挖掘课本实验资源 培养学生实验设计能力
2022-06-09
物理实验设计能力是学生运用已具备的物理知识和技能构思解决问题的能力.进几年新课程标准中已明确规定要重视对学生科学探究能力、创新意识和科学精神的培养.物理实验设计能力是科学探究能力当中一种重要的能力，也是科学探究能力的最高层次.因此培养学生的物理实验设计能力是初中物理教学的根本目的之一.
苏科版初中物理教材中有大量的实验，许多实验均设计了实验方案，主要突出培养学生实验操作和记录数据分析归纳能力的培养，却不利于学生实验设计能力的培养.但是，如果我们稍微改变一下实验的条件，就可以使课本实验资源成为很好的培养学生实验设计能力的素材.下面就以测量小灯泡额定功率的创新实验设计为例，说明如何挖掘课本实验资源培养学生实验设计能力.
测量小灯泡的额定功率是初中电学中最重要的实验之一，课本介绍的方法是“伏安法”，并提供了电路设计，在该实验中学生实验操作和记录数据分析归纳能力得到了培养，但实验设计能力的培养显得不足.为了发挥该实验培养学生实验设计能力的效能，挖掘使用好课本实验资源，我在用“伏安法”测量小灯泡电功率实验课结束后，改变实验条件提出了如下两个案例，即如何利用一只电压表或一只电流表测量小灯泡的额定功率.留给学生课后思考并要求在第二天的物理课上交流.但在第二天课堂交流时，只有两三位优秀的同学在课后查阅了一些资料后略知一二，绝大多数学生感到困难重重，于是我决定引导学生设计实验方案，培养他们实验设计的能力与创新精神.
案例一已知电压表（0～3V、0～15V）一只，开关S一只，定值电阻R0=5Ω，滑动变阻器R（10Ω1A），电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V（小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω），导线若干，请写出你设计的测量这个小灯泡额定功率的实验方案.
1.引领思路设计方案
师：书本上测量小灯泡额定功率的方法原理是什么？
生：P额=U额I额
师：只有电压表，运用P额=U额I额来测量这个小灯泡额定功率时你能解决什么物理量的测量？遇到的困难是什么？
生：有电压表，可以很方便的直接测量小灯泡两端的电压，但是由于没有电流表，无法测量小灯泡发光时的电流.
师：你们说的不错.看来，只要解决了小灯泡发光时的电流的测量，仍然可以运用P额=U额I额计算出小灯泡的额定功率，你们说是不是？
生：是的.
师：没有电流表直接测量发光小灯泡的电流肯定不行.但是我们能否通过其它的途径来知道发光小灯泡的电流呢？大家思考！
师：提示同学们思考一个问题，运用电压表量出谁两端的电压可以知道电流大小？
生：当然是已知定值电阻.
师：很好，运用我们学过的什么物理知识可以借助于定值电阻的电流来知道发光小灯泡的电流呢？同学们想想！
师：跟电流有关的知识有哪些？
生：有串联电路电流处处相等，并联电路总电流等于各支路电流，还有欧姆定律等.
师：很好，你们基础知识掌握得不错！你打算运用什么知识来知道发光小灯泡的电流大小？你们可以小组讨论.
生：我打算运用串联电路电流处处相等的知识，将定值电阻与小灯泡串联在电路中，用电压表测量出已知定值电阻两端电压，就可以算出定值电阻中的电流，其就等于串联小灯泡中的电流大小.
师：你们真棒！请同学归纳一下刚才一只电压表测量小灯泡的方法并设计实验电路.
生：如图1.
师：这个电路能确保测量的一定是小灯泡的额定功率吗？为什么？
生：不一定.因为小灯泡两端电压不一定等于额定电压.
师：那怎么办？电路怎么改进？
生：在电路中再串联一个滑动变阻器来调节小灯泡两端电压.
师：很好，请完善你们设计的电路图.
生：如图2.
苏科版初中物理教材中有大量的实验，许多实验均设计了实验方案，主要突出培养学生实验操作和记录数据分析归纳能力的培养，却不利于学生实验设计能力的培养.但是，如果我们稍微改变一下实验的条件，就可以使课本实验资源成为很好的培养学生实验设计能力的素材.下面就以测量小灯泡额定功率的创新实验设计为例，说明如何挖掘课本实验资源培养学生实验设计能力.
测量小灯泡的额定功率是初中电学中最重要的实验之一，课本介绍的方法是“伏安法”，并提供了电路设计，在该实验中学生实验操作和记录数据分析归纳能力得到了培养，但实验设计能力的培养显得不足.为了发挥该实验培养学生实验设计能力的效能，挖掘使用好课本实验资源，我在用“伏安法”测量小灯泡电功率实验课结束后，改变实验条件提出了如下两个案例，即如何利用一只电压表或一只电流表测量小灯泡的额定功率.留给学生课后思考并要求在第二天的物理课上交流.但在第二天课堂交流时，只有两三位优秀的同学在课后查阅了一些资料后略知一二，绝大多数学生感到困难重重，于是我决定引导学生设计实验方案，培养他们实验设计的能力与创新精神.
案例一已知电压表（0～3V、0～15V）一只，开关S一只，定值电阻R0=5Ω，滑动变阻器R（10Ω1A），电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V（小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω），导线若干，请写出你设计的测量这个小灯泡额定功率的实验方案.
1.引领思路设计方案
师：书本上测量小灯泡额定功率的方法原理是什么？
生：P额=U额I额
师：只有电压表，运用P额=U额I额来测量这个小灯泡额定功率时你能解决什么物理量的测量？遇到的困难是什么？
生：有电压表，可以很方便的直接测量小灯泡两端的电压，但是由于没有电流表，无法测量小灯泡发光时的电流.
师：你们说的不错.看来，只要解决了小灯泡发光时的电流的测量，仍然可以运用P额=U额I额计算出小灯泡的额定功率，你们说是不是？
生：是的.
师：没有电流表直接测量发光小灯泡的电流肯定不行.但是我们能否通过其它的途径来知道发光小灯泡的电流呢？大家思考！
师：提示同学们思考一个问题，运用电压表量出谁两端的电压可以知道电流大小？
生：当然是已知定值电阻.
师：很好，运用我们学过的什么物理知识可以借助于定值电阻的电流来知道发光小灯泡的电流呢？同学们想想！
师：跟电流有关的知识有哪些？
生：有串联电路电流处处相等，并联电路总电流等于各支路电流，还有欧姆定律等.
师：很好，你们基础知识掌握得不错！你打算运用什么知识来知道发光小灯泡的电流大小？你们可以小组讨论.
生：我打算运用串联电路电流处处相等的知识，将定值电阻与小灯泡串联在电路中，用电压表测量出已知定值电阻两端电压，就可以算出定值电阻中的电流，其就等于串联小灯泡中的电流大小.
师：你们真棒！请同学归纳一下刚才一只电压表测量小灯泡的方法并设计实验电路.
生：如图1.
师：这个电路能确保测量的一定是小灯泡的额定功率吗？为什么？
生：不一定.因为小灯泡两端电压不一定等于额定电压.
师：那怎么办？电路怎么改进？
生：在电路中再串联一个滑动变阻器来调节小灯泡两端电压.
师：很好，请完善你们设计的电路图.
生：如图2.