實驗教學中動態生成資源的策略
——以“測電源電動勢及內阻”為例

邵曉丹

(江蘇省鎮江中學 212000)

教師已認識到實驗教學對物理教學的重要性，也積極改進實驗教學，讓實驗教學更好服務物理教學.實驗教學中充滿各種疑問、意外等不確定，這些都是課堂生成的絕佳機會.遺憾的是實驗教學中普遍存在重視預設而生成性不足的情況.常見的實驗教學課堂是教師按照教材以及考綱的要求，給出實驗方案、實驗原理、實驗步驟、注意事項讓學生提前預習，到了實驗室教師會將實驗原理、方案、步驟、注意事項、數據處理方法詳細講解，然后學生按部就班一步步完成實驗.如此實驗，教師把實驗課堂預設得太滿，學生沒有時間和空間思考，這樣的實驗課堂不會有思維含量，師生、生生之間不會碰撞出思維的火花.學生沒有主動思考的實驗教學，忽略了學生的主動性，沒有體現學生學習的主體地位，教學效果有限.

一、深度質疑探究刨根問底促生成

實驗過程中學生對實驗原理、實驗步驟、數據處理、誤差分析等會產生各種疑問，教師應鼓勵學生積極提出疑問，引導學生思考疑問、深究疑問，才能更好理解實驗本質，知其然更知其所以然，在清楚“是什么”的基礎上，弄明白“為什么”以及“還可以怎么樣”.這可以促使教師實驗課堂教學中，發現學生的問題，掃清學生學習的障礙，在學生間分享疑問，共同探究疑問過程中產生思維的火花，生成新的教學資源.

在測量電源電動勢及內阻的實驗中，處理數據可以用閉合電路的歐姆定律列方程組或做出U-I圖象.通過作圖法處理數據誤差較小，避免了列方程組時所選的兩組數據出現測量不準確導致錯誤的情況出現，但作圖是學生弱項，對學生而言有難度，學生的疑問也比較多.本實驗中利用圖象處理實驗數據時，以采用伏安法為例，預設之外學生會產生的主要疑問有：(1)圖象的橫坐標表示什么？縱坐標表示什么？(2)圖象是直線還是曲線？(3)圖象與橫縱坐標的交點分別表示什么？

上述問題難度不大，但由于學生作圖、識圖能力的欠缺，導致有不少學生有疑問，通過引導學生思考、探討這些疑問，可以促進課堂動態生成，促進學生掌握物理的本質，提升課堂教學效果.通過疑問(1)的探討，并將U-I圖象與伏安特性曲線做比較可以讓學生養成畫圖看圖先看清坐標的習慣，更可以在作圖完成后進一步比較兩個圖像斜率的意義，促進學生對圖像的理解；學生作圖時，描好點后，學生由于實驗測量的誤差，點未必都排列在一條直線上，為此引導學生利用數形結合判斷圖象應該是直線還是曲線，利用閉合電路的歐姆定律可得U=E-Ir，路端電壓與電流是一次函數，故圖象應該是直線.探討疑問(3)可以回歸知識的本質，與縱坐標的交點，是電流為零時的路端電壓，即開路電壓，開路電壓就是電源電動勢，與橫坐標的交點是路端電壓為零，即外電路短路時的電流(縱坐標從零開始).

疑問的深入探究無疑是課堂生成的良好契機.問題是深入探究學習的著力點，更是課堂教學中動態生成的增長點.對這些疑問的探究，可以較好促進學生掌握數據處理的方法，用活方法奠定基礎，也為后續解決物理問題遷移方法奠定基礎.實驗教學中教師應該通過提問、激問，適時提出有針對性、啟發性、挑戰性的問題，或激發學生自己提出問題，促進學生進行深層次思考，引導學生不斷反思，讓自己的認知逐步清晰和條理化，理解實驗的本質，掌握物理方法.對疑問刨根問底，促成學生在質疑、追問、互動中生成新問題與觀點.

二、挖掘實驗教學意外開發成教學資源

實驗課堂充滿了各種意外，有些意外是在教師意料之中，有些則是意料之外的偶發事件.意外有些是學生的表現好得超出教師的預期，而更多的則是學生出現的各種錯誤.對這些意外的發現、探究會讓教學過程充滿活力.學生表現優秀的意外可作為資源分享，成為教學過程中促進學生有效學習的增長點.學生出現的錯誤則更有教學價值.在出錯、改錯的過程中，課堂才能不斷生成，而魅力無窮.實驗教學中如果教師能夠機智抓住各種轉瞬即逝的意外，把他們變成寶貴的教學資源，對促進學生理解實驗本質和學生思維水平的發展一定會有很大的促進作用.“學生通過錯例分析，領悟了方法，發展了能力，優化了思維.”這些意外來源于學生身邊，學生經歷過的事情開發成自己的學習資源，會讓學生覺得親切而更加積極主動地思考、解決問題，為提升實驗教學效果奠定積極的學習心理因素.

在測量電源電動勢及內阻實驗中，采用圖象法處理數據，作出U-I圖象，通過分析截距和斜率得到電源電動勢及內阻.然而，實驗中電壓表的讀數都集中在1.1v到1.5v之間，此時如何畫圖，誤差才小、圖象才美觀，這些問題學生缺乏思考.于是不少學生畫出如圖1所示“偏安一隅”的圖象.

為此，可以以此為契機，引導學生思考：從圖象如何才美觀？是“偏安一隅”還是基本占據坐標？如何才能避免圖象“偏安一隅”？坐標上標的數一定要要從零開始嗎？通過思考上述問題，引導學生畫出圖2所示的U-I圖象，追問：圖1和圖2哪一個圖象的作圖誤差大一些？在圖2中圖象與橫坐標的交點還是短路電流嗎？

在實驗教學中，當出現意外時，不應為了完成教學內容而把學生拉回預設軌道，而應利用好這些意外，把意外挖掘成教學資源，演繹課堂動態生成的精彩.當學生提出一些看似稀奇古怪的想法時，順著學生思路，理清為什是這樣而不能是其它，尊重學生奇思妙想，保護學生的學習積極性.遇到實驗結果和預設有出入時，不牽強附會，而是師生一起分析客觀原因，可以培養學生實事求是的科學態度和創新意識.合理利用教學中的意外，將其挖掘為教學資源，強化了學生對物理實驗的理解，提升了學生思維水平和應變能力.

三、拓展延伸，借題發揮促進生成

實驗教學中，需要通過訓練一定量的實驗題來促進學生鞏固知識，理解實驗方法.高考實驗考查是紙筆考試，只有通過實驗題的訓練后才能應對高考中千變萬化的實驗題.實驗題的訓練是提升實驗教學效果的最后環節，也是最關鍵環節.為此，實驗教學中應該重視實驗題的訓練與講解.在講解實驗題時，應該避免以題論題，應該在試題的基礎上進行適度拓展、變化，促成實驗課堂的生成，從而豐富實驗題教學的內涵，提升實驗題教學效率.

在測量電源電動勢及內阻的實驗中，一般選用如圖3所示的電路.不少實驗題也根據該圖來設計問題.在完成以圖3為原理圖的實驗題之后，還可以給學生拋出如下問題：為了測出電源的電動勢和內阻，除待測電源和開關、導線以外，配合哪些儀器可以達到實驗目的？設計好實驗電路圖，并寫出實驗原理、步驟.

為了引導學生思考，可以適時給學生如下問題引導學生思考.(1)電阻箱和滑動變阻器的區別是什么？(2)電阻箱在實驗中主要作用是什么？(3)電壓表與電阻箱應該如何配使用？(4)電流表與電阻箱應該如何配合使用？(5)一個已知內阻的電壓表和電流表接到電路中有哪些作用？

經過思考得出可以完成實驗測量的儀器組合有：一個電流表和一個電阻箱，一個電壓表和一個電阻箱，實驗原理圖分別如圖4、5所示.

上述3個實驗方案的本質一樣都是閉合電路的歐姆定律，學生通過上述拓展對實驗原理有了更深刻的認識.在物理實驗教學過程中，教師要根據教學需要以及學生發展需求，找準學生知識、思維、技能的增長點，借題發揮，對實驗題開展變式教學，實現知識點之間橫向、縱向聯系，實現知識與方法的遷移和運用.在變式過程中，激發學生思考，激活學生思維，不斷生成課堂探究的新過程，讓學生在拓展中不斷豐富學習體驗，習得更加全面的知識、方法、技能.