高中物理電學實驗課的有效教學

在新課程標準中，明確提出高中物理實驗教學需從以往的“知識驗證”轉向“問題解決”，引導學生經歷“提出問題一設計實驗一分析數據一實驗改進”的全過程，鍛煉學生自主建構的能力，同時培養學生解決問題的能力.但在現階段物理電學實驗課中，依然存在很多突出性的問題，如實驗目標偏離課標要求；實驗實施過程形式化，探究活動流于表面；實驗評價單一化，忽視了對學生核心素養維度的觀測.筆者依據多年高中物理教學經驗，認為實驗課的實施應該遵循新課標的要求，以學生發展為中心，突出學生在實踐學習中的主體地位，促使學生真正地內化實驗方法，提升解決復雜問題的實踐能力.

1緊跟課標要求，設立實驗目標

在新課標下，高中物理電學實驗課應緊跟課標要求，設立合理的實驗目標，激發學生的實驗動機，滿足學生的發展需求.

例如在教學“實驗：導體電阻率的測量”的時候，教師可以為本課設立如下教學目標：

物理觀念目標掌握與實驗相關的電學知識；體會與實驗邏輯思維相結合的物理觀念，理解實驗原理.

科學思維目標能夠根據實驗目標提出實驗猜想，并設計實驗思路；具有一定的觀察能力，能準確記錄實驗現象；能夠對得到的實驗數據進行處理并對誤差進行分析；能夠根據數據處理的結果推理實驗結論.

科學探究目標掌握關鍵的實驗操作步驟，能夠獨立或者小組合作完成整個實驗；掌握導體電阻率的測量過程，能夠借助實驗測量出準確的結果.

科學態度與責任目標 能夠將理論知識聯系實際，解決實際生活中的問題.

基于此目標，教師應引導學生準確把握實驗方向，從而提升電學實驗課程的有效性.

2圍繞實際學情，促進實驗落地

2.1 情境導入，提出核心問題

情境導人是激發學生探究動機、明確實驗方向的有效途徑.教師可以結合學生的生活經驗、學習經驗，創設貼合學生認知規律的情境，引導學生從生活現象或者知識框架中抽象出核心問題，從而為后續實驗過程做好鋪墊.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，教師可以創設情境：在一些老房子里，電路的老化容易導致電路跳閘現象頻繁發生，所以在進行電線升級改造的時候，工作人員都會對電線進行檢查，評估老化程度.大家知道工作人員主要是檢查電線的哪一項指標嗎？由此引出“通過測量不同年代電線的電阻率，判斷其是否符合安全標準”.基于此情境，教師可以立足核心素養目標，為學生設計如下問題鏈：

（1）電線外皮開裂、銅芯氧化變黑，為何會導致

電路安全隱患？（物理觀念）（2）如何通過實驗量化評估電線的老化程度？

（科學思維）（3）測量電阻率需要用到哪些實驗工具？（實驗探究）

由上述情境問題，啟發學生思考，認識線路的老化會讓電路電阻率升高，電線發熱量增加，因此出現安全隱患；通過設計導體電阻率測量實驗，可以評估電線的老化程度.

2.2 合作交流，提出大膽假設

在電學實驗課中，合作交流能夠促進學生思維碰撞，培養學生的探究能力和創新能力.教師可以在實驗前組織學生展開小組合作，鼓勵他們頭腦風暴對實驗核心問題提出大膽假設，并在思維碰撞中修正認知偏差，形成科學合理的實驗猜想.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，基于學生對游標卡尺和螺旋測微器的掌握，教師可以提出驅動性問題“導體電阻率的測量原理是什么？我們應該用什么方法測量導體的電阻率？能否根據你的設想繪制電路圖？”由此引導學生展開合作交流，圍繞實驗目標，對\"實驗原理、實驗方法、實驗電路圖”等進行猜想.圍繞學生提出的猜想，教師引導學生認識導體電阻率的測量原理

由此原理推斷出，實驗需要測量的量：電阻絲的電阻 R 、長度 L 和直徑 d .可以采用的實驗方法有電流表外接法和電流表內接法，電路圖設計如圖1、圖2.

2.3 環境認識，做好前期準備

實驗前的環境認知是確保實驗活動安全、高效開展的基礎.教師應該根據學生的實際學情，引導學生熟悉實驗環境、認識實驗器材，如各個器材的名稱以及功能，同時向學生明確操作規范，規避操作風險，提升實驗效率，為后續實驗做好鋪墊.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，教師可以借助多媒體展示實驗器材，引導學生認識各個實驗器材并知道它們的用途.如被測金屬絲一根、刻度尺、螺旋測微器一把、電壓表、電流表各一個、學生電源一個、開關一個、滑動變阻器一只、導線若干.此外，教師還可以引導學生回顧刻度尺、螺旋測微器的使用方法以及誤差分析方法，引導學生鞏固所學知識.其次，教師可以結合學生猜想的實驗電路圖，對實驗器材的數量以及質量進行查驗，避免器材的遺漏或多拿.此外，教師還需要強調電路實驗的安全性，要求學生根據教師指導使用實驗器材，不可亂動亂用.教師也可以借助虛擬仿真軟件預演實驗流程，幫助學生熟悉實驗步驟，減少錯誤的發生.

2.4實驗驗證，培養探究能力

實驗驗證是電學實驗課的核心環節，通過電路設計、數據采集、數據處理等過程，深化學生對實驗原理以及物理觀念的理解，同時培養其觀察能力、實驗操作能力及數據處理能力（采集、匯總、誤差分析等），從而提升學生的實驗探究能力.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，教師可以講授內接法與外接法帶來的誤差結果，并進行比較分析，由于本實驗電阻絲的電阻絲較小，所以電流表用外接法.隨后，教師引導學生根據電路圖（如圖3），連接實物圖，為實驗做準備，學生討論電路圖連接中的注意事項，確保電路圖的連接完整且準確.

在學生連接好電路后，根據實驗原理，教師指導學生按照順序完成實驗操作“電阻的測量、電阻絲有效長度的測量、電阻絲直徑的測量、數據處理和計算”.在學生實驗過程中，教師可以參與其中，并提醒學生注意正確的操作方法，如在測量電阻絲的長度L 時，為了得到準確的數值，應該反復測量，取有效長度的平均值；測量電阻絲的直徑時候，可以采用累積法，取一段新的電阻絲，在圓柱形物體上緊密纏繞，再用刻度尺測出總寬度，除以圈數，從而得到比較精確的電阻絲直徑.

2.5誤差分析，提升邏輯水平

誤差分析是物理實驗探究的深化環節，通過查找誤差成因，可以對實驗方案進行進一步優化，同時也可以培養學生的批判性思維與邏輯推理能力，

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，依據實驗原理以及實驗數據，教師可指導學生根據計算中涉及的變量展開誤差分析，形如：

誤差1：金屬絲的直徑測量會出現誤差.

誤差2：金屬絲的長度測量會出現誤差， 誤差3：電壓表、電流的讀數會出現誤差.

誤差4：電壓表、電流表的內阻會影響測量的數據結果.

誤差5：通電時間過長的時候，電阻絲會發熱，導致阻值發生變化，從而帶來測量誤差.

基于上述誤差診斷，教師可以鼓勵學生撰寫誤差分析報告，從“實驗設計”“操作規范”“數據處理”三方面總結實驗過程中存在的不足，培養學生嚴謹的科學表述能力，提升學生的邏輯水平.

2.6 實驗拓展，激發創新思維

實驗拓展是打破思維定式、培養創新能力的延伸環節.教師可以就實驗中發現的問題或出現的誤差，鼓勵學生對實驗進行修正設計，從而將所學電學知識遷移至真實問題解決中，激發學生創新思維.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，根據上述誤差分析，教師可以引導學生以小組合作的方式探究解決誤差問題或者減少誤差的方案.例如：測金屬絲直徑，可以通過變換不同的位置和角度測量，通過求平均值減小誤差；通過小組多人讀數的方式，降低電壓表、電流表的讀數錯誤；為了降低電流表內阻對測量結果的影響，可以采用外接法降低誤差；實驗時間不宜過長，可以準備多個相同的電阻絲，降低電阻絲因發熱導致的誤差.

3開展實驗評價，促進綜合發展

實驗評價是核心素養落地的重要保障.在傳統的實驗課評價中，很多教師過于重視學生完成的實驗成果（如實驗數據、實驗結論），卻忽視了對學生探究能力與科學思維的觀察，導致評價片面化，不利于學生發展.

例如在教學\"實驗：導體電阻率的測量”的時候，教師應該積極落實過程性評價，并采用學生自評、小組互評等方式記錄學生的實驗表現，并開展針

對性的反饋.具體可如下：

實驗準備環節評價學生對基礎概念、公式是否知曉；是否認識實驗器材，會用實驗器材；

實驗探究環節評價學生是否理解內外接法對實驗帶來的誤差大??；能否正確進行實驗操作并記錄數據.

數據處理環節評價學生實驗數據處理能力是否過關；實驗誤差來源分析是否達標.

通過多維度評價，教師可以為學生提供個性化成長建議，同時對本次實驗課進行優化設計，從而發揮實驗評價的價值，促進“教一學一評”一體化的建設和學生的綜合發展.

4結語

綜上所述，在高中物理電學實驗課中，教師應該緊跟課標要求，明確實驗目標；并圍繞實際學情，設計遞進式探究任務，推動學生在真實問題解決中實現知識遷移與能力進階；此外，教師應該做好實驗評價，關注學生在實驗過程中科學態度、協作能力與創新思維的發展，促進學生綜合能力的提升.在未來，教師還應該進一步對物理實驗課的活動形式進行創新探索，如利用人工智能技術開展虛擬仿真實驗，引導學生探究更加復雜的電學知識；強化多門學科、多個領域之間的聯系，讓學生在真實的情境中運用所學知識解決問題.通過持續的教學改革，讓電學實驗課成為學生發展的核心陣地，從而推動物理教育的高質量發展.

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