基于問題研究的高中物理“電表的改裝”教學(xué)設(shè)計(jì)研究

張恩增

[摘要]本文以高中物理“電表的改裝”這一課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，該節(jié)課以問題情境為線索，指導(dǎo)學(xué)生積極思考，通過自主探究尋找解決方法，驗(yàn)證物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生深刻體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)與樂趣，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和能力。

[關(guān)鍵詞]教學(xué)設(shè)計(jì) 電表改裝 高中物理

前言

基于問題研究的物理課堂教學(xué)是指課堂教學(xué)以特定的問題情境為主線任務(wù)、線索展開，由教師提出相應(yīng)的一系列問題組織教學(xué)活動(dòng)，再由學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行思考探究，最后解決問題。在一課堂模式中，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、思維能力、問題意識(shí)進(jìn)而問題解決能力均得到有效的提高，能夠促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升。

1.教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重點(diǎn)

“電表的改裝”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的主要目的是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解電表改裝的理論原理以及方法。教學(xué)目標(biāo)以問題研究為線索，引導(dǎo)學(xué)生自主完成電路設(shè)計(jì)、電子元件選取、計(jì)算以及改裝校準(zhǔn)等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過教學(xué)提高學(xué)生思考分析、解決問題、創(chuàng)新等綜合能力。本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和電表改裝后校準(zhǔn)測(cè)量等幾個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)榻滩牟⑽丛敿?xì)講述電路設(shè)計(jì)以及校準(zhǔn)的步驟，因此在課堂中還需加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。

2.教材分析和課堂設(shè)計(jì)

“恒定電流”是高中物理十分重要的一個(gè)模塊，該模塊共有3個(gè)部分，電路，閉合電路的歐姆定律、電學(xué)實(shí)驗(yàn)。而最后一部分電學(xué)實(shí)驗(yàn)是以分散于各相關(guān)單元的形式進(jìn)行的，目的是為了將教學(xué)難點(diǎn)分散，逐一擊破，以降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，電表改裝這一電學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分在了《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》這一章節(jié)中。因?yàn)槌踔形锢硪呀佑|過串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的相關(guān)內(nèi)容，因此按照知識(shí)結(jié)構(gòu)組合，學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中能夠在初中所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)創(chuàng)新以及動(dòng)手實(shí)踐能力。對(duì)此，本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)思路是以問題情景為線索，然學(xué)生自主思考分析問題，以小組形式討論探究、解決問題，最后掌握本節(jié)課知識(shí)，提升綜合能力。

3.教學(xué)環(huán)境和教學(xué)器材

本節(jié)課于物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采取分組形式展開教學(xué)。教學(xué)器材（實(shí)驗(yàn)儀器）：電流表（500p，A）、電阻箱（0～999Q）、滑線變阻器、功率電阻、標(biāo)準(zhǔn)電流表與電壓表、導(dǎo)線、開關(guān)。

3.1教學(xué)過程

第一，提出問題：課前教師通過多媒體提出線索問題：“現(xiàn)有v1與V2兩個(gè)電壓表，由兩個(gè)完全相同的電流表經(jīng)過改裝后形成的，v1、V2量程分別為3v和5V，現(xiàn)計(jì)劃將v1、V2兩個(gè)電壓表串聯(lián)起來(lái)用于測(cè)量3～8V的電壓，請(qǐng)問這一方案是夠可行？若是可行，那么兩個(gè)電壓表的度數(shù)以及指針偏轉(zhuǎn)的角度是否一樣？”各小組再經(jīng)過討論后，主要形成3種不同的觀點(diǎn)：①兩個(gè)電壓表都度數(shù)，但度數(shù)不相等，偏轉(zhuǎn)角度則是一樣的，這是因?yàn)榇?lián)電路中電流相等。②如果電壓表內(nèi)阻并非無(wú)窮大，電壓表就會(huì)有度數(shù)，且根據(jù)串聯(lián)電路中電流相同的原理電壓表讀數(shù)相同。③將電壓表串聯(lián)這一方案是錯(cuò)誤的，缺乏可行性，初中物理中有學(xué)到，電壓表是不能在電路中串聯(lián)使用的。

第二，初步解決問題：三種觀點(diǎn)均有一定的依據(jù)，持不同觀點(diǎn)的學(xué)生互不妥協(xié)，這時(shí)教師則適時(shí)給予引導(dǎo)，提示學(xué)生：電壓表不能在電路中串聯(lián)使用是有一定的前提條件的，即電壓表為內(nèi)阻無(wú)窮大的理想電壓表。若是內(nèi)阻有限大的電壓表，則可看成可讀數(shù)的一個(gè)內(nèi)阻，而電阻在電路中串聯(lián)使用是可以的。接著給學(xué)生布置電表改裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)，“對(duì)微安表進(jìn)行改裝，將其改裝成量程為5V或者3v的電壓表?！庇筛餍〗M進(jìn)行合作討論，改裝設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)步驟等。在學(xué)生進(jìn)行討論之前，教師可配合圖1為學(xué)生簡(jiǎn)單介電流表改裝原理。經(jīng)過討論學(xué)生設(shè)計(jì)出如圖2的改裝方案，這時(shí)學(xué)生又會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問題，即如何測(cè)量電路電壓，對(duì)此，教師可指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電流表和電壓表讀數(shù)的關(guān)系計(jì)算出電壓值。因?yàn)楦难b時(shí)500uA的電流是同3v電壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的，因此200uA、150uA、100uA等各電流值均有相對(duì)應(yīng)的電壓值，學(xué)生可通過兩者關(guān)系為改裝的電壓表制作相應(yīng)的刻度盤，可以在紙上畫好，再將其貼到電流表上，這時(shí)就能夠直接讀出改裝電壓表電路中的電壓值。

第三，由學(xué)生按照自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)教師課前提出的問題進(jìn)行回答，并分析原因，最后由教師對(duì)本節(jié)課以及學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行總結(jié)歸納和點(diǎn)評(píng)。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于“電表的改裝”這一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，教師是在充分分析教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)等實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的，且并未要求學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，目的是在課堂上直接將問題拋給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生用于迎接挑戰(zhàn)、克服困難的精神、信心與能力。整節(jié)課堂以問題情境貫穿始終，中間穿插教師的適時(shí)引導(dǎo)，以學(xué)生自主思考、探究為主，充分發(fā)揮其主體作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并在自主探究過程中鍛煉思維能力、動(dòng)手實(shí)踐以及創(chuàng)新能力。