提高“实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线”课堂教学有效性的策略

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本文系江苏省中小学实验教学研究（第二期）课题“提高高中物理实验教学有效性的策略研究”阶段性成果。

江苏省沭阳高级中学（223600）吴畅 张前军

近两年来江苏高考对实验考查发生了明显变化，那就是突出了对实验实践操作的考查。学生是否熟悉常规实验器材，是否真正动手做过这些实验，是否思考实验中出现的问题以及如何改进，那些通过“纸上谈兵”式实验训练的学生很难高质量地完成实验试题。考试说明中明确提出，高考物理要求考查的能力包括“实验与探究能力”，要求能在实验中发现问题、提出问题，对解决问题的方式和问题的答案提出假设。“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中包含非常丰富的电学实验基本知识和方法，该实验作为考试说明中明确的必考内容之一，也是高考常考的电学实验之一。笔者在教学实践中发现，该实验具有拓展和改进的空间，实施以下策略可以大大提高该实验课堂教学的效率和效果。

1放大实物电路增加实物连线的可视性

电学实验的实验连线常作为高考考查学生操作能力的重要题型。由于受实验展示空间大小的限制（桌面相对小于各器材连线后伸展的空间），实验中导线通常弯曲放在水平桌面上，不仅影响了实物连线电路结构的展示，而且限制了全体学生的可视性。因此，在电学实验教学中，教师在实物连线环节对学生示范和训练效果是不好的。

笔者在该实验教学时，根据实验器材的相对位置和连接导线的长度，将各实验器材拉开最大间距，并用较宽的透明胶带固定在黑板上，如图1所示，让所有学生都能看清电路结构。教师不仅可以进行实物连线示范，而且还可以让学生进行实物连线展示，学生在实物连线试题中可能出现的错误都能有所体现，现场就可以进行实物连线纠错。学生在今后的实物连线操作和实物连线试题中出现的错误率明显下降，可以说改进后这一环节的教学效果非常好。

2调整实验器材增加实验过程的稳定性

在该实验中使用滑动变阻器分压式接法来控制测量部分电压，在实际操作过程中常出现测量部分电压表、电流表读数较长时间不稳定的情况，影响了实验的进度和准确性。在排除了电源电压稳定性问题（如使用干电池替代学生电源）后，上述现象依然存在。那么出现此现象的唯一合理解释就是，滑动变阻器在长期使用后滑片与电阻丝接触处不稳定，该处的接触电阻在变化。

在滑动变阻器分压式接法电路中，为了测控方便，尽可能使测量电路的电压与滑片滑过的距离成线性变化，即要求滑动变阻器的总电阻尽可能小于测量部位电路电阻。实验室提供的小灯泡规格通常为“1.5 V 0.3 A”或“2.5 V 0.3 A”，其正常发光时的电阻只有几欧，而按高中物理教学仪器配备要求（教育部2010年4月6日），实验室配备的滑动变阻器规格有3种20 Ω 2 A、50 Ω 1.5 A、200 Ω 1?25 A，没有哪一个滑动变阻器可以达到测控方便的要求。

在该实验教学中，师生要分析滑动变阻器分压原理，根据滑动变阻器的分压原理，该实验完全可以用两个变阻箱来替代滑动变阻器滑片两侧电阻，且方便调节。两变阻箱的总电阻比实验室提供的滑动变阻器总电阻更小。笔者在该实验的教学中，使用的两变阻箱总电阻为9 Ω，两电阻箱都只使用“×1”的旋扭（其它旋扭指示点的示数都为0），与测量部分并联的电阻箱阻值旋扭示数（从0开始）每增加1，另一电阻箱旋扭示数（从9开始）相应减少1，在实验中测量部分的电压表、电流表，示数稳定且间隔明显。如图2中表格数据为使用“1.5 V 0.3 A”小灯泡进行实验得到的数据。

3利用多媒体技术增加实验分析的时效性

高中物理课堂通常每节45 min，每周3~4节课，物理实验课堂不可能像大学物理课堂那样可以连排且具有充足的时间做一个完整实验。因此，从时效性上来讲，高中物理实验必须要在有限的45 min内完成。“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验是研究性学生实验，这也是学生进入高中第一次做恒定电流实验，不论是实验电路原理、实物连线，还是实验操作与数据处理，都需要教师先做出分析与示范操作演示。在该实验教学中，不论是教师先分析示范实验，还是学生后来独立做实验，教师和学生都很难在有限的45 min内分别完成实验的全过程。因此，课堂内实验必须对实验的某些环节进行简便处理。

实验的准确操作与数据记录是实验分析的基础，因此，在课堂实验教学过程中唯一可简便处理的就是实验分析。就“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验而言，将10个左右的数据准确的描绘到坐标纸上还是要花费不少时间。通常的实验教学都是在进行数据处理时就结束了，实验分析通常是不了了之或直接给出实验的定性图像进行简短分析，课堂实验教学显得虎头蛇尾。笔者在该实验的演示教学中利用电子表格“EXCEL”软件的作图功能，在课前就设置好相关作图操作（在此不作详细介绍），在课堂教学时直接输入实验数据就可以得到相应的图像。如图2所示的是本实验得到的实验数据以及自动生成的I-U图像，这样快速得出实验图像后并进行实验分析，能得出小灯泡伏安特性的正确规律，在课堂45 min内完成实验的全过程绰绰有余。当然，学生还是需要利用坐标纸进行准确的实验作图训练，在笔者的实际教学中，这项工作是作为课外作业由学生单独完成的。

收稿日期：2015-03-18