實驗復習與“探究性學習”的整合

高中物理實驗是高三物理總復習的一個重要組成部分，也是高三師生頗感困惑的教學難點。傳統(tǒng)的實驗復習課上，經(jīng)?？吹揭恍┝曇詾槌５默F(xiàn)象，現(xiàn)試舉3例。現(xiàn)象1：程式化復習套路。按照實驗的“原理、目的、器材、步驟、數(shù)據(jù)記錄、誤差分析及注意事項”流水線講授每個實驗，要求學生死記硬背，而不需要考慮實驗為什么要這樣做，怎樣從物理原理出發(fā)設計不同的實驗方案。現(xiàn)象2：通過媒體“看實驗”。過去的實驗復習“看黑板”，如今的實驗復習“看錄像”“看投影”。令人費解的是，一些原來應該讓學生重新做一遍的實驗卻用多媒體來展示，美其名曰“現(xiàn)代技術的應用”?，F(xiàn)象3：學生用筆“做實驗”。要求學生做教師選編的大量實驗試題，學生知其然不知其所以然，而且容易挫傷學生動手的積極性，使實驗復習在“應試”的泥潭里越陷越深。這些現(xiàn)象從一定程度上反映了高三實驗復習中存在的問題，那就是“重知識，輕方法；重講授，輕活動；重結論，輕過程；重機械訓練，輕思維探究”。效率低下，事倍功半。有鑒于此，筆者在高三實驗復習中嘗試“探究性學習”。所謂探究性學習，在目前的教學實踐中，是指學生在教師指導下，運用類似于科學研究的方法，從自身的學習生活、社會生活、自然界以及人類自身的發(fā)展中選取研究主題，以探究的方法主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習方式。其著眼于改變學生那種單純地、被動地接受教師知識傳輸?shù)膶W習方式，幫助和指導學生形成一種對知識技能進行主動探求，并重視解決實際問題的主動積極的學習方式，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。要落實“以學生發(fā)展為本”的理念，必須將探究性學習引進課堂。在19個學生分組實驗中，涉及電路知識的有5個實驗，分別是：測量金屬絲的電阻率，描繪小電珠的伏安特性曲線；電流表改裝成電壓表；測量電源電動勢和內電阻；用多用電表探索黑箱內的電學元件。在這些高考熱點實驗中，圍繞“電表內阻測量”主題，采用探究性學習，側重于實驗方案的設計，收到了很好的復習效果。教學設計流程為：一、探究主題思考：以4人為一組，小組討論。從實驗原理出發(fā)，電表內阻的測量有哪些方法？就每一種方法設計相應的實驗方案。經(jīng)過小組內的成員討論，提出了以下方法：(1)伏安法（a.電流表內接法；b.電流表外接法）。(2)替代法。(3)半偏法（a.電流半偏法；b.電壓半偏法）。(4)補償法。二、設計方案教師對學生的想法給予充分肯定的同時，并根據(jù)他們提出的方法，確定探究內容：實驗的原理，實驗的器材，實驗需要測量的數(shù)據(jù)，實驗的可行性，以及實驗誤差分析，并如何減小誤差，以及此實驗可做哪些適當變換？小組書寫實驗方案時，教師巡視指導，可參與某一小組討論，也可給小組一些提示，調控整個教學進程。三、交流方案，解決問題用實物投影儀，交流小組實驗方案，教師創(chuàng)設問題情景，學生分析解決問題。第1小組：伏安法實驗室常用的電表都是由靈敏（小量程）的電流計（表頭）改裝而成的，精確地測量電表內阻是進行電表改裝的關鍵。問題1：實驗室內有一毫伏電壓表mV，量程為150mV，內阻約為150Ω?，F(xiàn)要將其改裝成量程為10mA的電流表，并進行校準。為此，實驗室提供如下器材：干電池E（電動勢為1.5V），電阻箱R，滑動變阻器R'，電流表A（有1.5mA、15mA、150mA三個量程）及開關S。(a)對電表改裝時必須知道電壓表的內阻，可用圖1所示的電路測量電壓表mV的內阻。在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的電流表A應選用的量程是______，若合上S，調節(jié)滑動變阻器后測得電壓表mV的讀數(shù)為150mV，電流表A的讀數(shù)為1.05mA，則電壓表的內阻為______。（取3位有效數(shù)字）圖1(b)在對改裝成的電流表進行校準時，把表A作為標準電流表，畫出對改裝的電流表進行校準的電路原理圖（滑動變阻器作限流使用），圖中各原件要用題中給出的符號或字母標注。圖中電阻箱的取值是______（取3位有效數(shù)字）。電流表A應選用的量程是______。分析：(a)實驗設計中，將毫伏電壓表改裝成電流表，與將靈敏電流計改裝成電流表在本質上一致，實際是電表改裝的靈活應用。毫伏電壓表是顯示自身電壓的電阻，圖1相當于電流表外接法測電阻，此圖2圖3圖7圖8問題3：量程為3V的電壓表V的內阻約為3kΩ，要求測出該電表內阻的精確值，實驗中可提供的器材有：阻值范圍為0.1Ω到9999.9Ω的電阻箱R，在本實驗中，通過電阻箱的電流不會超過所允許的最大電流；開路電壓約為5V，內阻可忽略不計的電源E；開關S；供連接用的導線若干。(1)利用這些器材設計一個易于操作的測量電路，要求畫出實驗電路圖。(2)列出測量步驟，并寫出計算電壓表內阻的最后公式。分析：(1)實驗電路圖如圖8所示。四、評價反思電表內阻測量的主題探究側重于實驗方案設計、系統(tǒng)誤差分析、解決問題示范。一個完整的主題探究過程包括六個階段：提出問題→作出假設→制定計劃→使用工具和收集證據(jù)→處理數(shù)據(jù)和解決問題→表達與交流。在實驗復習中，依據(jù)內容特點，精選探究