一道中考题引发的对“实验方法指导”的思考

Vol. 42 No. 2 (2021)
物理教师
PH Y SIC S TEA C H ER
第42卷第2期
2021 年
一道中考题引发的对“实验方法指导”的思考
杨玲
(苏州高新区第一初级中学校，江苏苏州215009)
摘要：实验教学对于发展学生的思维能力起着至关重要的作用.在实验教学过程和对待拥有具体情景的实验题两个方面.教师都应该注重实验方法的指导.教师可以一方面引入物理学史让学生们意识到物理实验的重要性；另一方面加强实验方法的指导.
关键词：实验教学；实验方法指导；物理学史
现代教学论认为，教学要传授知识与发展智
能并重，从发展智能出发传授知识，在传授知识的
过程中发展智能，并将发展学生的智力和能力作
为教学的着重点.思维能力是智力的核心，思维能
力的发展是智能发展的一部分.培养学生良好的
思维品质，是发展思维能力的保证，也是发展学生
智能的重要方面.在中学物理教学中，实验教学对
于发展学生的思维能力起着至关重要的作用.
2020年苏州中考题的第21题考查了实验教
学的一个成果，它考查的是学生对电能表的掌握
程度和对测电功率这一实验的理解.
(2020年苏州第21
题）如图1所示为学校实
验室中某电能表的表盘.
(1)该电能表示数为
________kW •h
(2)小明利用该电能
表和秒表检测一只标识为
“220 V 10 W”节能灯的额
定功率.关闭其他用电器，
将该节能灯接人220 V的测量电路，设计了以下3
种测量方案：
方案1:测量出电能表显示消耗1kW •h电
能所用的时间
方案2:测量出1m in时间内电能表转盘转过
的圈数
方案3:测量出电能表转盘转过1圈所用时
间L
①使用方案2,小明计算额定功率的关系式应该为：
P =________(单位：W).(用数字和…表示）
②比较3种方案，最可行的是方案________
答案分别是：（1) 1469. 5 (2)①30«②3笔者利用问卷星对所教两个班99位学生进
行了统计，3个小题的答题情况为：
表1
第一小题第二小题（1)第二小题（2)
正确人数856520
正确率85. 86%65. 66%20. 20%
第3小题的答题情况为:
表2
方案1方案2方案3
选此方案人数443520
正确率44. 44%35. 35%20. 20%
很多学生表示上新课时的实验和平时的做题
不是方案1就是方案2,根本没有去注意方案3.通
过这个题目，笔者反思了一下平时的教学过程，发
现在实验教学过程中可以有一些改进之处，加强
实验方法的指导.
1在实验教学过程中加强实验方法的指导
一般，笔者在实验课上是这样的一个流程.
明确实验目的—明晰实验原理一确定实验需
测的物理量—选择实验器材—理清实验步骤—准
备实验表格—进行实验探究—收集实验数据—处
理实验数据一得出实验结论.
在初中阶段，学生的物理基础还比较薄弱，教
师在课上提出的物理问题相对来说比较简单.设
置的物理情景也比较单一.所以大部分情况下，这
样一个一维单向线性的流程，也足以解决问题.但
是事实上，当物理与实际相结合的时候，物理情景
会变得复杂多样，这样一个单向的流程就无法很
好地解决问题.所以在以后的教学中笔者觉得可
以将这个流程稍加修改设置成如图2所示.增加
的2个步骤是基于这样的原因.
图1
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明确实验目的1
得出实验结论
1处理实验数据1
丁
收集实验数据1[进行实验探究1
准备实验表格
(1) 我们根据实验所需测物理量在选择实验
器材时会发现实验室里可能没有所需的器材，这
时候我们就应该重新审视我们的实验原理是否需
要修改.例如我们在教授苏科版第11章“估测人
上楼时的功率”时，一开始的实验原理是¥
，在“明晰实验原理”阶段，我们已经意识到实验
室里没有可以直接测量“功”的仪器，因此我们就根 据，改为测量人的体重和楼高来计算人爬楼 所做的功，再除以Z 来计算人上楼的功率P .但是在 选择实验器材时发现实验室里并没有可以直接测 量人体体重的仪器（体重计测的是人的质量），因此我们就应该及时调整我们的实验原理为p =¥.
所以我们应该测量的是人的质量、楼高和爬楼时间.(2) 在“理清实验步骤”阶段，我们能够意识到 有些实验的方案存在两种问题.
第1种：由于实验室仪器精度的限制无法完 成实验.
比如“小明怀疑妈妈买的10 g 的金币不是纯 金制作，他想了一个办法.•利用所学的密度知识， 通过量筒（量程为1〇 m L ，分度值为0. 1 m L )测量出金币的体积，记为V ;根据密度公式^计算出金项链的密度，然后查密度表中金的密度与 之相对比就能知道妈妈买的金币是否为纯金制 作.”在这一方案中，原理正确，实验器材也能在实 验室找到，实验方案也很好，但是实际操作时量筒 的精度其实是达不到能准确区分出是否1〇 g 纯金 或是参杂了其他金属的合金这一要求的.（作= 19. 32 X 10 kg /m 3，所以10 g 纯金的体积只有 0.518 cm 3,无法用量筒准确测量出体积）因此，这 样的方案是不可行的.
第2种：由于实验操作过程中已知条件的限
制无法完成实验.
例如2020年物理中考的第21题第2小题中 的“方案2”.平时的教学过程中，我们测一个用电 器的电功率时也会介绍这种方法：“测量出1 min 时间内电能表转盘转过的圈数再根据P =^77^71^ 麵
欄
辦
• M
3
个题目中已经给出了小灯泡的电功率为10 W ，所 以只让这盏节能灯工作1 min ,它消耗的电能为 600〗，电能表转盘转不过一圈，这在实际操作中是
无法测量的.
其实教师在教学过程中也会不自觉地走这样
的流程来解决问题，但是一般不会明确地将这样
的流程图给学生.所以，当有教师引导时，学生是
可以来完成一个实验的设计和探究的.可是也正
因为每次学生都是被教师引导着去思考，他们对
整个流程其实并不是很清晰，一旦没有了教师告
诉他该往哪个方向去思考，有些学生就不知道下 一步应该怎么做了.因此，在每次实验教学过程 中，教师就应该将这样一张流程图明明白白地展
现在学生面前，引导他们在关键的节点思考应该 如何去正确处理碰到的问题.
2
在解决拥有具体情景的实验题中加强实验方 法的指导
除了实验教学过程中，我们还会在各种练习
题中碰到很多具体的物理情景.因为有了物理情 景，那么我们就不能只是“纸上谈兵”，更不能“生
搬硬套”，而应该结合题中所给情景来具体分析给
出合理的方案.(2019年徐州卷）第38题.小华用弹簧测力 计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度.
(1)____测量前，应检查弹簧测力计指针是否指在
刻度线上.(2) 把适量的酱油装人塑
料袋，排出空气后扎紧口，用弹 簧测力计测出重力为3.6 N ;然 后用弹簧测力计提着塑料袋浸 没在水中，如图3所示，弹簧测 力计示数为________N .
(3 )水的密度为1 X 103 kg /m 3，则可算出酱油的密 度为________kg /m 3.
(4)小华想用上述器材继续测量白酒的密度， 但白酒的密度比水小.请帮她想出一个可行的办法 并简要说明：________.
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答案分别是：（1)0(2)0.6 (3) 1.2X103
(4)将适量水装人塑料袋用弹簧枰提着浸没在白酒中.
在这一题目中的第4小题，很多学生给出的办法是“将白酒装满口袋，用弹簧测力计测出白酒的重 力，利用密度公式计算白酒的密度这种方法里同学想到的是利用解第3小题时可以计算出的酱油的 体积，简单认为只要将白酒装满口袋，那么白酒的体 积就等于酱油体积.但事实上,学生们就没有想到口 袋和瓶子是不一样的，瓶子的形状不会变，只要装到 同样的高度，两种液体的体积就是相同的，而口袋的 形状是变化的，即便两次都装满液体，都没有办法保 证两次装的液体体积是相同的.
针对这样的情况，还是需要在平时的教学过程中引导学生多注意观察生活中的物品，区别它 们的不同之处.当然，也需要指导学生们细心读题.仔细揣摩题意的技巧.
物理是一门基于实验现象的学科.实验在物理学中起着举足轻重的作用.在物理学史的发展过程中，科学家通过实验来发现新的科学现象，得 出新的科学结论.也借此推动新的科技发展.自从 伽利略在将实验引人物理学研究之后，纵观整个 物理学发展史，每一位物理学家都非常重视实验，再高深的理论也需要实验来验证才行.
目前物理实验教学的现状是学生虽然喜欢做 实验.但是却不愿意花时间去理解实验的原理和理清实验步骤，只是关注实验的数据和结论.所以，他们的知识就是“无源之水”、“无根之木”，碰 到实际问题中一些复杂的情况，就无法去解决.这 与我们现在所倡导的培养学生的“物理核心素养”是背道而驰的.笔者认为还是应该在实验教学过程中一方面引人物理学史让学生们意识到物理实验的重要性，让学生们在感兴趣的同时上还能有动力去理解实验、吃透实验；另一方面要加强实验 方法的指导，让学生可以少走弯路，尽快通过学习 来建立物理观念、培养科学思维、进行科学探究、形成良好的科学态度和责任.
(收稿日期：2020—07 —29)
(上接第45页）
问题和事例到知识.比如在学习“平均速度”概念 时，学生通过具体的变速运动的事例建立了平均速度的概念，老师在检验学生对概念的理解时.可以出示以下例题：物体在A、B之间做变速直线运动，C点为的中点，已知A C之间的平均速度是6 m/s，B C之间的平均速度是10 m/s,求A B之 间的平均速度.凡是答案为8 m/s的学生，都没有 真正理解平均速度的概念，而是受测量长度求平均值的影响.潜意识地默认为“平均”就是加起来取平均值.只有结果为7. 5 m/s的学生才真正理解了平均速度的概念.老师在检查学生是否真正理解了某知识点时.尽可能避免以背诵、默写等简 单的方式进行，而应精选问题，让学生把题意与解题思路说出来.老师从学生的解说中便可判断学生对知识的理解程度，从而有针对性地调整思路.
3.2对探究活动的启示
传统实验器材的智能化程度较低，并且较为单一，一定程度上限制了学生的创造力.随着智能手机的普及和各种软件的开发，手机逐渐走进了常规的实验探究活动.智能手机程序可将实验结果数字化、精确化、形象化，同时带来了实验的开放性，打破实验的空间限制，解决了部分实验过程中无法精准测量的问题.成为实验活动的有力助手，这既改变了传统的学习方式和教师的实验教学方式，又为学生课外实践活动创造了条件，同时可激发学生的实验兴趣和挖掘学生的创造潜能.[z]以Phyphox软件为例，目前可实现29种内置功能，其中包括初中物理实验中常用的测量工具，如力传 感器、噪声监测仪、音频发生器、秒表（声学秒表、运 动秒表、光学秒表）、气压计等.以学习“声现象”为 例，每个学生都可以利用Phyphox软件测试自己在 不同情况下发声的频率、响度、音色，还可测试自己 的听觉范围，直观形象的结果有助于激发学生进一 步幵展探究式学习的热情.
综上所述，本题立足于实践应用，对学生的模 型建构能力、理解与应用能力提出较高的要求，较 全面地考查了学生的物理学科核心素养，同时为 智能工具在实验教学及课外实践活动中的应用做出了示范.
参考文献：
1惠宇洁.智能手机在物理实验教学中的应用探讨以Phyphox软件为例[J].物理教学探讨，2018 (7): 70-72.
2郭玉英.姚建欣，张玉锋等著.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M]•北京：北京师范大学出版
社，2017.
3 丁志红.彰显思想方法渗透科学素养LJ].物理教师，
2020(2) ：46—49.
4郑青岳.我们在教理解吗？[J].物理教师，2020(2): 23-26.
5吴爱琴，孙福如.初中物理语言的教学策略[J].物理教师，2019(5):48 —51.(收稿日期：2020— 08 — 05)
48。