初中物理实验操作题的设计与分析

许 志 李秋霞

(1. 南京市教学研究室，江苏 南京 210001； 2. 南京市栖霞区教师发展中心，江苏 南京 210028)

初中物理实验操作题的设计与分析

许 志1李秋霞2

(1. 南京市教学研究室，江苏 南京 210001； 2. 南京市栖霞区教师发展中心，江苏 南京 210028)

义务教育物理课程标准强调:物理课程的实践性很强,学生的观察实验、动手操作等活动在学习过程中要占很大的比例,特别是《标准》中的许多内容要求通过科学探究活动来学习．为此,不久前南京市组织了“初中物理学生实验能手大赛”活动．本文以3道实验操作题为案例,谈谈自己对实验教学的一点感想,供大家分享交流．

1 关注“常规实验”,立足“基础性”

首先来看一道实验操作题.

实验1:观察水的沸腾现象(20分).

供选器材：烧杯(500mL,100mL)各1只,酒精灯1只,温度计(0-100℃)1只,铁架台1套,秒表,热水瓶1只,水,笔1 支,白纸数张,橡皮筋,打火机,尖嘴钳．

要求：组装好器材,进行实验,设计表格,从90℃开始记录实验数据,并写出沸点．要求在较短的时间内(如10min)完成实验．

表1

试题分析:观察水的沸腾实验是课标要求的学生必做分组实验．本题评分标准设计了10个步骤(见表1)．每个步骤考查的侧重点不同．序号1考查仪器的选择;序号2考查学生面对实验器材的实际情况是否有调整的意识;序号3考查仪器的组装;序号4和6考查学生是否有节约实验时间的意识;序号5和8考查温度计的正确使用和读数;序号9考查学生表格设计和数据记录;序号10考查学生是否具备良好的实验素养．从整个操作过程来看,对学生的操作要求比较基础全面,能够整体考查学生的实验能力．

学生典型问题分析:不少学生实验一开始就动手操作,根本没有考虑实验的全局,导致手忙脚乱,错误不断．实验中关于大小烧杯的选择,冷热水的选择,水量的多少,酒精灯位置(应该正对烧杯底部中间)等因素,很多学生不能在动手前就选择安排好,而是在实验过程中不断修改．如有的学生都已经对铁架台上盛有热水的烧杯进行加热了,才发现铁圈的高度不合适而进行调整,这样就很不安全．另外,实验过程中,没有选手对酒精灯火焰太小提出质疑(因为从来没有试题涉及到火焰大小问题),不少学生没有向外拔灯芯调节火焰大小．还有的学生实验时用较大量的冷水开始加热,头脑中没有实验考核时间有限的概念．甚至还有个别学生在实验考核时间内,根本就没有将水烧开,但他的数据记录中照样有水的沸点,显然他在记录数据时,伪造了水的沸点.这个问题应该引起我们教育工作者足够的重视．以上问题,暴露出学生实验操作不规范,缺乏前瞻性．

教学建议:现在有不少教师认为初中物理实验比较简单,所以,教师自己很少亲自做实验,只是布置给学生做,而对学生实验过程中出现的问题就不能做到充分的预设,导致对实验教学中问题的指导不能有效,处理问题不能及时．因此,要提高学生的实验动手能力,对于课本中的常规实验(课标中规定的学生必做的20个实验),教师自己首先要必做每一个实验,对实验步骤、操作要点及学生可能会出现的问题了如指掌,对学生的指导方能游刃有余．

2 关注“课外制作”,立足“实践性”

再看以下这道实验操作题.

实验2:自制简易针孔照相机(15分).

供选器材: 空易拉罐,剪刀,橡皮筋,半透明塑料薄膜,钉子,蜡烛,小锤、打火机.

要求：利用以上器材制成简易针孔照相机,用它观察烛焰,记录你观察到的像的特点．

表2

试题分析:本题评分标准设计了7个步骤(见表2)．序号1考查学生对“小孔”的理解;序号2、3考查学生在具体的情景下,要思考“光屏”的位置在哪?序号4考查实验条件的“稳定性”;序号5考查学生能否正确观察小孔成像现象;序号6考查实验的效果;序号7考查实验的书面表达能力．

学生典型问题分析:不少学生拿到试题后,还没有看清题目的要求就急于动手．实验中,有的学生直接把易拉罐的底给剪掉了,导致实验失败;有的学生在观察小孔成像时,眼睛是贴近塑料薄膜进行观察的;有的学生对小孔大小的控制没有“大小”的量化概念,制作时用力过大,导致孔太大,根本观察不到小孔成像的情景．在操作过程中,有的学生粗心,手被铁皮划破(考虑到实验的安全性,我们在现场备了创口贴);部分学生缺乏省时、节约意识,不少学生弄坏了多个空易拉罐;有的学生不用剪刀从侧壁剪去罐子顶部,而是用钳子一点一点地夹去顶盖的金属,导致实验效果很差,而且最终制成的“针孔照相机”很不美观．以上现象暴露出学生动手能力差,缺乏整体谋划和安全意识．

教学建议:鼓励学生多做实验．学生实验能力的培养不是靠一、两次实验就能做到的,教师在平时的教学中,要鼓励学生多做实验,特别是课本中的很多小实验,要鼓励学生多利用身边的坛坛罐罐来设计完成．在学生自己实验前和实验过程中,要强化安全意识、节约意识和时间意识．还有,苏科版教材中有多个综合实践活动,从器材的购买和制作都要学生自己去思考动手完成,这样的活动对学生的后续发展是终身有益的．

3 关注“综合能力”,立足“拓展性”

以下是一道能反映学生综合能力的实验操作题.

实验3: 测量凸透镜的焦距(15分).

供选器材: 光具座,凸透镜1个,蜡烛,光屏,打火机.

要求：(1) 根据凸透镜成像规律测出凸透镜的焦距; (2) 根据测出的凸透镜焦距换用另外一种方法再次粗测该凸透镜的焦距．

表3

说明:所提供的凸透镜焦距是5cm,粗侧焦距的第2种方法是物距远大于焦距时(大于10倍焦距),此时焦距近似等于像距．

试题分析:本题的评分标准见表3，方法2对学生综合能力要求比较高,根据题中的“说明”,要求学生对“远大于”能认真领会,在现有光具座的基础上,只有物体放在最左端、光屏放在最右端,再移动凸透镜,直到光屏上呈现清晰的像,此时的像距才和焦距最接近．在学生操作过程中,我们高兴地看到,学生对方法2的理解有创新的表现:有位女学生很厉害,她将蜡烛直接放在桌子长边的最远处,在桌子长边的另一端放一张白纸(利用试卷的反面),这时点燃蜡烛,在白纸上依次摆放凸透镜和光屏(不能固定),用一只眼观察烛焰、凸透镜和光屏在同一直线且同一高度上．在白纸上用笔画下凸透镜的位置(按照凸透镜的柄画了个小圆圈)．移动光屏,找到像点,在白纸上用笔画下光屏的位置(按照光屏的柄画了个小圆圈)．没有刻度尺咋办呢?厉害的小姑娘,把纸按两个圆圈折叠好,凑到光具座上量焦距,当然很准确．这样的学生思路清晰,方法正确．还有位男学生,直接利用玻璃窗用远处的物体来做的,也很好,更简洁．

学生典型问题分析:实验中,有的学生把点燃的蜡烛当作平行光源,试图在桌面上找一个最小最亮的点测出焦距,在做不到的情况下,个别学生就凑了一个数据当做焦距．有学生对实验操作生疏,没有将蜡烛、透镜、光屏调到同一高度．桌上的器材原来怎样摆放他就怎样做实验,完成光学实验时光具座紧贴在桌子最里边,还隔着天平进行实验操作(很不方便)．2倍焦距成像实验中,有学生没有看到清晰的像就测物距和像距了．在方法2中,有的学生虽然知道要利用物体在10倍焦距以外测像距的方法来粗测焦距,但没有把蜡烛和光屏放在光具座的两端,而是利用物距较大时(物距不满足大于10倍焦距)测出像距来当作焦距了,这样的操作方法是不对的．

教学建议:课堂教学中,不能为了做实验而做实验,教师需要认真做好实验的评价工作,实际上我们的实验教学大都是验证性的,很多内容都是前人已经总结好的,所以我们的实验教学重点要放在实验前的讨论上,围绕实验器材的选择、实验原理、实验操作的步骤、实验过程的内容记录等话题进行讨论,应该说,只要实验前的讨论到位,实验操作就比较简单顺利了．当然,根据实验的现象或数据得出实验结论,还需要学生有一定的分析综合能力．

对学生实验能力的培养是养成学生“学科素养”的重要组成部分.只要我们立足实验教学,这对学生的终身发展一定是有益的．

1 葛培庆.物理实验操作考试的探索与实践[J].物理教师，1999(10)：3-5.

2016-04-26)