陳知鏡

摘 要：本文以“電流計改裝為電壓表”教學(xué)設(shè)計為例，突出“理論探究”和“實驗驗證”這一核心要素。采用“問題引領(lǐng)”探究教學(xué)法，以問題發(fā)現(xiàn)為主軸、自主探究為載體、過程體驗為收獲、問題解決為動力，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷電壓表改裝的科學(xué)探究過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：探究教學(xué)；核心素養(yǎng)；電表改裝；教學(xué)設(shè)計

引言

“問題引領(lǐng)”探究教學(xué)法，是以教師設(shè)計問題為理念，學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，充分調(diào)動學(xué)生的問題意識和創(chuàng)新思維，培育學(xué)生的創(chuàng)造能力，實現(xiàn)共同提高的教學(xué)目標(biāo)；圍繞以 “問題導(dǎo)學(xué)、引領(lǐng)”為方針，形成以“自主探究、論證”為主體，以“問題發(fā)現(xiàn)、解決”為主軸，以“師生合作、交流”為主線的一種教學(xué)方式[1]。讓學(xué)生在自主探究學(xué)習(xí)中，親歷規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，逐步提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。本文以高中物理魯科版選修3-1中“電流計改裝為電壓表”的教學(xué)為例，談?wù)勌嵘龑W(xué)生物理核心素養(yǎng)的實踐與思考。

1 設(shè)置問題 自然過渡

本課題在教材中占用的篇幅較少，只有一個例題和電流計的簡介兩個部分，以致它潛在的教育功能常常被忽視。為有效促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并在動手、動腦探究學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，教師打破以往當(dāng)作普通例題講解的教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)需要創(chuàng)設(shè)如下情景引入課題：（1）在串、并聯(lián)電路中，電流、電壓、電阻和功率各有什么特點？（2）在串、并聯(lián)電路中電阻各起什么作用？（3）分別用什么儀器來測量電流和電壓？（4）電流計有哪些主要參數(shù)？你知道它的構(gòu)造和原理嗎？學(xué)生小組討論、回顧所學(xué)知識，隨著問題的解決，加深了對串、并聯(lián)知識的理解，掌握了電阻的分壓、分流作用及意義，了解了電流計的主要參數(shù)，針對電流計提出了自已的困惑：（1）電流計的主要部件是什么？（2）電流通過時，指針受什么力作用而轉(zhuǎn)動？（3）這個力大小與電流大小有什么關(guān)系，即電流計為什么能準(zhǔn)確測出電流大小？（4）表盤上的刻度是均勻的，即指針轉(zhuǎn)過的角度與電流大小成正比？教師針對學(xué)生的困惑，利用視頻介紹了輻向磁場特點，通電線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動，收縮彈簧及彈力的反作用，進(jìn)而提出問題：電流計能否當(dāng)作電壓表使用？如果能，還需要知道什么？這樣通過分層問題推進(jìn)探究，并以電流計能否當(dāng)作電壓表作為銜接橋梁，自然過渡到電流計與電壓表的通用性上，為后續(xù)電壓表的改裝留下鋪墊，降低學(xué)生學(xué)習(xí)電壓表改裝原理的難度和梯度。

2 問中設(shè)問 引導(dǎo)探究

熟悉了電流計的原理和構(gòu)造，及電流計可當(dāng)作電壓表使用后，教師趁熱打鐵，及時設(shè)置了如下情景：（1）如果電流計G的內(nèi)阻Rg為90Ω，滿偏電流Ig為0.3mA，則兩端允許加的最大電壓是多少？（2） 1.2V的電壓能否全部加在電流計上？為什么？（3）如果需要用它測量1.2V的電壓，該怎么測？學(xué)生經(jīng)計算得出，電流計兩端允許加的最大電壓是0.027V，而1.2V超過了它允許加的最大電壓，將燒壞電流計。如果用來測量1.2V的電壓，則多出的電壓怎么辦？學(xué)生開始犯難了，探究一時陷入了僵局，面對學(xué)生的困境，教師提出了啟發(fā)性問題：有什么器材可以把多余電壓分走？如果有，又該怎么連接？經(jīng)此一提醒，學(xué)生很快就想到了串聯(lián)電阻的分壓作用（如圖1所示），順利度過了難關(guān)，同時也把學(xué)生思路引到了電表改裝原理上，教師接著提出問題：（1）需要串聯(lián)多大的電阻？你是如何得出的？（2）通過電流計的電流有多大？指針應(yīng)指在哪里？（3）如果把電流計和串聯(lián)電阻當(dāng)作一個新的電壓表，則這個電壓表的內(nèi)阻有多大？（4）為了便于讀出電壓大小，表盤上的示數(shù)需要改寫嗎？有需要，該怎么改？這樣通過設(shè)置大問題把學(xué)生引入課題，再通過小提問引導(dǎo)學(xué)生思路，把握探究方向。隨著問題的逐層遞進(jìn)，學(xué)生在思考中發(fā)現(xiàn)解決問題方法，在問題解決過程中思維得到拓展，在理論推導(dǎo)、動手演算中能力得到提升，提高了學(xué)生靈活運用知識解決問題的能力。

3 實驗檢驗 論證規(guī)律

經(jīng)歷電表改裝的探究過程，并得出串聯(lián)電阻的計算方法后，許多學(xué)生都認(rèn)為大功告成了。然而物理學(xué)是一門實驗性科學(xué)，推導(dǎo)出的理論須經(jīng)過實驗加以驗證，我們的探究結(jié)果也不例外。為此教師提出了問題：改裝過的電壓表能否準(zhǔn)確測量電壓？我們該如何驗證呢？經(jīng)思考后，就有學(xué)生提出自己的構(gòu)思：要驗證改裝的電壓表，必須要有一個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校對。教師緊隨了一句：用什么作為標(biāo)準(zhǔn)呢？馬上就有學(xué)生補充：用一個標(biāo)準(zhǔn)電壓表來檢測，與改裝的電壓表并聯(lián)，只須將兩表示數(shù)對比驗證即可。理清了驗證方法，教師就要求學(xué)生畫出驗證電路圖（如圖2所示），選出器材并動手驗證。再經(jīng)過驗證，學(xué)生掌握了電壓表的改裝原理，為進(jìn)一步拓展學(xué)生思維，教師設(shè)置了如下情景：如果把電流計G改裝成量程為n倍Ug的電壓表，需串聯(lián)多大的電阻？學(xué)生自然就想到了用過的方法，把多余的（n-1）Ug分到串聯(lián)電阻上，問題也就迎刃而解了。這樣把具體數(shù)字轉(zhuǎn)換成倍數(shù)關(guān)系，再次調(diào)動了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生的分析能力。而后教師把問題再向縱深遞進(jìn)，如把電流計改裝為3V和15V的雙量程電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？又該怎么串聯(lián)，請你畫出電路圖。學(xué)生很快就想到用過的雙量程電壓表有三個接線柱，經(jīng)小組探索討決定，先完成小量程的改裝，然后再擴展到大量程，共用一個小電阻。這樣隨著問題的逐層遞進(jìn)，學(xué)生的思維得到逐步拓展、激活，解決問題的能力得到鍛煉提升。

4 拓展思維 追究本原

俗話說：百尺竿頭，更進(jìn)一步。在學(xué)生掌握電壓表的改裝原理，并能解決相關(guān)問題后，教師應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入縱深領(lǐng)域，進(jìn)一步拓展學(xué)生的視野，為此設(shè)置了如下情景：現(xiàn)有兩個用相同電流計G改裝的電壓表，量程分別為V1（0--1V）和V2（0--3V），如果將兩電壓表串聯(lián)使用，兩表指針轉(zhuǎn)過的角度相同嗎？示數(shù)相同嗎？經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)可知，指針的偏轉(zhuǎn)角與通過電流計的電流大小成比例，而示數(shù)還與量程有關(guān)。但這兩電壓表都經(jīng)過改裝，怎么知道通過電流計的電流大小呢？學(xué)生感到無所適從，不知從哪里入手，思維就象被掐斷似的，怎么就轉(zhuǎn)不過彎。就在教師也認(rèn)為沒戲時，一個學(xué)生弱弱的回了一句：“把它還原回去”。教師及時捕捉到這一信息，并投去贊賞的眼光，點頭給予鼓勵，教師的肯定給學(xué)生指明了方向，學(xué)生的思維開始活躍起來，很快就把兩個改裝原理圖串聯(lián)起來（如圖3所示），畫出表盤示意圖，并用串聯(lián)知識解釋了偏轉(zhuǎn)角度和示數(shù)大小。而后教師再進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋喝绻麅呻妷罕聿⒙?lián)使用（如圖4所示），結(jié)果一樣嗎？至此電壓表改裝原理得到進(jìn)一步的拓展，有效促進(jìn)了學(xué)生的理解和鞏固，也提升了學(xué)生分析、解決問題能力。這樣學(xué)生親歷了模型的建立、拓展過程，達(dá)到知其然更知其所以然，讓原本浮于表象的探究逐步沉淀下來，向探究規(guī)律的本質(zhì)方面發(fā)展，學(xué)生思維也跟著沉淀，學(xué)會了追究本原，學(xué)習(xí)由此邁出了可喜的一步轉(zhuǎn)折，學(xué)習(xí)力也必將發(fā)生本質(zhì)的變化。

5 結(jié)束語

“問題引領(lǐng)”探究教學(xué)，為教師的教和學(xué)生的學(xué)提供了一個互動的平臺，學(xué)生是主角，教師是導(dǎo)演[2]。以學(xué)生為主體，教師為引領(lǐng)者，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究活動，充分體驗探究過程，重視物理知識的形成過程。同時關(guān)注師生的交流與互動，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，進(jìn)而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣天林. “問題導(dǎo)學(xué)”模式下的物理教學(xué)[J].教育研究與評論，2015（3）：69-72.

[2]王志宏，范俊華.“學(xué)案引領(lǐng) 問題解決式”課堂教學(xué)模式研究[J].新課程學(xué)習(xí)，2003（1）：30.