平時的教學過程,發現在實驗教學過程中可以有一些改進之處,加強實驗方法的指導．

1 在實驗教學過程中加強實驗方法的指導

一般,筆者在實驗課上是這樣的一個流程.

明確實驗目的→明晰實驗原理→確定實驗需測的物理量→選擇實驗器材→理清實驗步驟→準備實驗表格→進行實驗探究→收集實驗數據→處理實驗數據→得出實驗結論.

在初中階段,學生的物理基礎還比較薄弱,教師在課上提出的物理問題相對來說比較簡單,設置的物理情景也比較單一．所以大部分情況下,這樣一個一維單向線性的流程,也足以解決問題．但是事實上,當物理與實際相結合的時候,物理情景會變得復雜多樣,這樣一個單向的流程就無法很好地解決問題．所以在以后的教學中筆者覺得可以將這個流程稍加修改設置成如圖2所示．增加的2個步驟是基于這樣的原因.

圖2

(2) 在“理清實驗步驟”階段,我們能夠意識到有些實驗的方案存在兩種問題.

第1種： 由于實驗室儀器精度的限制無法完成實驗．

第2種： 由于實驗操作過程中已知條件的限制無法完成實驗．

其實教師在教學過程中也會不自覺地走這樣的流程來解決問題,但是一般不會明確地將這樣的流程圖給學生．所以,當有教師引導時,學生是可以來完成一個實驗的設計和探究的．可是也正因為每次學生都是被教師引導著去思考,他們對整個流程其實并不是很清晰,一旦沒有了教師告訴他該往哪個方向去思考,有些學生就不知道下一步應該怎么做了．因此,在每次實驗教學過程中,教師就應該將這樣一張流程圖明明白白地展現在學生面前,引導他們在關鍵的節點思考應該如何去正確處理碰到的問題．

2 在解決擁有具體情景的實驗題中加強實驗方法的指導

除了實驗教學過程中,我們還會在各種練習題中碰到很多具體的物理情景．因為有了物理情景,那么我們就不能只是“紙上談兵”,更不能“生搬硬套”,而應該結合題中所給情景來具體分析給出合理的方案．

(2019年徐州卷)第38題.小華用彈簧測力計、燒杯、水、薄塑料袋測量醬油的密度.

(1) 測量前,應檢查彈簧測力計指針是否指在________刻度線上.

圖3

(2) 把適量的醬油裝入塑料袋,排出空氣后扎緊口,用彈簧測力計測出重力為3.6 N;然后用彈簧測力計提著塑料袋浸沒在水中,如圖3所示,彈簧測力計示數為________N.

(3) 水的密度為1×103kg/m3,則可算出醬油的密度為________kg/m3.

(4) 小華想用上述器材繼續測量白酒的密度,但白酒的密度比水小.請幫她想出一個可行的辦法并簡要說明:________.

答案分別是: (1) 0 (2) 0.6 (3) 1.2×103(4) 將適量水裝入塑料袋用彈簧秤提著浸沒在白酒中.

在這一題目中的第4小題,很多學生給出的辦法是“將白酒裝滿口袋,用彈簧測力計測出白酒的重力,利用密度公式計算白酒的密度”．這種方法里同學想到的是利用解第3小題時可以計算出的醬油的體積,簡單認為只要將白酒裝滿口袋,那么白酒的體積就等于醬油體積．但事實上,學生們就沒有想到口袋和瓶子是不一樣的,瓶子的形狀不會變,只要裝到同樣的高度,兩種液體的體積就是相同的,而口袋的形狀是變化的,即便兩次都裝滿液體，都沒有辦法保證兩次裝的液體體積是相同的.

針對這樣的情況,還是需要在平時的教學過程中引導學生多注意觀察生活中的物品,區別它們的不同之處．當然,也需要指導學生們細心讀題,仔細揣摩題意的技巧．

物理是一門基于實驗現象的學科．實驗在物理學中起著舉足輕重的作用．在物理學史的發展過程中,科學家通過實驗來發現新的科學現象,得出新的科學結論,也借此推動新的科技發展．自從伽利略在將實驗引入物理學研究之后,縱觀整個物理學發展史,每一位物理學家都非常重視實驗,再高深的理論也需要實驗來驗證才行．

目前物理實驗教學的現狀是學生雖然喜歡做實驗,但是卻不愿意花時間去理解實驗的原理和理清實驗步驟,只是關注實驗的數據和結論．所以,他們的知識就是“無源之水”、“無根之木”,碰到實際問題中一些復雜的情況,就無法去解決．這與我們現在所倡導的培養學生的“物理核心素養”是背道而馳的．筆者認為還是應該在實驗教學過程中一方面引入物理學史讓學生們意識到物理實驗的重要性,讓學生們在感興趣的同時上還能有動力去理解實驗、吃透實驗;另一方面要加強實驗方法的指導,讓學生可以少走彎路,盡快通過學習來建立物理觀念、培養科學思維、進行科學探究、形成良好的科學態度和責任．