逐层深入开展实验教学 提升学生小组合作能力

陈进文

摘 要： 合作是当今社会的主流，团体的力量高于个人的力量，人们要用团队的力量完成某项工作，因此，合作的重要性不言而喻.在初中物理实验中，由于中考的原因，学生内心普遍对实验重视程度不足，加之实验手段较为单一，使得初中物理实验教学不够深入，也不能有效提升学生小组合作能力.

关键词： 实验教学;小组合作;电学实验

近些年来，随着国家和社会对学生动手能力的重视，初中物理实验受到了广泛关注，但是很多学生在学习中的效果不佳，小组合作探究阶段课堂氛围较乱，不利于课堂教学，也无助于学习有效知识，在此背景下，教师借助于电学实验教学展开探讨，希望对大家有所帮助.

对于较难的实验，学生很难独立完成，借助于小组合作和教师指导，教师要能够掌控课堂教学的节奏，有效提升实验质量.物理实验小组合作的流程图如图1所示.

1 基于提升小组合作能力的物理实验

在初中物理实验中，教师首先要考虑学生分组问题，适当的人数是展开小组实验的前提，一般各组以4人为主，依据实验的难易程度进行人数的加减，保证每名成员都有获得，避免出现消极上课的情况.教师要选取合适的实验供学生展开小组合作，培养他们的合作意识，形成良好的互动氛围，提升课堂实验的气氛.

1.1 测定小灯泡的电功率

【教学背景】用电流表、电压表测定小灯泡的功率一直是初中物理教学的重点之一，也是近年中考的热门考点.本班学生的基本知识和技能都有所欠缺，因此，小组实验有助于掌握实验最基本的操作、掌握仪器的使用和操作方法，逐步深入探究实验，掌握本节课的重点内容.

在上课阶段，教师问道：“我们学习过电功率，但是大家说下家里的灯的功率是多少呢？实际功率是否就等同于额定功率呢？这些都需要大家一一测量.”学生需要小组讨论探讨测定功率的方法，得到利用公式P=IU来测定小灯泡的电功率.教师为学生布置了相关的任务：

（1）实验的原理是什么？

（2）实验过程中需要什么实验器材？

（3）请画出实验电路图？

（4）各小组请设计出实验记录表格.

（5）实验的步骤都有哪些？

【设计意图】培养学生的小组探讨和研究能力，在学生设计表格和画图的过程中，教师不断提醒需要注意的事项，养成规范画图的好习惯，选取具有代表性的小组上讲台展示方案，说明电路图，通过组与组之间的交流和探讨，达到提升学生合作能力的教学目标.

经过小组探讨和交流，学生画出了电路连接图（如图2所示），列出实验记录见表1：

根据学生的探讨，教师引导学生讨論方案的合理性和可行性，根据实际情况来灵活讨论可能遇到的问题，为何在电路中接入滑动变阻器，实验数据记录表如何设计较为合理等等.其中，某个小组提到实验数据记录表只需要记录一次，这个观点则遭到其他小组的反驳和质疑，指出单次数据不能够体现出样本数据的全面性.

教师问道：在实验过程中，大家需要有哪些注意事项，请各个小组展开探讨.各小组展开内部讨论，再汇集大家的意见，得到：要能够正确选择电源电压、电流表和电压表量程、滑动变阻器的滑片在闭合开关前处于电阻最大的位置.通过交流、探讨，学生能够避免在实验过程中出现错误操作，提升实验的效率和质量.

【设计意图】借助于小组讨论，明确实验过程中需要注意的事项，提升学生学习的主动性，进一步巩固实验原理，规范学生的操作步骤，为顺利实验打下坚实的基础.

在充分探讨的基础上，各个小组展开实验，教师明确提出实验的要求：

（1）测定小灯泡的额定功率，观察其亮度;

（2）当小灯泡的实际电压为1.2倍的额定电压时，测定小灯泡的实际功率，观察其亮度;

（3）当小灯泡的实际电压低于额定电压时，测定小灯泡的实际功率，观察其亮度.

各小组根据设计好的电路图展开实验，将实验结论填写于表格之中，在此过程中，教师对学生进行指导，鼓励发挥集体智慧解决在实验中遇到的一般问题，邀请完成最快的一组将结果在黑板上进行展示，由其他组评估是否正确.在实验过程中，小组成员都按照自己的职责完成实验，确保实验的顺利进行.

在实验完成后，师生之间展开交流活动，判定实验中的数据，看额定功率和实际功率分别为多少？当实际电压高于或低于额定电压时，小灯泡的亮度如何？如果额定电压过高，猜想会产生怎样的情况.

各个小组内部也要评估，实验完成是否成功;如果有问题，在哪个环节出现问题;实验出现误差的方面是什么.

【设计意图】在实验过程中，学生小组独立完成实验，掌握灯泡亮度与实际功率之间的关系，体会和领悟不同电压下实际功率和额定功率的区别.借助于本环节教学，教师培养学生规范动手能力，引导学生在实验完成后展开思考，提升实验反思能力，进一步巩固所学知识.

1.2 测定电阻

1.2.1 测定小灯泡的电阻

在此实验过程中，学生们以及掌握了欧姆定律，对电阻有了初步认识，了解了电压表和电流表的使用方法，但对于温度影响电阻并没有明确的认识.借助于物理现象，培养学生发现问题、认识问题的能力.

教师引导学生猜测如何测定小灯泡的电阻，学生猜想利用电压表测量小灯泡两端的电压，再用电流表测量通过小灯泡的电流，用公式R=U/I计算得出，这种方法称为伏安法.各小组学生需要完成以下任务：

（1）设计出电路图，根据电路图来选定实验器材.

（2）测定实验数据，设计实验表格记录表.

【设计意图】小组讨论、设计测小灯泡电阻的电路图，根据电路图来选择实验器材，连接实物图，提升学生的做图水平，培养他们自主学习、分析和解决问题的能力.

在展开时，教师用激励性话语促进学生展开竞争，看哪个小组能够又快又好地连接电路图和填写实验表格（见表2），巡视实验过程及时指导遇到的问题.

【设计意图】借助于实验，连接电路图，正确掌握电压表、电流表和滑动变阻器的正确使用，培养学生动手和合作交流能力.

邀请几个小组上讲台展示实验数据，小组代表简单分析实验数据，计算出小灯泡的电阻值，探讨出现的问题：（1）某个组的实验数据与其他组差别较大，鼓励思考找到问题的原因和解决的办法;（2）小组通过实验数据能发现什么问题.

教师引导学生回想下实验过程，导体电阻与哪些因素有关？小组交流、探讨，得到电阻与材料、横截面积、长度和温度等因素有关，在各组设计实验方案后，观看视频展示温度对电阻的影响.

【设计意图】学生需要分析实验数据，借助于共享数据，得到电阻变化规律，体会到温度对导体电阻的影响.通过观看小视频，各小組与自己所设计的实验方案作对比，查找自身不足，强化对教材内容的认识，提升动手实践能力.

1.2.2 测定定值电阻的电阻

根据上述内容，学生了解到小灯泡在实验时会因为温度变化阻值发生变化，要想准确测量电阻，需要采取多次实验的方法来避免出现误差，在此情况下，有的小组提出用定值电阻来代替小灯泡.

根据电路图（如图4所示），小组连接电路并检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，按照表3所示电压来记录相应的电流示数.

根据实验数据，计算出待测电阻的阻值，发现当定值电阻两端电压发生改变时，通过的电流也会有相应的变化，且电压与电流的比值不变，这从侧面说明电阻是一种性质，与电流、电压无关.

教师：为了减小实验误差，能否将多次实验的思路迁移到测量小灯泡的阻值上，实验中测量了小灯泡多个实际功率，是否能够得到电功率的平均值呢？

学生：灯丝的电阻随着温度的升高而增大，小灯泡的在不同电压下温度不同，所以阻值不同，不能计算得到平均阻值.在不同的工作状态下，小灯泡的电功率也在发生变化，因此不能得到电功率的平均值.

教师：大家在完成实验后，回想在实验中遇到了怎样的问题？你们小组又是如何解决的呢？

学生1：实验中，我们遇到电路闭合后灯泡不亮，电流表或电压表中的一个没有示数的情况，经过小组讨论排除故障.

学生2：我们小组在调整电阻两端电压时，发现选用15Ω定值电阻时，滑动变阻器接入电路部分的阻值最大时，得到的电压不符合需要，此时，我们会减少一节干电池;如果选用5Ω定值电阻，滑动变阻器接入电路部分的阻值最小时，得到的电压不符合需要，此时，我们会增加一节干电池.

【设计意图】学生了解物理量通过多次实验计算平均值来获得，掌握实验的过程和原理，解决实验中出现的意外情况，提升解决问题的能力.通过有序的实验步骤，学生明白实验要按照步骤进行，如电压表示数从小到大，完成一次实验就要断开开关，以免温度升高影响电阻阻值.通过分析、交流数据，学生最终得到正确的实验结论.

在本次实验中，教师分配给各组的电阻并不相同，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω，这就要求各个小组实验时注意选取的电压值，从而培养学生的实验探究能力.但受到实验器材的影响，学生要想获取完整的实验数据，就必须深入展开思考，认真分析电路的原理，顺利找到解决方法.

2 基于提升小组合作能力的教学案例的思考

2.1 环环相扣提升学生合作能力

在实验过程中，学生都要经历一次完整的探究过程，包括猜想、设计电路图和表格、分析和解决出现的问题、感受科学方法，在此过程中初步形成探究能力，依照实验步骤强化实验技能.面对可能出现的问题，同伴互助、小组合作解决问题，逐步提升能力，形成科学探究的态度，掌握变量控制和数据处理的方法，归纳得到科学规律.

2.2 精益求精提升小组合作能力

一线教师要实现自己的教学主张，在钻研教材的基础上不断向其他教师学习，吸取精华，优化教学设计，在本文中，教师将教材知识进行深化和加工，进行有机整合，从而展现出结构合理的教学环节，高效地完成课堂教学任务.

总之，初中物理教师要培养学生的小组合作能力，不断提升他们解决问题的能力，提高课堂探究能力，使每个学生都有所获.

参考文献：

[1]赖松飞.浅谈小组合作学习模式在初中物理教学中的应用[J].中学物理，2016（03）.

[2]曹温采.基于小组合作学习的初中物理实验课程探究[J].新课程（中），2016（11）.

[3]李光霞.如何在初中物理教学中构建小组合作高效课堂模式[J].学周刊，2018（02）.

[4]殷志刚.小组合作学习模式在初中物理教学中的应用研究[J].教育教学论坛，2017（07）.