新課程物理互動式教學點滴體會

許森泉

【摘要】物理學科高考考察能力要求學生必須具備物理實驗能力、應用數學處理物理問題的能力。本文以《實驗數據分析》的活動教學設計為例，談談如何通過融合傳統——現代多種教學手段，采用互動式教學模式，讓學生真實地感受和體驗，培養學生的科學探究思維，體現物理學科的核心素養。

【關鍵詞】中學物理;互動式教學;數據分析;教學設計

一、設計思想

本節課教學設計旨在提高學生實驗設計能力和數據分析能力，尤其是應用數學方法對實驗數據的分析能力。

本節課選材來自人教版高二選修3-1第二章第10節的《實驗：測定電源電動勢和內阻》。根據學生認知規律和新課程基本理念，本節課以教材實驗為載體，區別于傳統教學模式，通過“微課”鞏固實驗操作過程和注意事項;通過EXCEL現場數據作圖分析操作;使用先學—后教—再學—再教的方法，論證實驗電路并掌握實驗的基本原理、測量數據的處理方法;在學生親歷探究全過程中，提高學生的實驗設計能力和數據分析能力;使用視頻展示臺、互聯網和UMU互動平臺、EXCEL操作軟件和傳統教學手段相結合，以提高教學效率。

二、教學內容

（一）教材所處的地位和作用

本實驗是高中物理中一節比較綜合的電學實驗之一。它既能鞏固閉合電路歐姆定律的應用，也能為后續課程交流電源及遠距離輸電的學習打好基礎，同時也是培養學生科學實驗探究能力的重要途徑。該實驗的學習與我們日常生活、生產和社會發展有著密切的聯系，因此學習這部分有著廣泛的現實意義。

通過這節課的學習，學生可以更靈活地運用閉合電路歐姆定律，強化電學實驗操作技能，還可以熟悉用圖像處理數據的方法。因此，本節課教學的目的不只是教給學生實驗測量的方法，更重要的是要通過實驗培養學生使用數學方法處理物理問題的能力。

（二）觀《課程標準》《考試大綱》

《實驗：測定電池的電動勢和內阻》的新課程標準要求：通過探究電源兩端電壓與電流的關系，體會圖像法在研究物理問題中的作用。在高考考綱中與“理解”和“應用”相當，根據考核目標與要求第4.應用數學處理物理問題的能力和第5.實驗能力要求，培養學生實驗設計和數據處理能力勢在必行。

三、學生學情

（一）知識基礎

①了解了閉合電路歐姆定律，會利用該定律列式求解相關問題;

②熟悉實驗操作流程，能獨立完成實驗操作;

（二）知識障礙

①處理實驗數據能力較弱;

②對數據圖像中直線的斜率、截距代表某種含義的數學方法不能很好的運用。

（三）學習能力

①能夠初步地、獨立發現事物內在聯系和一般規律;

②具有初步的概括歸納總結能力、邏輯推理能力、綜合分析能力。

四、教學目標確立

根據學生學情結合教材內容分析，確定以下教學目標：

（一）知識與技能

①應用閉合電路歐姆定律理解實驗的探究過程;

②掌握運用用數學方法處理實驗數據的技巧。

（二）過程與方法

①體驗從實驗探究中獲取數據、數據分析、尋找規律的科學思維方法;

②能利用實驗數據作出U-I圖像，并得出被測電池的電動勢和內阻。

（三）情感態度價值觀

培養學生的觀察能力、思維能力和操作能力，提高學生的物理學習的興趣。

（五）教學重點難點

重點：利用圖像法處理實驗數據。

難點：如何尋找物理量之間的線性關系。

五、教法學法分析

（一）教學手段

在學生親歷探究全過程中，提高學生的實驗設計能力和數據分析能力;使用視頻展示臺、互聯網、EXCEL操作軟件和UMU互動平臺，以提高教學效率。

（二）教學方法

根據學生認知規律和新課程基本理念，本節課以教材實驗為載體，通過學案復習鞏固電池電動勢、內阻的相關知識，通過“微課”鞏固實驗操作過程和注意事項;使用“先學—后教—再學—再教”的方法，論證實驗電路并掌握實驗的基本原理、測量數據的處理方法。

（三）學法指導

根據新課程標準和當前學生知識的局限性，為使學生愛學、會學、學好，本節課主要使用領悟式指導法和遷移式指導法

根據本節課學習的重點和難點，在授課時不直接拋出結論，而是介紹物理關系式中關于自變量與因變量的關系，多讓學生自悟學法，引導學生按照所介紹的數學方法，通過頓悟，給學生點燃靈感的火花，讓他們盡可能多的去發現和總結，從數學遷移到物理上。

六、教學過程設計

（一）教學流程圖

微課復習引入→小組設計電路→交流討論→數據代數分析→U-I函數圖象→學習合作探究→電腦數據處理→獲取結果→數學方法提煉→學習探究→課后延伸→總結鞏固。

（二）教學過程設計

導入設計：

本節課之前學生已完成分組實驗，因此課堂的引入從學生觀看微課《實驗操作視頻》開始，完成學案【溫故而知新】：在上一節實驗課中，你采用的是那種連接方式？請完成實驗電路圖和實物連接圖。通過UMU互動平臺實時投影學生的復習情況。

此環節的目的在于強調實驗操作過程的注意事項，采用自主修復的方式可以避免對實驗操作流程的重復講解，事半功倍。

新課教學：

1.分組討論該實驗的不同設計方案

通過UMU平臺對比兩組同學不同的設計方案，分別請兩位同學交流不同的實驗方法，教師引導和補充。

此環節目的在于引導學生總結得出該實驗設計原理的核心公式：伏安法E=U+Ir、安阻法E=IR+Ir、伏阻法E=U+? ?·r。通過觀察、聆聽別人的設計思路，讓學生自己有更多領悟。

2.以伏安法為例對實驗數據處理方法的探討【合作探究】

引導學生從交流中獲取第一種數據處理方法：代數法。

學生動筆計算

E=U1+IIr

E=U2+I2r

通過UMU平臺實時展示學生計算結果

E=? ? ? ? ? ? ? ? 和r=? ? ? ? ? ?。

引導學生思考，代數法這種方法有什么不足之處？

得出答案：計算量較大且無法剔除錯誤數據，可能具有比較大的偶然誤差。

此環節目的在于引導學生從最基礎的數據處理方式中發現不足之處，為下一步圖像法的教學做鋪墊。

3.思維方法升級

鑒于代數法的不足之處，你有沒有更能減小誤差的處理方法？引導學生從錯誤實驗數據的剔除入手。

學生思考后回答：圖像法。學生完成導學案中的圖像法部分，并思考，怎樣在圖像中找到電池的電動勢和內阻？你有什么依據嗎？

教師提煉分析：如果將實驗原理公式適當變形，建立路端電壓與電流函數關系：U=E-Ir，電流是自變量，路端電壓是因變量，且能多次測量。由于E和r是定值，因此，路端電壓U與電路中的I是線性函數關系。如果建立U-I圖像，將得到一條直線，其縱坐標的交點即為電源電動勢，直線的斜率就是電源的內阻。

引導學生回答縱截距表示電動勢，斜率的大小表示內阻。

教師采用EXCEL軟件進行作圖講解。

引導學生思考：通過以上分析，你學到了什么物理數學方法？

此環節采用領悟式指導法，教師使用EXCEL軟件進行現場作圖和數據剔除，得到較為準確的圖象圖形，并利用EXCEL的顯示函數公式功能（如圖所示），最終獲得縱截距和斜率的數值。

此環節的目的一、學習作圖的方法和技巧。目的二、體會圖像法的數學依據，即函數關系。

E=U+Ir→U=-r·I+E→y=-k·x+b

引導學生領悟物理數學方法的精髓，為下一步教學“方法遷移”做鋪墊。

4.分組對安阻法、伏阻法的圖像分析進行分組探討

對于另外兩種實驗測量方法，學生思考是否也可以同樣從實驗原理核心公式獲得對應的線性關系，完成【學以致用】部分。

該環節考慮到學生技能的差異性，因此，將學案中的圖像坐標物理量已經標出，降低了探究難度。并提醒：實在有困難可以參考一下周圍同學，也可以向老師提問。

此環節采用的是遷移式指導法，是本節課教學的難點所在，教師既要充分照顧學困生給出一定的提醒和幫助，又要讓學優生必須經過一定思考之后方能得到正確答案。目的在于引導學生將前面環節中領悟到的物理數學方法遷移到分析其他實驗數據中，思想方法得到升華。

5.分享實驗成果

利用視屏展示臺或UMU平臺請兩個組進行交流。展示學生探究成果，例如安阻法：

=? ? ·R+? ? ?對應線性圖像圖? ? ?-R;

伏阻法：? ? =? ? ·? ? +? ? 對應線性圖像? ?-? ? 圖，教師進行適時點評。

此環節目的在于鞏固如何使用物理數學方法，并適時對學困生和學優生進行進一步的指導和鼓勵，為后續課程做鋪墊。

6.作業強化練習

R（Ω） 95 75 55 45 35 25

I（mA） 15 18.7 24.8 29.5 36 48

IR（V） 1.42 1.4 1.36 1.33 1.26 1.2

例.某同學采用安阻法對電池的電動勢和內阻進行測量，實驗數據如表格所示，試分析該電池的電動勢和內阻。

引導學生根據題目要求的，體會方法的實際應用。

7.歸納總結

1.通過今天的學習，同學們學習了分析測量電源電動勢實驗數據的方法，親歷了探究的過程，相信同學們應該初步掌握了如何使用物理數學方法。

2.物理數學方法是考綱要求必須掌握的技能之一，同學們今后還可以深入研究。課后，大家還可以嘗試著通過圖像對實驗進行誤差分析，這也是下一節課要學習的內容。

此環節的目的在于鞏固強調本節課知識的重要性，更重要的是鼓勵和鞭策學生課后要繼續不間斷進行探索和研究，真正做到學以致用。

8.板書設計

1.實驗原理：閉合電路歐姆定律

2.實驗方法：

①伏安法E=U+Ir;

②安阻法E=IR+Ir;

③伏阻法E=U+? ? ·r

3.數據處理：代數法、圖像法

七、教學效果評價

本節課教學的核心內容是“數學方法在物理問題中的應用”，根據學生認知規律和新課程基本理念，使用“先學—后教—再學—再教”的方法，讓學生更直觀、更真實地體驗到規律的發現過程，而不是將公式死記硬背。

在傳統教學手段的基礎上通過網絡、使用視頻展示平臺、UMU互動系統和EXCEL等多種現代多媒體輔助手段，有效提高教學的實效性。尤其使用UMU互動系統，可以實時接收反饋信息并及時處理，使用EXCEl處理實驗數據的方法可以讓實驗數據分析過程變得直觀。

【參考文獻】

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[2]廖伯琴.普通高中物理課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.6.

[3]教育部考試中心.2019年普通高等學校招生全國統一考試大綱-理科[M].北京：高等教育出版社，2018.11（2020.1重印）.

（責任編輯：張曉東）