逐層深入開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提升學(xué)生小組合作能力

陳進(jìn)文

摘 要： 合作是當(dāng)今社會(huì)的主流，團(tuán)體的力量高于個(gè)人的力量，人們要用團(tuán)隊(duì)的力量完成某項(xiàng)工作，因此，合作的重要性不言而喻.在初中物理實(shí)驗(yàn)中，由于中考的原因，學(xué)生內(nèi)心普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)重視程度不足，加之實(shí)驗(yàn)手段較為單一，使得初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠深入，也不能有效提升學(xué)生小組合作能力.

關(guān)鍵詞： 實(shí)驗(yàn)教學(xué);小組合作;電學(xué)實(shí)驗(yàn)

近些年來(lái)，隨著國(guó)家和社會(huì)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的重視，初中物理實(shí)驗(yàn)受到了廣泛關(guān)注，但是很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中的效果不佳，小組合作探究階段課堂氛圍較亂，不利于課堂教學(xué)，也無(wú)助于學(xué)習(xí)有效知識(shí)，在此背景下，教師借助于電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開(kāi)探討，希望對(duì)大家有所幫助.

對(duì)于較難的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難獨(dú)立完成，借助于小組合作和教師指導(dǎo)，教師要能夠掌控課堂教學(xué)的節(jié)奏，有效提升實(shí)驗(yàn)質(zhì)量.物理實(shí)驗(yàn)小組合作的流程圖如圖1所示.

1 基于提升小組合作能力的物理實(shí)驗(yàn)

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，教師首先要考慮學(xué)生分組問(wèn)題，適當(dāng)?shù)娜藬?shù)是展開(kāi)小組實(shí)驗(yàn)的前提，一般各組以4人為主，依據(jù)實(shí)驗(yàn)的難易程度進(jìn)行人數(shù)的加減，保證每名成員都有獲得，避免出現(xiàn)消極上課的情況.教師要選取合適的實(shí)驗(yàn)供學(xué)生展開(kāi)小組合作，培養(yǎng)他們的合作意識(shí)，形成良好的互動(dòng)氛圍，提升課堂實(shí)驗(yàn)的氣氛.

1.1 測(cè)定小燈泡的電功率

【教學(xué)背景】用電流表、電壓表測(cè)定小燈泡的功率一直是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)之一，也是近年中考的熱門(mén)考點(diǎn).本班學(xué)生的基本知識(shí)和技能都有所欠缺，因此，小組實(shí)驗(yàn)有助于掌握實(shí)驗(yàn)最基本的操作、掌握儀器的使用和操作方法，逐步深入探究實(shí)驗(yàn)，掌握本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容.

在上課階段，教師問(wèn)道：“我們學(xué)習(xí)過(guò)電功率，但是大家說(shuō)下家里的燈的功率是多少呢？實(shí)際功率是否就等同于額定功率呢？這些都需要大家一一測(cè)量.”學(xué)生需要小組討論探討測(cè)定功率的方法，得到利用公式P=IU來(lái)測(cè)定小燈泡的電功率.教師為學(xué)生布置了相關(guān)的任務(wù)：

（1）實(shí)驗(yàn)的原理是什么？

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要什么實(shí)驗(yàn)器材？

（3）請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖？

（4）各小組請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)記錄表格.

（5）實(shí)驗(yàn)的步驟都有哪些？

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生的小組探討和研究能力，在學(xué)生設(shè)計(jì)表格和畫(huà)圖的過(guò)程中，教師不斷提醒需要注意的事項(xiàng)，養(yǎng)成規(guī)范畫(huà)圖的好習(xí)慣，選取具有代表性的小組上講臺(tái)展示方案，說(shuō)明電路圖，通過(guò)組與組之間的交流和探討，達(dá)到提升學(xué)生合作能力的教學(xué)目標(biāo).

經(jīng)過(guò)小組探討和交流，學(xué)生畫(huà)出了電路連接圖（如圖2所示），列出實(shí)驗(yàn)記錄見(jiàn)表1：

根據(jù)學(xué)生的探討，教師引導(dǎo)學(xué)生討論方案的合理性和可行性，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)靈活討論可能遇到的問(wèn)題，為何在電路中接入滑動(dòng)變阻器，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表如何設(shè)計(jì)較為合理等等.其中，某個(gè)小組提到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表只需要記錄一次，這個(gè)觀點(diǎn)則遭到其他小組的反駁和質(zhì)疑，指出單次數(shù)據(jù)不能夠體現(xiàn)出樣本數(shù)據(jù)的全面性.

教師問(wèn)道：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大家需要有哪些注意事項(xiàng)，請(qǐng)各個(gè)小組展開(kāi)探討.各小組展開(kāi)內(nèi)部討論，再匯集大家的意見(jiàn)，得到：要能夠正確選擇電源電壓、電流表和電壓表量程、滑動(dòng)變阻器的滑片在閉合開(kāi)關(guān)前處于電阻最大的位置.通過(guò)交流、探討，學(xué)生能夠避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，提升實(shí)驗(yàn)的效率和質(zhì)量.

【設(shè)計(jì)意圖】借助于小組討論，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)原理，規(guī)范學(xué)生的操作步驟，為順利實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

在充分探討的基礎(chǔ)上，各個(gè)小組展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，教師明確提出實(shí)驗(yàn)的要求：

（1）測(cè)定小燈泡的額定功率，觀察其亮度;

（2）當(dāng)小燈泡的實(shí)際電壓為1.2倍的額定電壓時(shí)，測(cè)定小燈泡的實(shí)際功率，觀察其亮度;

（3）當(dāng)小燈泡的實(shí)際電壓低于額定電壓時(shí)，測(cè)定小燈泡的實(shí)際功率，觀察其亮度.

各小組根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路圖展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)論填寫(xiě)于表格之中，在此過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，鼓勵(lì)發(fā)揮集體智慧解決在實(shí)驗(yàn)中遇到的一般問(wèn)題，邀請(qǐng)完成最快的一組將結(jié)果在黑板上進(jìn)行展示，由其他組評(píng)估是否正確.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小組成員都按照自己的職責(zé)完成實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行.

在實(shí)驗(yàn)完成后，師生之間展開(kāi)交流活動(dòng)，判定實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，看額定功率和實(shí)際功率分別為多少？當(dāng)實(shí)際電壓高于或低于額定電壓時(shí)，小燈泡的亮度如何？如果額定電壓過(guò)高，猜想會(huì)產(chǎn)生怎樣的情況.

各個(gè)小組內(nèi)部也要評(píng)估，實(shí)驗(yàn)完成是否成功;如果有問(wèn)題，在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題;實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差的方面是什么.

【設(shè)計(jì)意圖】在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，掌握燈泡亮度與實(shí)際功率之間的關(guān)系，體會(huì)和領(lǐng)悟不同電壓下實(shí)際功率和額定功率的區(qū)別.借助于本環(huán)節(jié)教學(xué)，教師培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)完成后展開(kāi)思考，提升實(shí)驗(yàn)反思能力，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí).

1.2 測(cè)定電阻

1.2.1 測(cè)定小燈泡的電阻

在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生們以及掌握了歐姆定律，對(duì)電阻有了初步認(rèn)識(shí)，了解了電壓表和電流表的使用方法，但對(duì)于溫度影響電阻并沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí).借助于物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、認(rèn)識(shí)問(wèn)題的能力.

教師引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)如何測(cè)定小燈泡的電阻，學(xué)生猜想利用電壓表測(cè)量小燈泡兩端的電壓，再用電流表測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流，用公式R=U/I計(jì)算得出，這種方法稱為伏安法.各小組學(xué)生需要完成以下任務(wù)：

（1）設(shè)計(jì)出電路圖，根據(jù)電路圖來(lái)選定實(shí)驗(yàn)器材.

（2）測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格記錄表.

【設(shè)計(jì)意圖】小組討論、設(shè)計(jì)測(cè)小燈泡電阻的電路圖，根據(jù)電路圖來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)器材，連接實(shí)物圖，提升學(xué)生的做圖水平，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)、分析和解決問(wèn)題的能力.

在展開(kāi)時(shí)，教師用激勵(lì)性話語(yǔ)促進(jìn)學(xué)生展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，看哪個(gè)小組能夠又快又好地連接電路圖和填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)表格（見(jiàn)表2），巡視實(shí)驗(yàn)過(guò)程及時(shí)指導(dǎo)遇到的問(wèn)題.

【設(shè)計(jì)意圖】借助于實(shí)驗(yàn)，連接電路圖，正確掌握電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的正確使用，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和合作交流能力.

邀請(qǐng)幾個(gè)小組上講臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小組代表簡(jiǎn)單分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出小燈泡的電阻值，探討出現(xiàn)的問(wèn)題：（1）某個(gè)組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其他組差別較大，鼓勵(lì)思考找到問(wèn)題的原因和解決的辦法;（2）小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題.

教師引導(dǎo)學(xué)生回想下實(shí)驗(yàn)過(guò)程，導(dǎo)體電阻與哪些因素有關(guān)？小組交流、探討，得到電阻與材料、橫截面積、長(zhǎng)度和溫度等因素有關(guān)，在各組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案后，觀看視頻展示溫度對(duì)電阻的影響.

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生需要分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，借助于共享數(shù)據(jù)，得到電阻變化規(guī)律，體會(huì)到溫度對(duì)導(dǎo)體電阻的影響.通過(guò)觀看小視頻，各小組與自己所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案作對(duì)比，查找自身不足，強(qiáng)化對(duì)教材內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，提升動(dòng)手實(shí)踐能力.

1.2.2 測(cè)定定值電阻的電阻

根據(jù)上述內(nèi)容，學(xué)生了解到小燈泡在實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)因?yàn)闇囟茸兓柚蛋l(fā)生變化，要想準(zhǔn)確測(cè)量電阻，需要采取多次實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)避免出現(xiàn)誤差，在此情況下，有的小組提出用定值電阻來(lái)代替小燈泡.

根據(jù)電路圖（如圖4所示），小組連接電路并檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，按照表3所示電壓來(lái)記錄相應(yīng)的電流示數(shù).

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)定值電阻兩端電壓發(fā)生改變時(shí)，通過(guò)的電流也會(huì)有相應(yīng)的變化，且電壓與電流的比值不變，這從側(cè)面說(shuō)明電阻是一種性質(zhì)，與電流、電壓無(wú)關(guān).

教師：為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，能否將多次實(shí)驗(yàn)的思路遷移到測(cè)量小燈泡的阻值上，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了小燈泡多個(gè)實(shí)際功率，是否能夠得到電功率的平均值呢？

學(xué)生：燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大，小燈泡的在不同電壓下溫度不同，所以阻值不同，不能計(jì)算得到平均阻值.在不同的工作狀態(tài)下，小燈泡的電功率也在發(fā)生變化，因此不能得到電功率的平均值.

教師：大家在完成實(shí)驗(yàn)后，回想在實(shí)驗(yàn)中遇到了怎樣的問(wèn)題？你們小組又是如何解決的呢？

學(xué)生1：實(shí)驗(yàn)中，我們遇到電路閉合后燈泡不亮，電流表或電壓表中的一個(gè)沒(méi)有示數(shù)的情況，經(jīng)過(guò)小組討論排除故障.

學(xué)生2：我們小組在調(diào)整電阻兩端電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)選用15Ω定值電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值最大時(shí)，得到的電壓不符合需要，此時(shí)，我們會(huì)減少一節(jié)干電池;如果選用5Ω定值電阻，滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值最小時(shí)，得到的電壓不符合需要，此時(shí)，我們會(huì)增加一節(jié)干電池.

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生了解物理量通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值來(lái)獲得，掌握實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和原理，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的意外情況，提升解決問(wèn)題的能力.通過(guò)有序的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)要按照步驟進(jìn)行，如電壓表示數(shù)從小到大，完成一次實(shí)驗(yàn)就要斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，以免溫度升高影響電阻阻值.通過(guò)分析、交流數(shù)據(jù)，學(xué)生最終得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

在本次實(shí)驗(yàn)中，教師分配給各組的電阻并不相同，阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω，這就要求各個(gè)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)注意選取的電壓值，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力.但受到實(shí)驗(yàn)器材的影響，學(xué)生要想獲取完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就必須深入展開(kāi)思考，認(rèn)真分析電路的原理，順利找到解決方法.

2 基于提升小組合作能力的教學(xué)案例的思考

2.1 環(huán)環(huán)相扣提升學(xué)生合作能力

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生都要經(jīng)歷一次完整的探究過(guò)程，包括猜想、設(shè)計(jì)電路圖和表格、分析和解決出現(xiàn)的問(wèn)題、感受科學(xué)方法，在此過(guò)程中初步形成探究能力，依照實(shí)驗(yàn)步驟強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能.面對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，同伴互助、小組合作解決問(wèn)題，逐步提升能力，形成科學(xué)探究的態(tài)度，掌握變量控制和數(shù)據(jù)處理的方法，歸納得到科學(xué)規(guī)律.

2.2 精益求精提升小組合作能力

一線教師要實(shí)現(xiàn)自己的教學(xué)主張，在鉆研教材的基礎(chǔ)上不斷向其他教師學(xué)習(xí)，吸取精華，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，在本文中，教師將教材知識(shí)進(jìn)行深化和加工，進(jìn)行有機(jī)整合，從而展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)環(huán)節(jié)，高效地完成課堂教學(xué)任務(wù).

總之，初中物理教師要培養(yǎng)學(xué)生的小組合作能力，不斷提升他們解決問(wèn)題的能力，提高課堂探究能力，使每個(gè)學(xué)生都有所獲.

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