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浅谈如何提高学生电学实验设计能力

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摘要：

高三学生普遍对电学实验存在一种畏惧感，特别是高中物理中电学实验设计，创新性大，变化较多，学生不易掌握，造成考试中心理畏惧。几年的高三教学使我认识到要培养学生的物理学科素养，才能帮助学生学会提高电学实验的设计能力。

关键词：电学实验实验设计学生科学素养能力

设计类实验可以提高学生的学习兴趣、也会培养探究钻研的科学精神。而设计类的实验与传统的物理实验有着很大的不同，主要差别在于传统的实验是学生只是按照教师或则课本直接给出了问题和相应的结论去操作一遍实验仪器，来验证现有实验结论。而科学探究的设计类实验却是要让学生独立去发现问题，自己动脑设计实验原理，根据实验原理对所提供的的实验仪器进行选择和实验操作，解决问题后撰写实验报告，主要是培养学生探究、钻研、实验动手能力等物理学科素养。

那么如何培养学生的物理学科素养，从而帮助学生提高电学实验设计能力。我认为高三复习要引导学生对几个电学实验原理理清，同时结合电学电路的相关知识，弄清实验电路的构造、原理，以及电路带来的系统误差，电路各部分原理理清，如：控制电路、测量电路等。创设亲身参与和探究的情境来引导学生在弄清各电路原理的基础上，进行电路的改装与设计。下面我分为三类题型来引导学生自己动脑、动手，自己发现问题，解决问题，主要目标是培养学生的科学素养。一、高考中常见的测量电表的选择；二、电表（元件）的改装与替换；三、测量电路的改造及原理的迁移。

一、高考中常见的测量电表的选择

高考物理实验考查中，对设计电路中电表的选择是一种基本科学素养能力的要求。一般要求学生对“仪表的量程，读数的精确度”等要求来选择相应仪表，如：

例1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中:

①现备有下列器材,供测量小灯泡(4V,1.6W)的电压和电流时选用,应选用的器材为

(只填写对应的代号)

A.量程是3V,内阻是6kΩ的伏特表

B.量程是15V,内阻是30kΩ的伏特表

C.量程是0.6A,内阻是0.5Ω的安培表

D.量程是3A,内阻是0.1Ω的安培表

E.阻值为0——20Ω,额定电流为0.5A的滑动变阻器

F.阻值为0——1kΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器

G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)

H.开关一个，导线若干

引导学生认真对试题分析审题，确认试题对电表的要求：电流最大值为0.4A，电压最大值为4V，滑动变阻器才用分压式接法。根据以上要求选择仪器是ADFGH。教师可以采用多题分析进行类比，更有利于提高学生的综合素养。

二、电表（元件）的改装与替换

电表的改装与替换是电学实验设计中常考的热点知识之一，电表改装要抓住其特点：1、要知道电表的准确内阻，2、需要电阻箱或已知电阻进行改装。通过一些同类的习题让学生练习后，引导学生自己总结出，现有设备中没有伏特计，学生可以使用电阻箱或者已知阻值的和准确内阻的安培计串联转换为伏特计，测量电路电压。也可将电阻箱或者已知阻值的和准确内阻的伏特计并联转换为电流表，测量电流。这样便可提高这类改装的分析和设计能力。

三、测量电路的改造及原理的迁移

电学的测量电路原理多样，变换较多，如测某种元件的电阻，方法有伏安法，等效替代法（伏伏法、安安法）半偏法，电桥法，或补偿电路等，相对较难，学生不易分析。这类电学设计的特点是：已知电路，适当描述一些电路原理，或在实验步骤中描述。解决这类电学实验，要求学生有扎实的电学知识，需要弄清测量电路的原理和方法，并能处理数据和分析误差，如2017福建省的理综试题23。

例2(23)用图A的电路测量电池的内阻，其中AB是厚度均匀的铅笔芯，在笔芯上安装金属滑动环P(不计宽度和电阻，与笔芯良好接触，只能移动)。还有标准电池(无内阻)、灵敏电流计G(量程)、电阻箱(最大电阻为99.99Ω)和待测试电池(EMF小于，内阻未知），刻度尺、开关3个等.

这类电学实验设计题，要求学生有扎实的电学知识，把已学过的电学实验电路原理分解为测量电路，控制电路等，需要弄清各种测量电路的原理和方法，并懂的实验原理方法的迁移。

总之，要提高学生电学实验设计能力，教学中以培养学生的科学素养为主要目标。在实验复习时要引导学生对几个电学实验原理理清，同时结合电学电路的相关知识，弄清实验电路的构造、原理，以及电路带来的系统误差，引导学生在弄清各电路原理的基础上，进行电路的改装与设计。更重要的是要让学生自己动脑、亲自动手，自己去发现问题，解决问题。

Reference

1、高中物理提高学生科学素养的思考与实践吴慧英-《东北师范大学硕士论文》-2005-05-01

2、在高中物理实验中应用误差知识提升实验分析能力的研究高宇-《福建师范大学硕士论文》-2014-05-24

3、测定电源电动势和内阻实验的深度探析与创新设计黄巧曦;-《物理教