基于問題研究的高中物理“電表的改裝”教學設計研究

張恩增

[摘要]本文以高中物理“電表的改裝”這一課的教學設計為例，該節(jié)課以問題情境為線索，指導學生積極思考，通過自主探究尋找解決方法，驗證物理實驗結果，使學生深刻體會物理實驗的嚴謹與樂趣，培養(yǎng)學生物理學習興趣和能力。

[關鍵詞]教學設計 電表改裝 高中物理

前言

基于問題研究的物理課堂教學是指課堂教學以特定的問題情境為主線任務、線索展開，由教師提出相應的一系列問題組織教學活動，再由學生對問題進行思考探究，最后解決問題。在一課堂模式中，學生的學習自主性、思維能力、問題意識進而問題解決能力均得到有效的提高，能夠促進學生綜合能力的提升。

1.教學目標與教學重點

“電表的改裝”這一實驗教學課程的主要目的是讓學生通過實驗進一步了解電表改裝的理論原理以及方法。教學目標以問題研究為線索，引導學生自主完成電路設計、電子元件選取、計算以及改裝校準等實驗環(huán)節(jié)，通過教學提高學生思考分析、解決問題、創(chuàng)新等綜合能力。本節(jié)課教學的重點是電路設計、參數(shù)設計和電表改裝后校準測量等幾個環(huán)節(jié)，因為教材并未詳細講述電路設計以及校準的步驟，因此在課堂中還需加強對學生的引導。

2.教材分析和課堂設計

“恒定電流”是高中物理十分重要的一個模塊，該模塊共有3個部分，電路，閉合電路的歐姆定律、電學實驗。而最后一部分電學實驗是以分散于各相關單元的形式進行的，目的是為了將教學難點分散，逐一擊破，以降低學生的學習難度，電表改裝這一電學實驗內(nèi)容分在了《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》這一章節(jié)中。因為初中物理已接觸過串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的相關內(nèi)容，因此按照知識結構組合，學生在高中物理學習中能夠在初中所學知識的基礎上進一步提高設計創(chuàng)新以及動手實踐能力。對此，本節(jié)課教學設計思路是以問題情景為線索，然學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，提升綜合能力。

3.教學環(huán)境和教學器材

本節(jié)課于物理實驗室進行，采取分組形式展開教學。教學器材（實驗儀器）：電流表（500p，A）、電阻箱（0～999Q）、滑線變阻器、功率電阻、標準電流表與電壓表、導線、開關。

3.1教學過程

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V2兩個電壓表，由兩個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)計劃將v1、V2兩個電壓表串聯(lián)起來用于測量3～8V的電壓，請問這一方案是夠可行？若是可行，那么兩個電壓表的度數(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：①兩個電壓表都度數(shù)，但度數(shù)不相等，偏轉(zhuǎn)角度則是一樣的，這是因為串聯(lián)電路中電流相等。②如果電壓表內(nèi)阻并非無窮大，電壓表就會有度數(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)這一方案是錯誤的，缺乏可行性，初中物理中有學到，電壓表是不能在電路中串聯(lián)使用的。

第二，初步解決問題：三種觀點均有一定的依據(jù)，持不同觀點的學生互不妥協(xié)，這時教師則適時給予引導，提示學生：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)的一個內(nèi)阻，而電阻在電路中串聯(lián)使用是可以的。接著給學生布置電表改裝實驗任務，“對微安表進行改裝，將其改裝成量程為5V或者3v的電壓表。”由各小組進行合作討論，改裝設計思路、實驗步驟等。在學生進行討論之前，教師可配合圖1為學生簡單介電流表改裝原理。經(jīng)過討論學生設計出如圖2的改裝方案，這時學生又會發(fā)現(xiàn)新的問題，即如何測量電路電壓，對此，教師可指導學生根據(jù)電流表和電壓表讀數(shù)的關系計算出電壓值。因為改裝時500uA的電流是同3v電壓點對應的，因此200uA、150uA、100uA等各電流值均有相對應的電壓值，學生可通過兩者關系為改裝的電壓表制作相應的刻度盤，可以在紙上畫好，再將其貼到電流表上，這時就能夠直接讀出改裝電壓表電路中的電壓值。

第三，由學生按照自己的實驗結果對教師課前提出的問題進行回答，并分析原因，最后由教師對本節(jié)課以及學生的學習過程進行總結歸納和點評。

結語

對于“電表的改裝”這一節(jié)課的教學設計，教師是在充分分析教材的基礎上，結合學生知識基礎等實際情況進行設計的，且并未要求學生進行課前預習，目的是在課堂上直接將問題拋給學生，培養(yǎng)學生用于迎接挑戰(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引導，以學生自主思考、探究為主，充分發(fā)揮其主體作用，激發(fā)學生學習興趣，并在自主探究過程中鍛煉思維能力、動手實踐以及創(chuàng)新能力。