高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新案例賞析

在高考物理中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)占據(jù)著重要地位，它不僅考查學(xué)生對(duì)電學(xué)知識(shí)的掌握程度，更注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、科學(xué)思維及創(chuàng)新實(shí)踐能力的檢驗(yàn).高考在電學(xué)實(shí)驗(yàn)命題方面積極探索，考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，為高中物理教學(xué)指引了方向.深人研究高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)踐，對(duì)于提升物理教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代需求的創(chuàng)新型人才具有重要意義.

1高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的必要性

1. 1 適應(yīng)教育改革與人才培養(yǎng)需求

當(dāng)今社會(huì)，對(duì)創(chuàng)新型人才的需求愈發(fā)迫切.教育改革旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)探究、科學(xué)思維等.高考作為教育評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)，高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能促使學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)其獨(dú)立思考與解決問題的能力，從而更好地適應(yīng)教育改革從知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，為社會(huì)輸送具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才.

1.2 考查學(xué)生綜合能力

傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查模式相對(duì)單一，難以全面檢測(cè)學(xué)生的綜合素養(yǎng).創(chuàng)新后的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，如高考中出現(xiàn)的結(jié)合生活實(shí)踐或科技成果創(chuàng)設(shè)情境的實(shí)驗(yàn)題，要求學(xué)生從復(fù)雜情境中提取關(guān)鍵信息，建立物理模型，進(jìn)而運(yùn)用所學(xué)電學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解答，這一過程不僅能有效考查學(xué)生的信息獲取能力、知識(shí)遷移能力、邏輯推理能力及實(shí)驗(yàn)操作能力等，還能準(zhǔn)確評(píng)估學(xué)生的物理學(xué)科水平.

2高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新案例賞析

例某水果加工廠的蘋果自動(dòng)分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將不同大小的蘋果自動(dòng)分類為大果和小果.裝置的核心部件為半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器 R₁ ，托盤安裝在傳感器上方且自身重量忽略不計(jì).當(dāng)蘋果經(jīng)過托盤時(shí)會(huì)對(duì) R₁ 施加壓力，該傳感器的電阻值隨壓力 F 變化的特性曲線如圖2所示.初始狀態(tài)下電磁鐵銜鐵處于水平位置，當(dāng)電阻箱兩端的電壓 U₂ 達(dá)到或超過4V時(shí)，控制電路會(huì)觸發(fā)電磁鐵動(dòng)作，吸引銜鐵并維持吸合狀態(tài)足夠長(zhǎng)時(shí)間，以確保蘋果在輸送過程中電磁鐵保持穩(wěn)定吸合，使蘋果進(jìn)入對(duì)應(yīng)的分選通道.電源參數(shù)為：電動(dòng)勢(shì) E/=10V ，內(nèi)阻 r=1.0Ω .重力加速度取 g=10m/s² ：

圖1

圖2

（1）當(dāng)質(zhì)量較大的蘋果通過托盤時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力傳感器 R₁ 的阻值 （填“較小”或“較大”）；

（2）若以 0.3kg 作為分選標(biāo)準(zhǔn)，則質(zhì)量小于0.3kg 的小蘋果會(huì)進(jìn)入 （填“上通道”或“下通道”），此時(shí)電阻箱 R₂ 的阻值應(yīng)調(diào)整為 Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）；

（3）若要將分選標(biāo)準(zhǔn)提高至 0.40kg ，只需將電阻箱 R₂ 的阻值調(diào)整為 Ω 即可（結(jié)果保留一位小數(shù)）.

解析（1）質(zhì)量較大的蘋果托盤對(duì) R₁ 的壓力較大，由圖2得， ?R₁ 的阻值較小.

（2）當(dāng)蘋果質(zhì)量小于 0.3kg 時(shí)，則 R₁ 阻值增大，分壓增大，而電動(dòng)勢(shì)不變， R₂ 兩端分壓減小，電銜鐵將不被吸合，小蘋果將通過上通道；當(dāng)蘋果質(zhì)量為0.3kg 時(shí)，此時(shí) R₁=20Ω ，為使該裝置達(dá)到分揀目的 ?_R2 的阻值滿足 2，解得R= （2014.0Ω

（3）當(dāng)蘋果質(zhì)量為 0.40kg 時(shí)，此時(shí) R₁^′=15Ω 為使該裝置達(dá)到分揀目的， R₂ 的阻值滿足 ，解得 R₂=10.7Ω

評(píng)析本例以蘋果自動(dòng)分選系統(tǒng)為創(chuàng)新情境，選取了工業(yè)生產(chǎn)中常見的案例和電學(xué)中常見的元件.這種貼近生活的情境，能夠讓學(xué)生意識(shí)到物理知識(shí)與日常生活緊密相連，學(xué)生需將生活問題轉(zhuǎn)化為物理問題，并運(yùn)用所學(xué)電學(xué)知識(shí)進(jìn)行解決，從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際生活問題的能力.

3基于高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的教學(xué)啟示

3.1注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法創(chuàng)新

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)采用多樣化的教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生自主探索實(shí)驗(yàn)方法.如在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法以減小誤差，嘗試不同的電路連接方式，并對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，給定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.

3.2 加強(qiáng)與生活實(shí)踐及科技的聯(lián)系

在教學(xué)中引入大量生活實(shí)踐和科技成果中的電學(xué)實(shí)例，如講解家庭電路故障排查、電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)中的電學(xué)原理等.組織學(xué)生開展課外實(shí)踐活動(dòng)，如測(cè)量校園內(nèi)路燈電路的相關(guān)電學(xué)參數(shù)，研究太陽能熱水器控制系統(tǒng)中的電路設(shè)計(jì)等，讓學(xué)生在實(shí)踐中加深對(duì)電學(xué)知識(shí)的理解，提高運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣，

3.3培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問題的能力

在課堂教學(xué)中設(shè)置具有啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考.例如，在講解電路故障分析時(shí)，給出電路故障現(xiàn)象，讓學(xué)生從不同元件損壞的可能性進(jìn)行分析推理，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力.組織課堂討論，針對(duì)某個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表不同見解，從實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、數(shù)據(jù)處理等多個(gè)維度進(jìn)行探討，拓寬學(xué)生的思維廣度，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力.

4結(jié)語

高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)在多方面的創(chuàng)新實(shí)踐，為高考物理實(shí)驗(yàn)考查注入了新活力，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)和物理教學(xué)起到了積極的推動(dòng)作用.通過創(chuàng)新實(shí)踐，能更全面、準(zhǔn)確地考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升，同時(shí)引導(dǎo)物理教學(xué)不斷改革創(chuàng)新，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高及與生活實(shí)踐、科技的緊密聯(lián)系.在未來的高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)充分重視高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新帶來的啟示，積極探索更有效的教學(xué)方法與策略，以更好地適應(yīng)高考改革要求，培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才.

參考文獻(xiàn)：

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