運(yùn)用“問題解決”策略提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

郭如松

“問題解決”教學(xué)，就是把某課題的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個不同層次或類型的問題，用問題鏈或問題網(wǎng)建構(gòu)教學(xué)流程。將“問題解決”策略引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率、達(dá)成素質(zhì)教育的教育目標(biāo)，意義十分顯著。本文借助于“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，來談?wù)勥@方面的一些實(shí)踐嘗試。

一、問題引發(fā)“認(rèn)知沖突”，自然推出實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的靈魂，是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的根本保證和重要依托。實(shí)驗(yàn)原理的提出，不能平鋪直敘，要以問題的面貌出現(xiàn)，才能引起學(xué)生的有意注意和高度重視。問題的類型可先利用開放性問題引發(fā)認(rèn)知沖突，再通過封閉性問題逐步回歸到正確的實(shí)驗(yàn)原理。

【問題1】同學(xué)們，我們來思考一下，如何測量電源的電動勢和內(nèi)阻？

【問題2】究竟用何種原理和方法測量，誤差小且又便于操作？

【問題3】如何依照定律進(jìn)行測量？

通過三個遞進(jìn)性的問題，引發(fā)認(rèn)知沖突，自然推出實(shí)驗(yàn)原理，逐步將學(xué)生的思維歸入正確方向。

二、問題圍繞原理設(shè)定，自主構(gòu)思實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)平臺，也是實(shí)驗(yàn)原理的“軟件”物化，故此要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)原理直觀構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。要發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生自主構(gòu)思本實(shí)驗(yàn)的電路裝置。

【問題4】那么根據(jù)閉合電路歐姆定律，如何設(shè)計本實(shí)驗(yàn)的電路裝置？

這是一個半開放性問題，由閉合電路歐姆定律變式演化，可得出幾種形式，對應(yīng)地就可設(shè)計出幾種電路。設(shè)置此問題意在了解學(xué)生是否真正理解定律、是否會靈 活運(yùn)用定律變式的情況，以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

巡視課堂發(fā)現(xiàn)，各實(shí)驗(yàn)小組基本上都先認(rèn)真討論一下定律的準(zhǔn)確內(nèi)涵，然后圍繞定律展開電路裝置構(gòu)想。絕大多數(shù)學(xué)習(xí)小組呈現(xiàn)出的是如圖1所示的電路，少數(shù)小組給出了如圖2所示的電路，極少數(shù)學(xué)生畫出類似于圖3、圖4所示的電路。

三、問題引領(lǐng)規(guī)范操作，準(zhǔn)確獲取有效數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)獲取是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，其中不但包含著實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效的獲取，而且承載著對學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綜合學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【問題5】請各實(shí)驗(yàn)小組按照自己設(shè)計的電路，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材連好實(shí)物電路。

【問題6】請同學(xué)們談?wù)勅绾伟踩行У刈x數(shù)。

四、問題引導(dǎo)誤差分析，正確指導(dǎo)數(shù)據(jù)處理

任何實(shí)驗(yàn)都會存在誤差。因此，分析誤差進(jìn)而縮小誤差是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可缺失的一環(huán)，也是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率高低的重要標(biāo)志。要搞好這一環(huán)節(jié)的教學(xué)，更應(yīng)精心設(shè)置問題。以問題引導(dǎo)學(xué)生不斷學(xué)會誤差分析，正確進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度。

為典型起見，筆者先帶領(lǐng)學(xué)生對圖1所示電路進(jìn)行誤差分析，設(shè)置了如下問題讓學(xué)生討論：

【問題7】圖1中為什么要使用滑動變阻器？

【問題8】如何處理數(shù)據(jù)才能縮小偶然誤差？

【問題9】圖1中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源是什么？

【問題10】用圖1電路測出的電動勢和內(nèi)阻的值跟真實(shí)值相比是偏大還是偏小？為什么？

【問題11】如何縮小圖1中的系統(tǒng)誤差？

學(xué)生對問題7、問題8和問題9都能較順利地作出正確回答，但在回答問題10和問題11時表現(xiàn)出困難。對這兩個問題分析，通常是從直觀性出發(fā)，單純用U=E-Ir圖象法。筆者在教學(xué)中感到，單純用U-I圖象法，不能全面深刻地解決問題，比較好的方法是函數(shù)輔以圖象法。

五、問題激活求異思維，提升實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識

問題是激活求異思維的鑰匙。筆者在每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常規(guī)任務(wù)完成之后，均習(xí)慣于設(shè)置一些立足基本原理的變式拓展性問題，供學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考。

【問題12】上面我們已學(xué)習(xí)了兩種通過測量電流和路端電壓而得到電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案，還能否設(shè)計出其他實(shí)驗(yàn)方案呢？能否省去一只電壓表或電流表呢？

設(shè)計圖3和圖4電路的學(xué)生頓時活躍起來，展示出了自己的電路圖。盡管他們設(shè)計的電路有錯誤，但卻成了課堂上生成的寶貴的教學(xué)資源。為了讓設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)電路中存在的錯誤，同時也為強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理的重要性，緊接著筆者提出了如下問題。

【問題13】請設(shè)計圖3和圖4的同學(xué)再思考一下：自己設(shè)計的電路所依據(jù)的原理是什么？是否具有可操作性？

設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生，在尋找對應(yīng)函數(shù)關(guān)系、擬訂操作步驟時，很快發(fā)現(xiàn)因需外電阻的讀數(shù)而應(yīng)將滑動變阻器改為變阻箱，如圖5和圖6所示。

【問題14】如何根據(jù)變阻箱值和電壓表值或電流表值得到兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻？

學(xué)生展示如下：對圖5電路，U=E量-■r量，則有■=■+■·■。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-■圖象，如圖7所示。利用圖象的縱截距先得出電動勢的測量值E量，再由其斜率得到內(nèi)阻的測量值r量。

對圖6電路，E量=Ir量+IR，則有■=■+■·R。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-R圖象，如圖8所示。利用圖象的斜率先得出電動勢的測量值E量，再由其縱截距得到內(nèi)阻的測量值r量。

【問題15】圖5和圖6所示的兩種電路是否存在系統(tǒng)誤差？原因是什么？

學(xué)生有了前面實(shí)驗(yàn)分析誤差的思考方法和思維深度，很快得出：圖5和圖6兩種電路都存在系統(tǒng)誤差，前者仍然是因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔?，后者則是因?yàn)殡娏鞅淼姆謮鹤饔谩?/p>

【問題16】兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻測量值與真實(shí)值相比是偏大還是偏??？

筆者啟發(fā)學(xué)生，考慮電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，尋找與上述圖7和圖8兩圖象真正對應(yīng)的函數(shù)式，從而解決該問題。

為了提升學(xué)生的思維品質(zhì)，筆者進(jìn)一步提出了如下問題：

【問題17】同學(xué)們可將圖5與圖1、圖6與圖2進(jìn)行對比，能否找到它們實(shí)驗(yàn)原理上的本質(zhì)共同點(diǎn)，從而將圖1和圖2的電路誤差分析結(jié)果，分別直接遷移到圖5和圖6電路中來，以快捷地分析出圖5和圖6電路的系統(tǒng)誤差。

【問題18】創(chuàng)新的思路是在實(shí)踐中逐步延伸和拓展的。同學(xué)們課后思考一下，能否將前面學(xué)過的電壓表和電流表改裝方法嵌入上述測量電路而構(gòu)成新的電路？

設(shè)置此問題，意在讓學(xué)生初步體會到知識的演化與方法的重組也是創(chuàng)新的一條重要而有效的思路。

本課設(shè)置了18個連續(xù)性問題，成功地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。改變了過去實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生目標(biāo)明而過程亂，討論有而深度無，內(nèi)容多而創(chuàng)新少，帶著期盼高興而來、背負(fù)失望掃興而歸的低效局面，明顯提升了教學(xué)效率?！?/p>

（作者單位：江蘇省高郵中學(xué)）

“問題解決”教學(xué)，就是把某課題的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個不同層次或類型的問題，用問題鏈或問題網(wǎng)建構(gòu)教學(xué)流程。將“問題解決”策略引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率、達(dá)成素質(zhì)教育的教育目標(biāo)，意義十分顯著。本文借助于“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，來談?wù)勥@方面的一些實(shí)踐嘗試。

一、問題引發(fā)“認(rèn)知沖突”，自然推出實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的靈魂，是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的根本保證和重要依托。實(shí)驗(yàn)原理的提出，不能平鋪直敘，要以問題的面貌出現(xiàn)，才能引起學(xué)生的有意注意和高度重視。問題的類型可先利用開放性問題引發(fā)認(rèn)知沖突，再通過封閉性問題逐步回歸到正確的實(shí)驗(yàn)原理。

【問題1】同學(xué)們，我們來思考一下，如何測量電源的電動勢和內(nèi)阻？

【問題2】究竟用何種原理和方法測量，誤差小且又便于操作？

【問題3】如何依照定律進(jìn)行測量？

通過三個遞進(jìn)性的問題，引發(fā)認(rèn)知沖突，自然推出實(shí)驗(yàn)原理，逐步將學(xué)生的思維歸入正確方向。

二、問題圍繞原理設(shè)定，自主構(gòu)思實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)平臺，也是實(shí)驗(yàn)原理的“軟件”物化，故此要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)原理直觀構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。要發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生自主構(gòu)思本實(shí)驗(yàn)的電路裝置。

【問題4】那么根據(jù)閉合電路歐姆定律，如何設(shè)計本實(shí)驗(yàn)的電路裝置？

這是一個半開放性問題，由閉合電路歐姆定律變式演化，可得出幾種形式，對應(yīng)地就可設(shè)計出幾種電路。設(shè)置此問題意在了解學(xué)生是否真正理解定律、是否會靈 活運(yùn)用定律變式的情況，以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

巡視課堂發(fā)現(xiàn)，各實(shí)驗(yàn)小組基本上都先認(rèn)真討論一下定律的準(zhǔn)確內(nèi)涵，然后圍繞定律展開電路裝置構(gòu)想。絕大多數(shù)學(xué)習(xí)小組呈現(xiàn)出的是如圖1所示的電路，少數(shù)小組給出了如圖2所示的電路，極少數(shù)學(xué)生畫出類似于圖3、圖4所示的電路。

三、問題引領(lǐng)規(guī)范操作，準(zhǔn)確獲取有效數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)獲取是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，其中不但包含著實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效的獲取，而且承載著對學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綜合學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【問題5】請各實(shí)驗(yàn)小組按照自己設(shè)計的電路，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材連好實(shí)物電路。

【問題6】請同學(xué)們談?wù)勅绾伟踩行У刈x數(shù)。

四、問題引導(dǎo)誤差分析，正確指導(dǎo)數(shù)據(jù)處理

任何實(shí)驗(yàn)都會存在誤差。因此，分析誤差進(jìn)而縮小誤差是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可缺失的一環(huán)，也是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率高低的重要標(biāo)志。要搞好這一環(huán)節(jié)的教學(xué)，更應(yīng)精心設(shè)置問題。以問題引導(dǎo)學(xué)生不斷學(xué)會誤差分析，正確進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度。

為典型起見，筆者先帶領(lǐng)學(xué)生對圖1所示電路進(jìn)行誤差分析，設(shè)置了如下問題讓學(xué)生討論：

【問題7】圖1中為什么要使用滑動變阻器？

【問題8】如何處理數(shù)據(jù)才能縮小偶然誤差？

【問題9】圖1中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源是什么？

【問題10】用圖1電路測出的電動勢和內(nèi)阻的值跟真實(shí)值相比是偏大還是偏??？為什么？

【問題11】如何縮小圖1中的系統(tǒng)誤差？

學(xué)生對問題7、問題8和問題9都能較順利地作出正確回答，但在回答問題10和問題11時表現(xiàn)出困難。對這兩個問題分析，通常是從直觀性出發(fā)，單純用U=E-Ir圖象法。筆者在教學(xué)中感到，單純用U-I圖象法，不能全面深刻地解決問題，比較好的方法是函數(shù)輔以圖象法。

五、問題激活求異思維，提升實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識

問題是激活求異思維的鑰匙。筆者在每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常規(guī)任務(wù)完成之后，均習(xí)慣于設(shè)置一些立足基本原理的變式拓展性問題，供學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考。

【問題12】上面我們已學(xué)習(xí)了兩種通過測量電流和路端電壓而得到電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案，還能否設(shè)計出其他實(shí)驗(yàn)方案呢？能否省去一只電壓表或電流表呢？

設(shè)計圖3和圖4電路的學(xué)生頓時活躍起來，展示出了自己的電路圖。盡管他們設(shè)計的電路有錯誤，但卻成了課堂上生成的寶貴的教學(xué)資源。為了讓設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)電路中存在的錯誤，同時也為強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理的重要性，緊接著筆者提出了如下問題。

【問題13】請設(shè)計圖3和圖4的同學(xué)再思考一下：自己設(shè)計的電路所依據(jù)的原理是什么？是否具有可操作性？

設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生，在尋找對應(yīng)函數(shù)關(guān)系、擬訂操作步驟時，很快發(fā)現(xiàn)因需外電阻的讀數(shù)而應(yīng)將滑動變阻器改為變阻箱，如圖5和圖6所示。

【問題14】如何根據(jù)變阻箱值和電壓表值或電流表值得到兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻？

學(xué)生展示如下：對圖5電路，U=E量-■r量，則有■=■+■·■。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-■圖象，如圖7所示。利用圖象的縱截距先得出電動勢的測量值E量，再由其斜率得到內(nèi)阻的測量值r量。

對圖6電路，E量=Ir量+IR，則有■=■+■·R。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-R圖象，如圖8所示。利用圖象的斜率先得出電動勢的測量值E量，再由其縱截距得到內(nèi)阻的測量值r量。

【問題15】圖5和圖6所示的兩種電路是否存在系統(tǒng)誤差？原因是什么？

學(xué)生有了前面實(shí)驗(yàn)分析誤差的思考方法和思維深度，很快得出：圖5和圖6兩種電路都存在系統(tǒng)誤差，前者仍然是因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔茫笳邉t是因?yàn)殡娏鞅淼姆謮鹤饔谩?/p>

【問題16】兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻測量值與真實(shí)值相比是偏大還是偏?。?/p>

筆者啟發(fā)學(xué)生，考慮電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，尋找與上述圖7和圖8兩圖象真正對應(yīng)的函數(shù)式，從而解決該問題。

為了提升學(xué)生的思維品質(zhì)，筆者進(jìn)一步提出了如下問題：

【問題17】同學(xué)們可將圖5與圖1、圖6與圖2進(jìn)行對比，能否找到它們實(shí)驗(yàn)原理上的本質(zhì)共同點(diǎn)，從而將圖1和圖2的電路誤差分析結(jié)果，分別直接遷移到圖5和圖6電路中來，以快捷地分析出圖5和圖6電路的系統(tǒng)誤差。

【問題18】創(chuàng)新的思路是在實(shí)踐中逐步延伸和拓展的。同學(xué)們課后思考一下，能否將前面學(xué)過的電壓表和電流表改裝方法嵌入上述測量電路而構(gòu)成新的電路？

設(shè)置此問題，意在讓學(xué)生初步體會到知識的演化與方法的重組也是創(chuàng)新的一條重要而有效的思路。

本課設(shè)置了18個連續(xù)性問題，成功地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。改變了過去實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生目標(biāo)明而過程亂，討論有而深度無，內(nèi)容多而創(chuàng)新少，帶著期盼高興而來、背負(fù)失望掃興而歸的低效局面，明顯提升了教學(xué)效率?！?/p>

（作者單位：江蘇省高郵中學(xué)）

“問題解決”教學(xué)，就是把某課題的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個不同層次或類型的問題，用問題鏈或問題網(wǎng)建構(gòu)教學(xué)流程。將“問題解決”策略引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率、達(dá)成素質(zhì)教育的教育目標(biāo)，意義十分顯著。本文借助于“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，來談?wù)勥@方面的一些實(shí)踐嘗試。

一、問題引發(fā)“認(rèn)知沖突”，自然推出實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的靈魂，是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的根本保證和重要依托。實(shí)驗(yàn)原理的提出，不能平鋪直敘，要以問題的面貌出現(xiàn)，才能引起學(xué)生的有意注意和高度重視。問題的類型可先利用開放性問題引發(fā)認(rèn)知沖突，再通過封閉性問題逐步回歸到正確的實(shí)驗(yàn)原理。

【問題1】同學(xué)們，我們來思考一下，如何測量電源的電動勢和內(nèi)阻？

【問題2】究竟用何種原理和方法測量，誤差小且又便于操作？

【問題3】如何依照定律進(jìn)行測量？

通過三個遞進(jìn)性的問題，引發(fā)認(rèn)知沖突，自然推出實(shí)驗(yàn)原理，逐步將學(xué)生的思維歸入正確方向。

二、問題圍繞原理設(shè)定，自主構(gòu)思實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)平臺，也是實(shí)驗(yàn)原理的“軟件”物化，故此要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)原理直觀構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。要發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生自主構(gòu)思本實(shí)驗(yàn)的電路裝置。

【問題4】那么根據(jù)閉合電路歐姆定律，如何設(shè)計本實(shí)驗(yàn)的電路裝置？

這是一個半開放性問題，由閉合電路歐姆定律變式演化，可得出幾種形式，對應(yīng)地就可設(shè)計出幾種電路。設(shè)置此問題意在了解學(xué)生是否真正理解定律、是否會靈 活運(yùn)用定律變式的情況，以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

巡視課堂發(fā)現(xiàn)，各實(shí)驗(yàn)小組基本上都先認(rèn)真討論一下定律的準(zhǔn)確內(nèi)涵，然后圍繞定律展開電路裝置構(gòu)想。絕大多數(shù)學(xué)習(xí)小組呈現(xiàn)出的是如圖1所示的電路，少數(shù)小組給出了如圖2所示的電路，極少數(shù)學(xué)生畫出類似于圖3、圖4所示的電路。

三、問題引領(lǐng)規(guī)范操作，準(zhǔn)確獲取有效數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)獲取是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，其中不但包含著實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效的獲取，而且承載著對學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綜合學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【問題5】請各實(shí)驗(yàn)小組按照自己設(shè)計的電路，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材連好實(shí)物電路。

【問題6】請同學(xué)們談?wù)勅绾伟踩行У刈x數(shù)。

四、問題引導(dǎo)誤差分析，正確指導(dǎo)數(shù)據(jù)處理

任何實(shí)驗(yàn)都會存在誤差。因此，分析誤差進(jìn)而縮小誤差是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可缺失的一環(huán)，也是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率高低的重要標(biāo)志。要搞好這一環(huán)節(jié)的教學(xué)，更應(yīng)精心設(shè)置問題。以問題引導(dǎo)學(xué)生不斷學(xué)會誤差分析，正確進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度。

為典型起見，筆者先帶領(lǐng)學(xué)生對圖1所示電路進(jìn)行誤差分析，設(shè)置了如下問題讓學(xué)生討論：

【問題7】圖1中為什么要使用滑動變阻器？

【問題8】如何處理數(shù)據(jù)才能縮小偶然誤差？

【問題9】圖1中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源是什么？

【問題10】用圖1電路測出的電動勢和內(nèi)阻的值跟真實(shí)值相比是偏大還是偏??？為什么？

【問題11】如何縮小圖1中的系統(tǒng)誤差？

學(xué)生對問題7、問題8和問題9都能較順利地作出正確回答，但在回答問題10和問題11時表現(xiàn)出困難。對這兩個問題分析，通常是從直觀性出發(fā)，單純用U=E-Ir圖象法。筆者在教學(xué)中感到，單純用U-I圖象法，不能全面深刻地解決問題，比較好的方法是函數(shù)輔以圖象法。

五、問題激活求異思維，提升實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識

問題是激活求異思維的鑰匙。筆者在每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常規(guī)任務(wù)完成之后，均習(xí)慣于設(shè)置一些立足基本原理的變式拓展性問題，供學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考。

【問題12】上面我們已學(xué)習(xí)了兩種通過測量電流和路端電壓而得到電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案，還能否設(shè)計出其他實(shí)驗(yàn)方案呢？能否省去一只電壓表或電流表呢？

設(shè)計圖3和圖4電路的學(xué)生頓時活躍起來，展示出了自己的電路圖。盡管他們設(shè)計的電路有錯誤，但卻成了課堂上生成的寶貴的教學(xué)資源。為了讓設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)電路中存在的錯誤，同時也為強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理的重要性，緊接著筆者提出了如下問題。

【問題13】請設(shè)計圖3和圖4的同學(xué)再思考一下：自己設(shè)計的電路所依據(jù)的原理是什么？是否具有可操作性？

設(shè)計圖3和圖4的學(xué)生，在尋找對應(yīng)函數(shù)關(guān)系、擬訂操作步驟時，很快發(fā)現(xiàn)因需外電阻的讀數(shù)而應(yīng)將滑動變阻器改為變阻箱，如圖5和圖6所示。

【問題14】如何根據(jù)變阻箱值和電壓表值或電流表值得到兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻？

學(xué)生展示如下：對圖5電路，U=E量-■r量，則有■=■+■·■。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-■圖象，如圖7所示。利用圖象的縱截距先得出電動勢的測量值E量，再由其斜率得到內(nèi)阻的測量值r量。

對圖6電路，E量=Ir量+IR，則有■=■+■·R。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出■-R圖象，如圖8所示。利用圖象的斜率先得出電動勢的測量值E量，再由其縱截距得到內(nèi)阻的測量值r量。

【問題15】圖5和圖6所示的兩種電路是否存在系統(tǒng)誤差？原因是什么？

學(xué)生有了前面實(shí)驗(yàn)分析誤差的思考方法和思維深度，很快得出：圖5和圖6兩種電路都存在系統(tǒng)誤差，前者仍然是因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔茫笳邉t是因?yàn)殡娏鞅淼姆謮鹤饔谩?/p>

【問題16】兩電路的電源電動勢和內(nèi)阻測量值與真實(shí)值相比是偏大還是偏??？

筆者啟發(fā)學(xué)生，考慮電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，尋找與上述圖7和圖8兩圖象真正對應(yīng)的函數(shù)式，從而解決該問題。

為了提升學(xué)生的思維品質(zhì)，筆者進(jìn)一步提出了如下問題：

【問題17】同學(xué)們可將圖5與圖1、圖6與圖2進(jìn)行對比，能否找到它們實(shí)驗(yàn)原理上的本質(zhì)共同點(diǎn)，從而將圖1和圖2的電路誤差分析結(jié)果，分別直接遷移到圖5和圖6電路中來，以快捷地分析出圖5和圖6電路的系統(tǒng)誤差。

【問題18】創(chuàng)新的思路是在實(shí)踐中逐步延伸和拓展的。同學(xué)們課后思考一下，能否將前面學(xué)過的電壓表和電流表改裝方法嵌入上述測量電路而構(gòu)成新的電路？

設(shè)置此問題，意在讓學(xué)生初步體會到知識的演化與方法的重組也是創(chuàng)新的一條重要而有效的思路。

本課設(shè)置了18個連續(xù)性問題，成功地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。改變了過去實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生目標(biāo)明而過程亂，討論有而深度無，內(nèi)容多而創(chuàng)新少，帶著期盼高興而來、背負(fù)失望掃興而歸的低效局面，明顯提升了教學(xué)效率。■

（作者單位：江蘇省高郵中學(xué)）