習題探究教學策略
——《恒定電流》

吳敏海

(浙江省湖州市南潯中學 313009)

物理習題是物理教科書的重要組成部分，更是物理教學中組織學生學習實踐活動的一種重要形式.但傳統的習題教學存在重知識輕過程，教師一張嘴講到底，一支粉筆板書到底，學生充當知識容器的局面.如何在習題教學中充分調動學生的主體性，促進學生的積極思維，適應每個學生的發展，成為擺在教師面前的重大課題.筆者在《恒定電流》章節的習題教學中嘗試了：建立假說—理論驗證、類比拓展—總結討論、遞進分析—循序漸進等探究教學策略，能有效地引導學生積極、主動、有意義地重組整合原有物理認知結構，構建一個良好的物理認知結構.

一、建立假說—理論驗證探究教學策略

問題提出兩個電阻并聯后的總電阻與各個分電阻的大小關系如何?

建立假說在教師的引導下，學生通過相互討論，自己建立假說.

學生A：兩個電阻并聯后，總電阻R總小于任一個分電阻,即R總

學生B：兩個電阻并聯后其總電阻減小.因為家里的用電器都是并聯，同時使用兩個用電器時，電能表走得快些，這表明兩個用電器并聯后，電路的總電流變大了.因為電路的總電壓不變，電流變大則表明電路的總電阻變小了.

……

檢驗假說教師對學生的猜測進行評價，并對學生的探究方向進行引導.

教師：大家的猜測都有一定的道理，但缺乏足夠的證據.我們需要更充分的理由和更可靠的證據，同時也希望得到更精確的結論.如果我們能夠推導出并聯電路總電阻與兩個分電阻的關系式，這個問題就迎刃而解了.

得出結論教師：利用我們所推導的關系式，怎樣比較R總與R1，R2之間的大小關系？

學生：由上述關系式可得：

點評：上述過程雖然沒有實驗設計和實驗檢驗等環節，但學生同樣經歷了提出問題、建立假說、檢驗假說、得到結論等過程，在學習過程中，學生始終處于自主探究和積極思考之中，這樣的學習也屬于探究式學習的范疇.

二、類比拓展—總結討論探究教學策略

問題提出如圖1所示，若燈炮

圖1

電阻為RL=200Ω，滑動變阻器最大電阻為Rx=50Ω，分析通過調節滑動變阻器，流過燈泡中的電流變化范圍？

類比探究教師預先設計教學類比表格，要求學生討論總結.

限流連接分壓連接圖2圖3負載(燈)L上的電壓UL范圍≤UL≤≤UL≤變化特點P從a→b中UL隨RxP從a→b中UL隨Rx負載(燈)L上的電流IL范圍≤IL≤≤IL≤變化特點P從a→b中IL隨RxP從a→b中IL隨Rx滑動變阻器中的電流Ix變化特點Ix與燈L的電流總有.1.與燈并聯部分電阻Rx中的電流Ix;2. Rx=R/2時,Ix= Imin=;3. P從a→b中Ix先后.滑動變阻器的滑動觸頭P在電路中開始的位置電路消耗的總功率

點評在對滑動變阻器實物觀察認識的基礎上，通過“類比”，即對滑動變阻器的限流(如圖2)和分壓(如圖3)兩種連接方法進行比較，激活學生的思維，構建認識結構.

拓展問題問題1：畫出伏安法測電源電動勢和內阻的電路圖.

問題2：為了測定一個“6V 3W”的小燈泡在不同電壓下的功率，所給實驗器材有：燈泡“6V 3W”、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關、導線等.測量時要求燈泡兩端電壓從0開始調節，測得多組數據，請畫出電路圖.

問題3：有一待測電阻Rx(阻值在20kΩ左右)，欲用伏安法測其電阻，所給器材有：電源(3Vr=0.1Ω)、電流表(100μA 5Ω)、電壓表(3V 100kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關及導線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

問題4：伏安法測電阻所給器材有：待測電阻Rx(100Ω左右)、電源(6V 內阻不計)、毫安表(10 mA 50Ω)、電壓表(3 V 5kΩ)、滑動變阻器(0～15 Ω 1 A)、開關及導線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

點評通過問題1，使學生認識到，在沒有具體要求的情況下，滑動變阻器的連接首選限流方式，因為這種電路連接簡單、能耗小.通過問題2、3、4，使學生明確在下列情況下應該選擇分壓連接方式：1.實驗中負載的電壓(或電流)要求從0開始調節的；2.負載電阻遠大于滑動變阻器的阻值(如問題3中，Rx=20 kΩ，而滑動變阻器只有10 Ω)；3.電表量程或負載的額定值較小，限流連接時，將使電路的實際值大于其量程或額定值時(如問題4中滑動變阻器用于限流時，即使滑動變阻器的阻值全部在電路中，電路中的電流已達36 mA，而毫安表的量程只有10 mA).

注：伏安法測電阻中電流表的內、外接法也可采用上述教學策略.

實施類比拓展探究教學，使原本條框式知識內容，通過分解對比，學生自主體驗和討論中獲得，將原有的枯燥乏味的知識結構，通過“頭腦風暴”式的探究環節中，自主構建.充分體現出探究教學的理念.

三、遞進分析—循序漸進探究教學策略

問題提出問題1：一個標有“12 V 6 W”的小燈泡，求正常工作時通過小燈泡的電流和小燈泡電阻.若將此燈泡接在6 V的電源上，它的實際功率是多少？

問題2：額定電壓為6 V的小燈泡L與10Ω的定值電阻R串聯后，接在10 V的電源上，燈泡正常工作.求燈泡的額定功率.

變式遞進1.兩個都標有“PZ220-100”的燈泡A、B，串聯后接在電路M、N兩點之間.為了使兩個燈泡都能安全使用，M、N兩點間的電壓最大值為多少？兩個燈泡的實際電功率之和為多少？若并聯連接，情況又是如何？(設燈泡的電阻恒定)

變式2：兩個分別標有“PZ220-60”和“PZ220-15”的燈泡A、B，串聯后接在電路M、N兩點之間.為了使兩個燈泡都能安全使用，M、N兩點間的電壓最大值為多少？兩個燈泡的實際電功率分別為多少？若并聯連接，情況又是如何？(設燈泡的電阻恒定)

變式3：兩個分別標有“PZ220-60”和“PZ110-60”的燈泡A、B，串聯后接在電路M、N兩點之間.兩個燈泡都能安全使用，比較A、B燈泡的發光亮度？若并聯連接，情況又是如何？(設燈泡的電阻恒定)

點評教師在教學中，把典型的例題按其物理過程和物理思想的有機構成，采用變式手段，分解成過程單一、思維清晰、方法明了的幾個簡單題目，再進行獨立而有機的解答，讓學生逐步地由低到高、由外到內、由淺到深、由易到難，真正感悟答案之外的物體過程和物理思想實質，最終將典型的例題的綜合性與復雜性化于“無形”之中.在本案例中，先復習鞏固部分電路歐姆定律、額定功率、實際功率的知識；在額定與實際功率比較應用階段，先解決兩個相同燈泡的串聯問題，再逐漸深入到并聯問題；先分析單個研究對象的情況，再分析多個燈泡在電路中的混聯問題.教學過程呈現出層次性、交互性、探究性，促進知識螺旋遞進.這就會使習題教學起到事半功倍的效果.

高中物理習題探究教學策略將有利于打破教育學中長期固守的“教師講解灌輸，學生呆讀死記”的陳舊模式，有助于提高師生的教育理論素養和教育實踐能力，增強師生對新課程改革的適應性.更是倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力，使獲得基礎知識與基本技能的過程同時成為學會學習的過程.