基于合作教学理念的“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验教学设计
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实验教学是高中物理教学的重要课型，实验课如何组织呢？新课程指出学生是教学的主体，对于实验教学也是如此.但是一个实验从设计到操作、记录数据，最终得到结论这一系列过程对于一个学生而言，受到个体知识和技能的限制，往往是无法独立完成的，就是当前科学家进行探究也讲究团队合作，为此，笔者认为我们高中实验教学必须注重学习小组内的合作以及组间资源的共享，基于合作教学的理念有效组织教学，促进全体学生的智能、技能均能获得发展.学生为主体的分享合作型实验教学流程如图1所示，本文结合人教版选修3-1“描绘小灯泡伏安特性曲线”为例就如何开展合作分享型实验教学，把握好每一个环节的教学效果进行分析.
1教材分析
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”是人教版《选修3-1》教材第二章“恒定电流”第3节欧姆定律的一个学生分组实验（教材第47页），从教材的安排和该实验的作用来看，具有如下几个特点：
1.1承前
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”所处的位置为欧姆定律这一节，初中学生已经探究过用伏安法测小灯泡的电阻，对于待测电路部分学生很熟悉，对于测量原理并不陌生，可以说是有基础，但是学生在初中没有描绘过伏安特性曲线，更没有涉及到分压式电路，更有发展的空间.
1.2启后
该实验涉及到“伏安法”这一基本的电学实验技能，在电路图的设计上有涉及到“电流表内、外接法”、“分压、限流式电路”、“滑动变阻器的选择”等一系列问题，实验过程中涉及到用图象法进行数据处理和结论分析、误差分析等等，这些都是后面的电学实验所要涉及的基本技能和方法，只有搞清楚了该实验的基本原理和方法，后面“测未知电阻”、“电表改装”、“测定电源电动势和内阻”等等实验才能很顺利地进行探究.
2基于操作流程设计
2.1学生分组
同桌的两位同学为一组，全班52个同学分成26组.
2.2问题提出
如何引导学生完成“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验？为了促进学生的思考，笔者采用了问题串，让学生带着问题进行思考并完成实验的设计.
问题1：如何测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流？
问题2：什么伏安特性曲线？
问题3：从电源、小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表的规格上思考如何选择电压表、电流表的量程？
问题4：实验的电路图如何设计？
问题5：待测电路部分，考虑到电表内阻对误差的影响，电流表如何接？
问题6：要描绘出小灯泡的伏安特性曲线，数据要测多点、还是少点？
问题7：为了让小灯泡两端的电压从零开始调节起，滑动变阻器应如何选择，如何接法？
学生在实验之前结合原有的知识和实验技能分析问题，实现问题的解决和新问题的生成.
2.3资源共享，提出假设
不同的学生对同一个问题的思考会不一样，得到的实验方案和方法也会有所差异，收集学生自己对问题的思考并进行汇总，学生会不由自主地去比较，去评价自己的实验设计与其他组实验设计的优劣，接着就各个小组的思考存在差异的地方进行设计思路的交流.
本实验容易出现分歧的地方恰恰就是实验的重难点所在：“分压式”、“外接法”.
学生在共享资源和讨论的过程中或许会生成更多的疑虑，或许“正确”的学生被“错误”的学生说服，或许各执己见，这些都不重要，在讨论的过程中学生对存在疑惑的地方就多了几分在意，在实验的过程中会自主尝试并比较不同方案所带来的实验结果是否存在着差异，这是学生在实验前对实验进行准备、并思考实验会出现哪些问题的过程，经历了这个过程，实验的准备工作就基本完成了，学生对实验探究来证实自己有了强烈的期待，实验设计呼之欲出.
2.4学生实验方案设计
要想顺利地完成实验，必须要有合理的、可操作性的实验设计，学生自主完成实验设计的过程是将前面对问题的思考、交流的成果进行总结并梳理实践流程的过程，在上述过程中，学生已经对实验有了较深的了解，探究欲望和兴趣也获得了有效的激发，当然在实验方案设计的过程中，我们教师要参与进来，要进行必要的宏观调控，要清楚“哪些地方该讲，而哪些地方应该让学生自己去碰壁.”比如“电流表内接、外接”的问题，有些同学是不能理解的，应进行必要的讲解和分析，而对于“滑动变阻器分压式、限流式”如果在学生实验之前讲，学生实验电路图设计是对的，实验连图是对的，但是实验过后印象难以深刻，还不如让学生自己去碰壁，在后期具体的实验过程中自己去发现采用限流式去发现“调节范围不大”，“无法保证电压表、电流表从零开始调节”等问题，在实践中进行设计上的自我纠错，深化对知识的理解.同时还要引导学生分析实验的操作步骤，预见性探析实验过程中需要注意的项，确保实验探究能够顺利地完成.
2.5组内互动实验过程
学生互动实验的过程是实验教学的主要环节，在实验过程中，涉及到几个环节：
其一，实验过程中出现电路连接的错误或是故障，导致灯泡不亮、电表无读数等等，排除实验故障，顺利完成实验是提高实验操作能力的重要抓手，当然有些故障较为隐蔽，这时候需要我们教师和学生一起排除.
例如，有几组学生在实验过程中，电路图设计是正确的，实物图连接也没有问题，但是合上电键，却发现小灯泡不亮，但两表都有读数，那么，是怎么回事呢？刚开始很多学生认为小灯泡是坏的.为此，笔者追问：“如果灯泡是坏的？电流表和电压表示数分别是什么情况？”实现错误的自我发现，那么会什么原因呢？学生碰壁后，很自然地找到其中的原因.
其二，是记录数据的过程，这个过程两个学生相互配合，一边通过移动滑动变阻器的滑片来改变通过小灯泡上的电流，记录下电压表和电流表的读数，这个过程可以将简单的电路动态分析、电表的读数规则进行训练，提升基本实验技能.
2.6组间汇报交流
小组互动探究完成实验后，及时地进行组间交流能够更深入地理解本次实验的原理和注意事项，这个过程中主要让学生间相互交流实验过程中出现的异常现象，遇到了哪些故障及排除故障的办法，对实验结果进行阐述，并分析测量误差的来源及误差结果怎样.通过这个环节引导学生再次反思整个实验过程，促使所有学生的实验能力、操作水平、数据处理能力都能获得最大的提升.
组间汇报交流里面有个最值得关注的地方就是实验结果，这个实验最后数据处理是在坐标纸上描点并用光滑的曲线连成小灯泡的伏安特性曲线，首先，横纵坐标如何选？是选择画“I-U图线”？还是“U-I图线”？通过变量和自变量分析，该实验最好应该画成“I-U图线”我们调节滑动变阻器，其实是改变了分压，U是变量，I是应变量；其次，画出的I-U图线是非线性关系，对于不在同一直线上的点如何连？是连成折线，还是光滑的曲线.这对于学生而言是一个难点，必须要进行科学的引导，学生才会描绘出光滑的非线性曲线.此外，对曲线的反思，为什么会是曲线而不是直线呢？那么某一电流值对应的小灯泡的电阻是多少呢？这个是在实验数据记录和描点连图之外的拓展延伸，有很多学生会由于思维定势而错误地以为“I-U图线”切线的斜率是此时电阻的倒数，实际上电阻等于电压与电流的比值，应该是图线上的点与坐标原点连线的比值.
3教学评价
学生是教学的主体，在实验教学过程中，我们应尽量放手让学生自己去动手、去探究，要处理好实验探究、数据处理和理论分析几者之间的关系，确保有效达成三维教学目标.采用共享合作型实验教学方式组织教学，学生的主体性地位得到了保证，同时在实验探究过程中，教师适时地监督与介入，起到宏观调控的重要，课堂是以学生为中心的，学生之间相互靠近，他们之间能进行有效的交流而不至于打扰其它小组，学生同伴关系和小组活动成为了教师注意力的核心，用问题引导学生探究的方向，在探究和数据处理的过程中生成新的问题，最终通过理性分析得到实验结果和结论.