以“測定電阻阻值”實驗談設(shè)計性實驗教學(xué)

張勇明

摘 要： 實驗教學(xué)是物理教學(xué)實施創(chuàng)新教育的重要基礎(chǔ)和手段，實驗不僅對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高實踐能力具有不可替代的作用，而且是為學(xué)生營造創(chuàng)新的氛圍，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素質(zhì)的有效途徑。

關(guān)鍵詞： 伏安法 研究性實驗設(shè)計 創(chuàng)新能力 主體作用

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

在教學(xué)工作中，我嘗試把一些傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式改為設(shè)計性實驗教學(xué)，取得很好的效果。設(shè)計性實驗教學(xué)就是教師給出研究課題，學(xué)生運用學(xué)過的物理知識和技能，針對研究課題獨立設(shè)計實驗方案，提出分析、解決問題的設(shè)想，然后在老師的指導(dǎo)下獨立地解決，最后完成實驗報告的一種教學(xué)模式。設(shè)計性實驗要求學(xué)生：（1）查閱資料，設(shè)計實驗原理和實驗方法；（2）根據(jù)實驗要求，正確選擇實驗儀器；（3）設(shè)計獨特的實驗構(gòu)思；（4）獨立進行實驗操作。因此，利用設(shè)計性實驗?zāi)苡行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。筆者以“測電阻”這一學(xué)生分組實驗為例探討設(shè)計性實驗教學(xué)。

一、以伏安法測電阻實驗為基礎(chǔ)進行研究性實驗設(shè)計

1.發(fā)現(xiàn)問題，提出猜想。

給學(xué)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(guān)一個、導(dǎo)線若干，提出研究課題：請同學(xué)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(shè)計方案，尋求規(guī)律，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

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

實驗原理：R=U/I。

實驗電路圖如圖所示（略）。

實驗步驟：（1）學(xué)生分組實驗：各組學(xué)生按照自己設(shè)計的電路圖獨立連接電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器，改變電壓表、電流表示數(shù)，并做記錄；（2）結(jié)論：R=（R■+R■+R■）/3；（3）實驗分析：抽樣用多媒體展示記錄結(jié)果，引導(dǎo)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(fā)學(xué)生知道電路中串聯(lián)滑動變阻器的作用，總結(jié)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(xùn)練學(xué)生動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)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(xiàn)有電源、量程適當?shù)碾妷罕砗碗娏鞅砀饕粋€，已知阻值為10Ω的定值電阻R■一只、開關(guān)和導(dǎo)線若干，根據(jù)以下要求設(shè)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(xué)生按實驗研究要求設(shè)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(xué)生圍繞此問題展開積極討論，此時學(xué)生情緒振奮、思路活躍，老師深入學(xué)生中，有意識地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)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(xué)總結(jié)

1.精心設(shè)計研究課題。

設(shè)計好研究課題是上好設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)。研究課題可以根據(jù)實驗原理、實驗裝置、實驗過程、數(shù)據(jù)處理的改變和改進、實驗方法的推廣和運用等進行設(shè)計；選題的原則是不要求突出實驗內(nèi)容的復(fù)雜性，題目只給出實驗?zāi)康暮鸵螅蓪W(xué)生根據(jù)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(chǔ)上，提出自己分析、解決問題的設(shè)想，然后在教師的指導(dǎo)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(yīng)當是學(xué)生熟悉的，物理方法應(yīng)當是學(xué)生常用的，要具有一定的思維深度和廣度，使學(xué)生在思維上能“跳一跳，摘得到”，體現(xiàn)一定的實踐性和可操作性，使學(xué)生在動手中不斷地發(fā)現(xiàn)“新”知識和“新”規(guī)律。

2.注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

本課的研究課題——“測導(dǎo)體的電阻”，要求學(xué)生根據(jù)課題要求，設(shè)計出多種測量方法，學(xué)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(yǎng)創(chuàng)新能力和實踐能力，并且對于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和收斂思維有獨到之處，更可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力。我們在實驗中要盡可能地讓學(xué)生多觀察，多動腦，老師要多點撥，多激勵，不斷地尋找學(xué)生思維和操作上的閃光點，及時總結(jié)和推廣。

3.突出教師的主導(dǎo)作用、學(xué)生的主體作用。

設(shè)計性實驗課的教學(xué)功能是培養(yǎng)學(xué)生的主體意識，激發(fā)學(xué)生的探索精神。在整個教學(xué)過程中，始終是學(xué)生自己動腦、動手、動筆、動口，體現(xiàn)以學(xué)生為主體，以實驗為基礎(chǔ)的教學(xué)觀點。我在施教過程中層層啟發(fā)，適時點撥，真正做到從“演員”轉(zhuǎn)化為“導(dǎo)演”，并通過不斷設(shè)疑、釋疑，使學(xué)生很快進入“角色”，積極、主動地參與學(xué)習(xí)的全過程。另外，我們要善于從學(xué)生的操作過程中分析學(xué)生的思維痕跡，從而引導(dǎo)學(xué)生找到探索的途徑。

參考文獻：

[1]王澤農(nóng)，主編.初中物理新課程教學(xué)法[M].東北師范大學(xué)出版社.