陳強(qiáng)燕

摘 要：以“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過創(chuàng)設(shè)富于探究性和生活化的實(shí)驗(yàn)情境，開展了活動(dòng)探究式教學(xué)，讓學(xué)生親歷知識(shí)的建構(gòu)過程，自然生成物理規(guī)律，從而不斷提升學(xué)生的自主探究能力和發(fā)散性思維能力。

關(guān)鍵詞：小組合作；探究；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2019）1-0028-3

1 設(shè)計(jì)思想

活動(dòng)探究式教學(xué)的本質(zhì)就是在課堂教學(xué)活動(dòng)中，在教師的科學(xué)引導(dǎo)下，學(xué)生自主參與、自主探究，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在活動(dòng)中對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行歸納、整理和分析，親歷概念、規(guī)律的建構(gòu)過程，自然生成概念、規(guī)律，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和發(fā)散性思維能力得到提升。筆者以“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)為例，分析通過“活動(dòng)探究式”的教學(xué)策略，包含創(chuàng)設(shè)問題情境、學(xué)生小組合作實(shí)驗(yàn)探究、學(xué)生交流展示、教師引導(dǎo)點(diǎn)撥、實(shí)驗(yàn)規(guī)律自然建構(gòu)、應(yīng)用拓展，降低實(shí)驗(yàn)探究的難度，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和發(fā)散性思維能力。

2 教材分析

該實(shí)驗(yàn)是高中階段重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)便于改編，電路稍加變化，就可變形為一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，如電阻的測(cè)量。通過該實(shí)驗(yàn)的探究，引導(dǎo)學(xué)生選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，合理設(shè)計(jì)電路；通過描繪伏安特性曲線，學(xué)會(huì)分析圖像。同時(shí)也為以后做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，特別是設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)埋下伏筆。

3 學(xué)情分析

1.從知識(shí)層面上：學(xué)生已學(xué)習(xí)了歐姆定律，知道伏安特性曲線，掌握了用伏安法測(cè)電阻的方法，知道電流表內(nèi)外接法的選擇和滑動(dòng)變阻器限流式接法，對(duì)分壓式接法的理解有一定困難。

2.從能力層面上：學(xué)生具有一定的實(shí)驗(yàn)技能及操作經(jīng)驗(yàn)，教師能指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電路圖進(jìn)行較復(fù)雜的實(shí)物連接。

4 教學(xué)目的

1.知識(shí)與技能：知道電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括儀器的選擇、測(cè)量電路的選擇、電源的選擇以及量程的選擇；認(rèn)識(shí)分壓式電路的連接方法和特點(diǎn)，會(huì)畫電路圖、連接實(shí)物圖；會(huì)描繪伏安特性曲線并能分析其規(guī)律。

2.過程與方法：通過問題，引發(fā)學(xué)生思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力；通過小組合作，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、語言表達(dá)能力。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)探究得出規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、尊重事實(shí)、從事實(shí)中得到規(guī)律的精神；培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

5 教學(xué)重點(diǎn)

根據(jù)問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；理解滑動(dòng)變阻器分壓式接法的特點(diǎn)；小燈泡伏安特性曲線的描繪及曲線變化規(guī)律的分析。

6 教學(xué)難點(diǎn)

理解滑動(dòng)變阻器的分壓式接法。

7 教學(xué)方法

小組合作學(xué)習(xí)。

8 活動(dòng)過程

活動(dòng)一：演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探索熱情，引入新課。

教師演示：取一段長(zhǎng)約2 cm、額定電壓為220 V、額定功率為100 W的燈絲。把燈絲與兩節(jié)干電池以及額定電壓為3.8 V的小燈泡串聯(lián)起來，如圖1所示，閉合電鍵，燈泡發(fā)光并且較亮?，F(xiàn)給燈絲加熱，學(xué)生觀察小燈泡的亮度變化情況，小燈泡會(huì)變暗，以此激發(fā)學(xué)生的探索熱情。教師順勢(shì)引入新課，探究小燈泡的伏安特性曲線。

活動(dòng)一的教學(xué)設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單直觀地通過演示實(shí)驗(yàn)引入課題，能有效地激發(fā)學(xué)生的參與度，產(chǎn)生探究小燈泡伏安特性曲線的興趣。

活動(dòng)二：猜想一下小燈泡的伏安特性曲線是什么線，根據(jù)所給的器材設(shè)計(jì)一個(gè)方案，驗(yàn)證你的猜想，歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

學(xué)生猜想：該小燈泡的伏安特性曲線可能是什么線呢？

學(xué)生：可能是直線或曲線。

小組合作討論：請(qǐng)根據(jù)所給的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，描繪出小燈泡的伏安特性曲線，驗(yàn)證猜想。

實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡（3.8 V，0.3 A），電壓表（0～3 V～15 V），電流表（0～0.6 A～3 A），滑動(dòng)變阻器（20 Ω），學(xué)生低壓直流電源，電鍵，導(dǎo)線若干。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路；（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，測(cè)量小燈泡在不同電壓下的電流，并將U、I值記錄在表格內(nèi)；（3）在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，畫出伏安特性曲線；（4）拆除電路，整理儀器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

小組合作討論，比較兩種接法的伏安特性曲線的異同以及分壓式接法的優(yōu)點(diǎn)。

學(xué)生：可以從零開始調(diào)節(jié)燈泡兩端的電壓，測(cè)電壓的范圍大。

教師示范：精選一組數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，如圖6所示。

小組合作交流，圖線的彎曲說明什么？歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

學(xué)生：圖線的彎曲說明U增大，I增大，溫度升高，R變大。

結(jié)論：實(shí)驗(yàn)表明，小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，故小燈泡的伏安特性曲線（I-U圖）應(yīng)為斜率變小的曲線。

小組合作交流，為什么前面演示實(shí)驗(yàn)中小燈泡會(huì)變暗？

學(xué)生：燈絲遇熱，溫度升高，電阻變大，電流變小，燈泡變暗。

活動(dòng)二教學(xué)設(shè)計(jì)：學(xué)生經(jīng)歷猜想、自主設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、描繪伏安特性曲線的探究過程，更容易理解本實(shí)驗(yàn)用分壓式更好。教師精選一組數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)展示，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范作圖，描點(diǎn)畫曲線時(shí)不要機(jī)械地以點(diǎn)連接畫成折線，而應(yīng)當(dāng)畫成平滑的曲線，舍棄誤差較大的點(diǎn)。小組討論圖線的彎曲說明什么？分壓式連實(shí)物圖易錯(cuò)，教學(xué)過程中通過多媒體演示，并提醒注意事項(xiàng)。

活動(dòng)三：實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及拓展。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：（1）用電壓傳感器和電流傳感器代替指針式電表，如圖7所示。

（2）將電壓、電流數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel表格，利用Excel圖表功能作出I-U圖，如圖8所示；滑動(dòng)變阻器可以用兩個(gè)電阻箱替代，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)示數(shù)更穩(wěn)定，讓學(xué)生更好地理解分壓式接法。

活動(dòng)三教學(xué)設(shè)計(jì)：及時(shí)有效地把信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)中，拓展學(xué)生的視野。滑動(dòng)變阻器被兩個(gè)電阻箱替代，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)更穩(wěn)定，讓學(xué)生能更好地理解分壓式接法。

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（欄目編輯 鄧 磊）