初中物理常態課優化設計例談

覃錦芳 王大云

隨著課改的深入推進，一線教師有更多機會觀摩各種各樣優質的比賽課、研究課、示范課，這些集中了教研組全體教師智慧，甚至經過了市內名師精心指導、反復打磨出來的精品課的確能夠讓人腦洞大開，但回歸日常教學，面對不同特質的學生群體，普通教師很難通過模仿收到同樣的教學效果。日常物理課教學，即我們所謂的常態課承擔著落實每課教學目標和培養學生物理核心素養的重要任務，需要我們集中力量認真研究，努力做到平凡中見真理、常態中出精品。

物理是一門集觀察、實驗、邏輯思維于一體的自然科學。我們心目中的初中物理常態課，不需要花樣百出、轟轟烈烈走過場，卻也不能簡單粗暴灌輸知識和技能，而應化繁為簡、優化設計，高度重視過程與方法，集中凝練三維目標，既傳授學生基礎的物理知識與技能，也要讓學生在經歷科學探究的過程中學會學習、學會思考、學會創新，全面提高學科素養。優化設計可以從精心備課、設疑激趣、放手實踐、悉心誘導、拓展延伸等方面認真推敲，比如：精心備課時深入鉆研《義務教育物理課程標準（2011年版）》（以下簡稱課標）、課本、教參，精心研究學情，著眼于每一個學生的長遠發展做好課堂教學內容的分層設計；實施實驗教學時，認真研究實驗的目的、器材、操作步驟、注意事項、表格設計、數據記錄和分析、結論生成、故障處理等教學細節，確保實驗核心環節的規范性與可靠性；課堂導入視教學內容需要采用復習引入、實驗導入、魔術表演、故事開篇、開門見山等不同方式，在開課環節便能充分調動學生的學習熱情及動手探究的欲望。優質的課堂實踐要求教師具備嚴謹、有趣的課堂語言，巧妙、精辟的教學引導，簡捷、有效的課堂板書，不可或缺的課堂駕馭能力等，而所有這一切，都必須建立在尊重學生學習主體地位這個基礎之上，教師所有的導和引，都是為了發動學生動手實踐操作，讓學生在實踐操作的基礎上經歷知識生成的過程，“發現”物理規律，培養物理核心素養。下面筆者以人教版教材九年級物理第十七章第三節《電阻的測量》為例，介紹初中物理常態課優化設計的操作策略。

一、立足教材、著眼學情，在精心備課中厘清整體教學思路

《電阻的測量》是電學的重要內容之一，主要包括“伏安法測定值電阻”和“伏安法測燈泡電阻”兩個內容。此外，教師還可以將“安阻法、伏阻法測定值電阻”作為本課的拓展延伸內容。從知識點來看，《電阻的測量》是對歐姆定律的具體應用，用以加深學生對電阻概念和歐姆定律的理解，為學生后續學習測量小燈泡電功率打基礎。從能力上看，用伏安法測電阻是初中電學領域的一個綜合性實驗，要求學生應用歐姆定律的變形公式自主設計合理的實驗電路圖進行伏安法測電阻的實驗探究，有利于培養和提高學生的綜合思考和動手操作能力，使學生更加熟練地掌握電路連接的方法與規范。此時學生已經熟悉了電壓表、電流表、滑動變阻器等基礎電學儀器的使用方法，并且已經進行過多次規律性實驗探究，比如“串、并聯電路電流、電壓的規律”“電流與電壓、電阻的關系”的實驗探究等，對實驗器材、實驗電路、實驗步驟比較熟悉，具備了一定的實驗探究能力，所以本課的學習重點是根據實驗原理自行設計電路圖，學會通過滑動變阻器改變待測電阻兩端的電壓實現多次測量，從而學會伏安法測電阻。本課的難點有二：一是通過對實驗數據的分析，總結出燈泡電阻與定值電阻的不同；二是利用安阻法、伏阻法進行實驗創新，加深對歐姆定律應用的理解。基于以上教材和學情分析，本課的優化設計需準確把握“伏安法測定值電阻→伏安法測燈泡電阻→安阻法、伏阻法測電阻”的教學思路，展開循序漸進、由淺入深的課堂教學。

二、以學定教、循序漸進，由淺入深展開課堂教學

（一）設疑激趣，引導學生放手實踐

課標指出：“義務教育物理課程是一門注重實驗的自然科學基礎課程。此階段的物理課程應注意讓學生經歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題和解決問題的能力。”為了在常態課中落實以上物理教學目標，我們倡導引導式教學和探究式教學，通過激發學生學習動機把課堂主動權還給學生，通過分解重點、分化難點等教學手段引導學生積極思考、動手實踐，不斷提高分析問題和解決問題能力。

在本課中，教師通過創設情境、問題導入來誘發學生的學習動機：同學們的桌面上都有一個標識模糊的定值電阻，請問你有什么辦法測量出該定值電阻的阻值大小嗎？具體需要哪些實驗器材？此時學生很容易聯想到用電壓表測電壓、電流表測電流，再用歐姆定律的變形公式R = [UI]間接“測”出導體的電阻的解決辦法，而這個過程中勢必要用到電池組、導線、開關、定值電阻、電壓表、電流表等實驗器材。然后教師繼續設疑激趣，分步引導學生設計實驗電路圖（如圖1所示）。

師：如何減少實驗誤差，如何實現多次測量？

生：可以采用改變電池組的節數、增加用電器個數的辦法，也可以串聯一個滑動變阻器實現電路中的電流改變，從而實現多次測量。

師：哪一種方法更加方便快捷？請同學們完善實驗電路圖。

生：通過串聯一個滑動變阻器（如圖2），更容易實現電流的改變，進而實現多次測量，最后再通過求平均值得出定值電阻的阻值大小。在這個過程中，需要細化實驗表格設計，如表1所示。

接下來便是放手給學生分組實驗探究了，此時教師的角色只能是學習的輔助者、引導者、促進者，而無需過多干預學生的實驗操作。在之后讓學生組間互審互評實驗操作過程時，教師須引導學生重點關注以下內容：（1）連接電路時，各接線柱是否已經擰緊，開關是否處于斷開狀態；（2）完成接線以后、開關閉合以前，滑動變阻器的滑片是否處于最大阻值位置；（3）電流表、電壓表是否連接正確，正、負接線柱是否接反，有沒有通過試觸法選擇合適的量程；（4）實驗數據是否記錄準確。學生分組完成實驗數據的采集和記錄之后，教師引導學生分析三組實驗的電阻阻值，發現阻值變化不大，為了減少實驗誤差，可以通過求平均值得出該定值電阻的阻值大小。

由于伏安法測定值電阻是一個很基礎的實驗，學生一般在15—20分鐘內都可以順利完成這個實驗探究過程并得出正確結論。為使課堂更為高效，教師可在此時引導學生去完成課本上的“想想做做”，直接將實驗中的定值電阻換成小燈泡（如圖3）再次實驗，采集測量小燈泡電阻的三組實驗數據并自主進行實驗數據分析。

（二）求同找異，引導學生提升能力

學生自主分析處理實驗數據，參照伏安法測定值電阻的實驗，順利完成實驗探究過程并得出對應的三組小燈泡的電阻阻值，然后“習慣性”地運用平均值求解，得出小燈泡的“準確阻值”。此時便需要教師的針對性介入了，重點是引導學生關注兩次實驗的異同點、求同找異，引發學生的認知沖突和思維碰撞，激發其更加強烈的求知欲望，從而有效分解知識難度。

師：請同學們仔細觀察這三組實驗數據，比較每次計算出來的小燈泡電阻的大小。請問小燈泡電阻值的大小有什么變化規律嗎？還能通過求平均值得出它的電阻大小嗎？

生：通過分析實驗數據我們發現，接入的電壓越大，小燈泡的阻值也越大，而且幾組數據相差很大，看來是不能通過求平均值得出小燈泡的阻值大小了。

師：在之前的學習中，我們知道影響電阻大小的因素有材料、長度、橫截面積和溫度，而電壓和電流并不能影響電阻的大小。但是在這里我們卻發現，電壓越大，小燈泡的阻值越大，這是為什么呢？

生：因為燈泡的燈絲是用鎢絲做成的，在燈絲的材料、長度、橫截面積等因素不變的情況下，電壓越大，燈絲的溫度就越高；而燈絲溫度越高，燈絲的阻值越大。

在老師的引導下，學生結合比較法和控制變量法，順利突破了學習難點，得出正確結論：燈絲的電阻隨溫度的增大而增大，所以不能求平均值，實驗表格設計應該如表2所示。此時教師可進一步解釋說明如下常識：定值電阻的材料受溫度影響很小，所以阻值變化也很小，通常可以忽略不計，因此可以通過求平均值得出定值電阻的阻值。最后教師告訴學生：多次實驗的目的主要有兩種，一是求平均值以減少實驗誤差，比如測定值電阻的阻值；二是尋找實驗的普遍規律，比如測小燈泡的電阻。

經歷了前后兩次伏安法測電阻實驗，學生已經能夠發現測量定值電阻和測量小燈泡電阻兩次實驗中的相同點和不同點，并在比較中發現了溫度對電阻的影響，進而加深了對電阻和歐姆定律的理解。這也在另一個方面潛移默化地培養了學生勤于思考、嚴謹細致、團結協作、實事求是的學風，引導學生養成問題研究的科學態度，建設和發展學生的批判性思維。

（三）緊扣中考拓展延伸，創新學生思維方式

《電阻的測量》這個課題的內容，一直備受中考命題者青睞，與之相關的創新實驗常常以中考實驗壓軸題的形式出現，因此，該課題教學對學生的知識儲備、創新意識、解決問題能力等方面都有較高要求。為了開闊學生視野，激發學生深入探究該課題內容的興趣，實現學生知識與能力的全面鞏固和提升，教師可“乘勝追擊”拓展延伸，引導學生思考下面這個問題：如果在測量定值電阻實驗中，某同學發現電流表壞了無法繼續使用，那么請問，該同學應該如何用一個電壓表繼續進行電阻的測量呢？

接到這個問題，很多學生最初的反應是“這是不可能實現的事情”，但是顯然，該問題已經在學生的腦海里引發了新的認知沖突和挑戰困難的勇氣，只是，他們還需要教師的些許點撥。

師：既然電流表壞了，無法直接測量電流大小，那么，根據歐姆定律，能否間接求出電流的大小呢？

生：根據I =[UR]，可以求出電流大小。可是定值電阻的阻值未知，又如何進行求解呢？

師：請同學們仔細觀察實驗電路圖，除了定值電阻，還有其他的用電器嗎？

生：電路中還有滑動變阻器。

師：滑動變阻器和定值電阻是如何連接的？你們發現其中的奧妙了嗎？

生：滑動變阻器與定制電阻串聯，所以它們的電流相等。因此，只要求出變阻器的電流，那么它就是定值電阻的電流！

師：分析得非常棒！那么，我們現在就要想辦法求出變阻器的電流。我們知道，電壓表可以測量出滑動變阻器的電壓，那么變阻器的電阻……怎么可以知道呢？

生：滑動變阻器標簽上標有最大阻值，比如“20Ω”，所以可以將滑片移到最大阻值處，測出此時變阻器的電壓，就可以通過公式I =[UR]間接得出電路中電流的大小，也就是待測定值電阻的電流。

生：然后再用電壓表測出待測定值電阻的電壓，利用歐姆定律的變式R =[UI]，即可求出定值電阻的阻值。

師：但這樣操作，一個電壓表要分別測定值電阻和滑動變阻器的電壓，就要重新拆、接電路，若在實驗測量中不允許再拆接電路，又該怎么做呢？

生：不用測兩次電壓！在電路中將定值電阻和滑動變阻器串聯，根據串聯電路的電壓規律，只需測量滑動變阻器的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器的電壓就是定值電阻的電壓；或者只需測量定值電阻的電壓，用總電壓減去定值電阻的電壓就是滑動變阻器的電壓。

師：那怎么知道電源電壓呢？請注意實驗測量中“不允許再拆接”電路的要求！

生：還是要測兩次電壓值……

學生思維遇阻，針對要測兩次電壓值但電路接好后又不能再拆接這個兩難的問題，教師安排學生進行小組討論，先在稿紙上嘗試設計新的電路圖并進行相關演算。

生：可以將電壓表接在定值電阻上。先將滑動變阻器的滑片調至最小值即電阻0Ω，此時電路中就有一個定值電阻，它兩端的電壓就是電源電壓；再將滑動變阻器的滑片調至最大值，此時定值電阻與滑動變阻器串聯，定值電阻的電壓就是部分電壓。這樣就遵守了測兩次電壓值又不拆接電路的實驗要求。

師：非常棒！所以，只要認真思考，努力嘗試，就沒有解決不了的難題。

有了思路，“只用一個電壓表如何測量電阻”（伏阻法）的實驗步驟便不難落實了，具體如下：第一步，按照圖4所示實驗電路圖連接好電路；第二步，開關閉合前，先將滑片移到最大阻值位置，讀出此時變阻器的阻值為最大阻值R 0；第三步，閉合開關，讀出此時定值電阻兩端的電壓讀數U 1；第四步，將滑片移到最小阻值處（0Ω），讀出此時電壓表讀數U 2；第五步，數據處理，用“[RX=UXIX=][U1R0U2-U1]”計算出定值電阻的阻值。

只用單個電壓表測未知電阻阻值的題型是初中生普遍難以把握的題型之一，因此在常態課教學中需要教師給予循序漸進的引導和“變通實驗”的考驗，鼓勵學生克服畏難心理、培養探究勇氣、發展實驗探究能力，進而高品質地把握物理規律。

（四）變式訓練，鞏固新知，訓練學生舉一反三的能力

為了鞏固提高課堂學習效果，教師可在課后布置一道單個電表測未知電阻的變式練習，讓學生模仿、思考進而熟練類似問題的解題思路和方法。

【課外作業】

器材：電源（未知電壓，但電壓恒定不變）、滑動變阻器（已知最大阻值為R 0）、電流表、開關S、未知電阻RX各一個，導線若干。求R X的阻值。要求：（1）畫出實驗電路圖（在實驗中不允許拆接電路）；（2）寫出主要的實驗步驟；（3）求R X值的表達式。（可以用二種方法求解）

課堂教學的重要作用，在于對學生進行有效的思維訓練以促進其學科思維的發展。本課問題靈活多變，且有多種解題方法，對學生的邏輯思維能力要求較高。教師注意引導學生在課堂討論的基礎上共同找出解決方案，獲得成功體驗；在每一個學生都了解了解題方法和思路后，教師再給出不同的變式，鞏固和強化課堂教學效果，使學生的科學思維得到進一步的發展。

（責編 白聰敏）