基于本源性問題的高中物理電學實驗二輪復習

摘 ? 要：結合教學實踐，回歸本源性問題的高中物理二輪電學實驗復習，從探尋學生本源性問題的來源和利用本源性問題培養學生的學科核心素養兩方面入手，讓學生學會用解決問題的方式解題，構建更具有針對性和高效性的二輪復習課堂教學。

關鍵詞：二輪實驗復習;本源性問題;物理學科核心素養

本源性問題原是指最為原始 、最為樸素、最為本質的問題。回歸本源問題的研究，讓學生親歷問題的形成和解決的過程，符合學生的認知發展規律，有利于提升學生的學科核心素養。那么二輪復習中應如何利用本源性問題，讓復習更具有針對性和高效性，以下是在準備和執教福建省高三物理學科會議的示范課“電學實驗二輪復習”過程中的一些思考和體會。

1 ?本源性問題的來源

學習的不同階段均存在不同層次的本源性問題，新課教學中的本源性問題更多是來自于學生因對物理現象和規律的不了解，二輪復習和新課教學不同，二輪復習本源性問題更多的是在物理概念和規律的應用過程中產生的[ 1 ]。

1.1 ?本源問題應來自于學生的困惑

以測電阻方法為例，調查了一百多位高三學生，學生的困惑主要集中的兩個方面：

（1）如何根據器材選擇測電阻的方法;

（2）替代法和電流半偏法的器材幾乎相同，應如何選擇。高考要考查學生的能力是不容置疑的，但能力的培養不能靠題海戰術，而是通過合理的問題梯度設置，并通過具體題目培養學生多角度、全方位、深層次地去思考問題，增強應變能力，提升學生的綜合能力和創新思維。因此根據學生的以上困惑，設置題目如下：

【例題】利用以下器材設計測量電路，測量微安表的內阻。

A.待測微安表：量程200 μA，內阻約幾百Ω;

B.電壓表V：量程2 V，內阻約為10 kΩ;

C.小量程電流表A：量程200 μA，內阻約為100 Ω;

D.滑動變阻器R1：阻值0～10 Ω;

E.滑動變阻器R2：阻值0～20 kΩ;

F.電阻箱R0：阻值0～9999 Ω;

G.電源：電動勢1.5 V，內阻不計;

H.導線和開關若干。

（1）甲同學利用圖1測量微安表的內阻，為了較精確測出微安表的內阻。該電路 ? ? ? ?（填“可行”或“不可行”），若可行寫出簡要測量步驟，若不可行說明理由， ? ? ? ? ? 。（答案：不可行）

（2）乙同學利用圖2測量微安表的內阻，為了電表安全滑動變阻器應選 ? ? ? ?（填“R1”或“R2”），該電路

（填“能”或“不能”） 較精確測出微安表的內阻，若可行寫出簡要測量步驟，若不可行說明理由， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。（答案：R2 ?不能）

（3）丙同學利用圖3可以較精確測出微安表的內阻，滑動變阻器應選 ? ? ? ?（填“R1”或“R2”），本實驗可用多節干電池串聯來提高測量精確度，備選干電池增加為5節，其它儀器不變，選用的電池________節最佳;如圖連接電路，測量步驟如下：

①接通S1，調節R，使電流表指針偏轉到滿刻度;

②保持R的大小不變，再接通S2，調節R0，使電流表指針偏轉到滿刻度的，讀出R0的阻值為600 Ω，則微安表的內阻Rg= ? ? ? ? ? 。（答案：R2 ?2 ?300）

第（1）小題的設計是為了學生自行發現實驗中各個儀器的“匹配”問題才是設計電學實驗的“本源問題”，因此注意電學量的整體匹配，如電流、電壓、電阻等的匹配。

1.2 ?本源問題應來源于真實的實驗情景

物理問題最有效的解決載體就是物理實驗，二輪實驗復習也應該從真實的實驗出發，尋找需要解決的本源問題，第（2）小題的設計是在第（1）小題的基礎上，通過課堂的演示實驗，發現阻值一定范圍電流表示數幾乎都不變，進一步提醒學生“匹配”問題才是設計電學實驗的“本源問題”，應注重理論聯系實際，用實驗說明恒流問題，發現替代法測電阻的不足之處。利用前兩題的設問，第（3）小題讓學生充分體會恒流半偏測電表內阻的條件和合理性，并能利用恒流半偏來解決實際問題。讓學生從實驗中自行發現問題、解決問題，再進一步整理、分析和計算，從而歸納和總結出物理規律，這也是一位理科生必備的關鍵能力[ 2 ]。

2 ?本源性問題有利于提升學生的能力

二輪復習的重要任務是提升學生的能力，問題能啟迪引導智慧，而物理問題的載體之一就是物理情景，在和學生一起整理多用電表中，發現有量程模糊不清的現象，多用電表的二輪復習，以真實的多用電表示教板的量程模糊不清這個問題，以“標注量程”任務驅動式的設計來激發學生學習熱情，從而解決在一輪復習中學生存在的問題，提升學生的學科素養。

2.1 ?建模能力

利用真實的問題情景來培養學生的建模能力是非常有效和可靠的，多用電表示教板（如圖4）的電器復雜，如何簡化成學生常見的模型，建模過程引導如下：

通過一步步的引導，讓學生親自經歷一次真實的建模過程，即先把實際問題建立成物理中的理想化模型（如圖5），通過對理想化模型的分析和處理，最終再還原回真實的問題情景中。

2.2 ?分析和綜合能力

多用電表選擋和估讀問題是考查的重點，為了讓學生更加明確其原因，在實際實驗操作過程中，設置了以下問題：

（1）從多用電表示教板中可獲知歐姆擋的有用信息有哪些？引導學生得出：歐姆表電池的電動勢為1.5 V，該多用電表刻度盤（如圖6）上電阻刻度的中間值為5，等等。

（2）歐姆擋的選擇開關撥至 “×100”擋測量待測電阻Rx，此時指針偏轉較小，位置如圖6所示，該同學讀出歐姆擋的讀數為 ? ? ? ?Ω;由于歐姆擋刻度不均，讀數可能存在較大誤差，該同學根據歐姆擋的內部原理計算出此時通過待測電阻Rx的電流值為 ? ? ? ? ? ，待測電阻Rx的阻值為 ? ? ? ? ? Ω;通過對比發現當電表指針偏轉較小時，測量值有較大偏差，本實驗應換成 ? ? ? ? ? ? （填“×10”或“×1K”）測量值更精確。（答案：4200 ? 0.3 mA ? ?4500 ?×1K）

讓學生直觀感受到從表盤讀數和利用原理計算出來的差距較大，了解由于刻度不均勻，給多用電表的讀數帶來的困難，而中值電阻附近刻度相對較均勻，有利于讀數，因而若指針不在中值電阻附近應換擋。這樣學生通過真實的物理情景，了解這個問題的本源，不僅讓學生掌握了知識，也讓學生學會用理論分析和實踐綜合的兩種方法來分析和解決實際問題，提升學生的綜合分析能力[ 2 ]。

2.3 ?發現問題的能力

對于中學生來說，發現問題的能力，可能比解決問題更重要，學生在多用電表示教板中，提出了許多問題，如：為什么要用R0這個電阻呢？電流擋的多擋設置中為什么是10倍遞進的？歐姆擋的內部電路是怎么設置的？等等。這些基于對歐姆表原理了解的基礎上自然而然產生的問題是學生學習的寶貴資源，這時來自自身的本源性問題引導學生進一步深入學習和研究，讓學生學會學習，這才是教學的意義。

當然，學生的能力正是在不斷地提出和解決本源性問題中提升的，以上只是在二輪電學實驗復習的嘗試，還有許多不足之處。但這種來自真實物理情景的本源性問題的掌握和實踐，應將一如既往地開展。

參考文獻：

[1] 陳煒烜. 回歸本源問題的高中物理實驗設計和實踐[J].中學理科園地，2019（3）：3-4.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.