李莉

摘 要：閉合電路的歐姆定律是《恒定電流》一章的核心內(nèi)容。該教學(xué)設(shè)計(jì)采用學(xué)生自主理論探究和通過(guò)微視頻還原科學(xué)家真實(shí)探究的過(guò)程，運(yùn)用科學(xué)史情景的探究教學(xué)方法，實(shí)施生態(tài)化物理教學(xué)，力求學(xué)生對(duì)閉合電路的歐姆定律這一核心概念有較為全面的認(rèn)識(shí)，并且通過(guò)在此過(guò)程中形成“科學(xué)思維”，提升學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：閉合電路；歐姆定律；生態(tài)化；科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）4-0064-5

1 教材分析

本案例選取人教版普通高中物理選修3-1第二章第七節(jié)《閉合電路的歐姆定律》。閉合電路的歐姆定律是《恒定電流》一章的核心內(nèi)容，具有承前啟后的作用，既是本章知識(shí)的高度總結(jié)，又是本章拓展的重要基礎(chǔ)。教材文本采用通過(guò)電路中功能關(guān)系的分析建立閉合電路的歐姆定律，使學(xué)生體會(huì)能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，同時(shí)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)也讓學(xué)生從部分電路的認(rèn)知上升到全電路規(guī)律的掌握，從靜態(tài)電路的計(jì)算提高到對(duì)含電源電路的動(dòng)態(tài)分析及推演。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅對(duì)閉合電路的歐姆定律這一物理核心概念有了較為全面的認(rèn)識(shí)，能應(yīng)用物質(zhì)觀、能量觀等物理知識(shí)和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題，而且在此過(guò)程中形成了“科學(xué)思維”，感受到科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的探索精神，獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和善于反思的創(chuàng)新精神，對(duì)于提升學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)起到了很好的促進(jìn)作用。

2 學(xué)習(xí)者特征分析

心理特征方面：高中生對(duì)感興趣的知識(shí)和事物有強(qiáng)烈的探究欲望，喜歡和同齡人一起學(xué)習(xí)。思維處于由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)換的過(guò)渡期，方法上仍以記憶和模仿為主，容易接受表象、淺顯的知識(shí)，不易接受推理性強(qiáng)、易混淆的知識(shí)。

知識(shí)基礎(chǔ)方面：學(xué)習(xí)了電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻概念，具備了表征閉合電路的歐姆定律的概念基礎(chǔ)；學(xué)習(xí)了部分電路歐姆定律、焦耳定律、電阻定律，具備了通過(guò)功能關(guān)系分析建立閉合電路的歐姆定律以及理解課上現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)并應(yīng)用閉合電路的歐姆定律分析問(wèn)題的知識(shí)與技能。

認(rèn)知障礙方面：對(duì)全電路的感性認(rèn)識(shí)不足，分析問(wèn)題容易產(chǎn)生片面性，頭腦中的物理圖景傾向于分離的靜態(tài)畫面，對(duì)動(dòng)態(tài)電路分析容易只憑局部了解就草率得出結(jié)論。

3 教學(xué)重難點(diǎn)分析

重點(diǎn)：（1）建立閉合電路的歐姆定律；

（2）路端電壓U與負(fù)載R的關(guān)系。

難點(diǎn)：（1）閉合電路中電勢(shì)升降關(guān)系的理解；

（2）路端電壓U與負(fù)載R關(guān)系的理解。

4 教學(xué)目標(biāo)分析

知識(shí)與技能：

（1）理解閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式；

（2）了解閉合電路的歐姆定律與能量守恒的關(guān)系，能夠從能量守恒的角度分析出電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和；

（3）學(xué)會(huì)分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。

過(guò)程與方法：

（1）經(jīng)歷應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律理論探究閉合電路的歐姆定律的過(guò)程，體驗(yàn)提出問(wèn)題—構(gòu)建模型—理論探究—總結(jié)規(guī)律的探究過(guò)程，從中感受守恒的思想方法；

（2）經(jīng)歷根據(jù)閉合電路的歐姆定律解釋現(xiàn)象的過(guò)程，體會(huì)從局部電路變化—整體電流變化—局部電壓變化的邏輯思維與分析方法。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：

（1）通過(guò)對(duì)閉合電路的歐姆定律的探究以及歷史追溯，展現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的理性之光、邏輯之美以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)者的睿智和創(chuàng)新精神；

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和通過(guò)解釋沖突滲透科學(xué)理論解釋自然現(xiàn)象的價(jià)值觀。

5 教學(xué)策略及資源選取

教師探究引導(dǎo)策略：創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置問(wèn)題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生探究學(xué)習(xí)。

學(xué)生合作學(xué)習(xí)策略：學(xué)生分小組完成課前自學(xué)，課中圍繞問(wèn)題積極思考、交流學(xué)習(xí)，課后自我檢測(cè)和相互檢查學(xué)習(xí)。

教學(xué)資源：課前自制多媒體課件及微視頻。

演示實(shí)驗(yàn)用器材：2節(jié)新干電池，4節(jié)舊干電池，額定電壓為2.5 V的小燈泡1個(gè)，單刀單擲開(kāi)關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干， 50 Ω可變電阻1個(gè)、電壓和電流傳感器各1個(gè)。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)器材：2節(jié)干電池，單刀單擲開(kāi)關(guān)1個(gè)，50 Ω可變電阻1個(gè)，電壓表和電流表各1個(gè)，導(dǎo)線若干。

6 教學(xué)流程

本案例著眼于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，采用學(xué)生自主理論探究和通過(guò)微視頻還原科學(xué)家真實(shí)的探究過(guò)程，運(yùn)用科學(xué)史情景的探究教學(xué)方法，讓學(xué)生回歸到歷史的探究事件中去，借鑒歷史的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，采用引導(dǎo)和活動(dòng)相結(jié)合的形式，讓學(xué)生了解當(dāng)時(shí)的知識(shí)和認(rèn)識(shí)背景，“經(jīng)歷”歐姆探索的主要過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)家研究的思路與方法，充分感悟科學(xué)家的科學(xué)方法和科學(xué)精神。

教學(xué)流程圖如圖1所示：

7 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（如表1所示）

8 教學(xué)反思

8.1 實(shí)施生態(tài)化的物理教學(xué)，有利于發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)

向?qū)W生追溯一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史，向?qū)W生指明發(fā)現(xiàn)的道路上經(jīng)常出現(xiàn)的各種困難，以及科學(xué)家們是怎樣戰(zhàn)勝它們，避開(kāi)它們，最后又是怎樣趨近于那些從未達(dá)到的目標(biāo)，再?zèng)]有比這種做法更適合啟發(fā)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神了。

本案例在課堂教學(xué)中通過(guò)“溫故知新—提出問(wèn)題—建立模型—理論探究—總結(jié)規(guī)律—規(guī)律應(yīng)用”等環(huán)節(jié)層層推進(jìn)、環(huán)環(huán)緊扣，在真實(shí)探究的環(huán)境和溫暖勵(lì)志的人文氛圍中打造一個(gè)動(dòng)態(tài)、和諧的生態(tài)化課堂，讓學(xué)生感受科學(xué)的理性之光、邏輯之美，在此過(guò)程中學(xué)生不僅建構(gòu)了核心概念，更認(rèn)識(shí)了科學(xué)本質(zhì)，具備了學(xué)習(xí)物理和探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，體會(huì)了獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和善于反思的科學(xué)精神。

8.2 建立清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)科學(xué)方法的遷移

對(duì)路端電壓和負(fù)載的關(guān)系，學(xué)生自己通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，教師在學(xué)生操作過(guò)程中不時(shí)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行觀察、操作、猜想、驗(yàn)證、推理與交流等學(xué)習(xí)活動(dòng)，再利用理論解釋。一方面讓學(xué)生感悟物理學(xué)研究的基本思維方法，更為重要的是，使學(xué)生由被動(dòng)接受性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究式學(xué)習(xí)，為學(xué)生徹底厘清概念的來(lái)龍去脈，從而在獲取知識(shí)的過(guò)程中形成清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為科學(xué)方法的遷移奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

8.3 現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，有利于突破重難點(diǎn)，打造高效課堂

整節(jié)課結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，運(yùn)用多媒體現(xiàn)代教學(xué)手段為輔助，重點(diǎn)呈現(xiàn)重要的圖、表和關(guān)鍵信息，PPT圖片準(zhǔn)確、高效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中板書(shū)知識(shí)密度小、單一表現(xiàn)的弊端，使得復(fù)雜的知識(shí)變得直觀易懂，而且能夠吸引學(xué)生，提高課堂的教學(xué)效率。演示實(shí)驗(yàn)采用DIS傳感器，數(shù)據(jù)直觀，達(dá)到很好的課堂教學(xué)效果。特別是微課“歐姆和歐姆定律”在課堂教學(xué)中的使用，生動(dòng)逼真的音響效果，色彩鮮艷的動(dòng)態(tài)視頻，仿佛帶領(lǐng)學(xué)生穿越了188年回到歐姆時(shí)代，經(jīng)歷歐姆的研究過(guò)程。呈現(xiàn)了一個(gè)精彩而奇妙的物理世界，“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”般將科學(xué)的精神和思想方法深入到學(xué)生的骨髓。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉力.新課程理念下的物理教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[2]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[3]吳力云.“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2016，34（9）：64-67.

（欄目編輯 鄧 磊）