陳水勇

(福建省龍海第一中學(xué),福建 漳州 363100)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指“學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐漸形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力．包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面”．[1]物理教學(xué)中應(yīng)如何開(kāi)展有效教學(xué),使物理核心素養(yǎng)真正落在實(shí)處,是所有一線物理教師的共同訴求．學(xué)生的核心素養(yǎng)不是與生俱來(lái)的,也不是一蹴而就的,需要教師在平常教學(xué)中不斷加以引導(dǎo)訓(xùn)練,學(xué)生不斷去體驗(yàn)感悟,因此教師需要深度備課,根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),借助具體的、層進(jìn)式的問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題解決的實(shí)踐中逐漸加以形成．

“層進(jìn)式問(wèn)題串”是指在一定的學(xué)習(xí)范圍或主題內(nèi),圍繞一定目標(biāo)或某一中心問(wèn)題,按照一定邏輯結(jié)構(gòu)精心設(shè)計(jì)的一組有梯度的問(wèn)題．[2]“多用電表的原理與使用”是司南2003版高中物理選修3-1第4章第2節(jié)的內(nèi)容,[3]教師們?cè)谏线@節(jié)課時(shí),大都覺(jué)得難以創(chuàng)新,一般都采用“傳統(tǒng)講授+習(xí)題”的教學(xué)方式,課后學(xué)生雖然能夠使用歐姆表測(cè)量電阻,但對(duì)于使用歐姆表測(cè)電阻時(shí),為什么要先歐姆(電)調(diào)零、歐姆表的刻度為什么左大有小、

刻度為什么不均勻等問(wèn)題仍然一知半解,尤其對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究及科學(xué)思維的能力得不到有效培養(yǎng)．筆者以此節(jié)課為例,說(shuō)明高中物理教學(xué)如何通過(guò)設(shè)計(jì)“層進(jìn)式問(wèn)題串”,促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成．

1 利用問(wèn)題串——任務(wù)驅(qū)動(dòng),有效導(dǎo)入

電流計(jì)改裝成直接測(cè)量電阻的歐姆表,與之前學(xué)生學(xué)過(guò)的把電流計(jì)改裝成電壓表,內(nèi)容有一定的聯(lián)系．在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié),采用遞進(jìn)的若干個(gè)引導(dǎo)性的問(wèn)題,在回顧舊知識(shí)的基礎(chǔ)上引入要解決的問(wèn)題,使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知需要．

問(wèn)題1:你能否畫出把一個(gè)電流計(jì)改裝成電壓表的電路圖?求出待測(cè)電壓U與通過(guò)電流計(jì)I的關(guān)系式?

圖1

問(wèn)題2:如果把電流計(jì)改裝成3 V的電壓表,如圖1表盤刻度應(yīng)怎樣改標(biāo)?

問(wèn)題3:前面學(xué)過(guò)測(cè)電阻用什么方法?能否把電流計(jì)改裝成直接測(cè)量電阻的歐姆表? 怎樣改裝?

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)由淺入深的問(wèn)題串,啟發(fā)學(xué)生分析伏安法測(cè)電阻,既要用到電流表,又要用到電壓表,還要用公式比較麻煩,從而使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知需要．引導(dǎo)學(xué)生分析被測(cè)電壓U與Ig關(guān)系式U=Ig(Rg+R),得出被測(cè)電壓U與Ig成正比,所以改裝后的電壓表刻度是均勻的．用問(wèn)題串檢測(cè)學(xué)生的學(xué)情,站在學(xué)生的角度備課,按照“最近發(fā)展區(qū)”的理論,有效引入新課,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,達(dá)到進(jìn)入深度學(xué)習(xí)的啟動(dòng)狀態(tài),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)．

2 利用問(wèn)題串——問(wèn)題驅(qū)動(dòng),理論探究

提出問(wèn)題:如何把電流計(jì)改裝成能夠直接測(cè)量電阻的歐姆表?

問(wèn)題1:把電流計(jì)改裝成能夠直接測(cè)量電阻的歐姆表,除了電流計(jì)G、被測(cè)電阻Rx外,還需要哪些器材?

教師提問(wèn):學(xué)生提出兩種方案: (1) 干電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)．(2) 干電池、變阻器、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)．教師引導(dǎo)學(xué)生交流討論得出還需要變阻器．因?yàn)槿绻麤](méi)有變阻器,電流可能很大,甚至超過(guò)電流計(jì)的量程,所以應(yīng)該選擇第2方案,使學(xué)生學(xué)會(huì)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇實(shí)驗(yàn)器材．

問(wèn)題2:如何設(shè)計(jì)一個(gè)把電流計(jì)改裝成能夠直接測(cè)量電阻的歐姆表簡(jiǎn)單的電路?并求出Rx與I的關(guān)系式?

圖2

師:Rx越小,I越________

生:Rx越小,I越大．

生:把一個(gè)已知阻值的電阻如Rx=10 Ω,接入電路,就可以求出Rg+R+r的值．

生:3種: (1)I>Ig; (2)I=Ig; (3)I

生:使Rx=0 Ω,再移動(dòng)變阻器,直至電流達(dá)到滿偏．

圖3

問(wèn)題4:如圖3電路,若電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,電流計(jì)滿偏電流Ig=5 mA,A、B為接線柱,用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),調(diào)節(jié)變阻器電阻R使電流計(jì)恰好達(dá)到滿偏電流,則Rg+R+r等于多少?

圖4

問(wèn)題5:如圖4電路,若電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,電流計(jì)滿偏電流Ig=5 mA,保持R阻值不變,A、B間斷開(kāi),此時(shí)Rx=________,電流表的示數(shù)I=________.

引導(dǎo)學(xué)生得出Rx→∞,I=0．

圖5

問(wèn)題6:如圖5電路,若電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,保持R阻值不變,如果把任意電阻Rx接在A、B間,求出Rx與I的關(guān)系式?Rx與I成什么關(guān)系?

表1 電流I所對(duì)應(yīng)的被測(cè)電阻Rx的阻值

教師引導(dǎo)學(xué)生得出:I=4 mA時(shí),Rx=75 Ω;I=3 mA時(shí),Rx=200 Ω;I=2 mA時(shí),Rx=450 Ω;I=1 mA時(shí),Rx=1200 Ω．

圖6

問(wèn)題8: (1) 把如圖6所示電流計(jì)的刻度都改標(biāo)為對(duì)應(yīng)電阻的阻值.

圖7

用粘貼紙把對(duì)應(yīng)的被測(cè)電阻的阻值粘貼在相應(yīng)的電流的刻度板上,如圖7．

(2) 觀察圖7歐姆表的刻度,有何特點(diǎn)?

引導(dǎo)學(xué)生得出:左密右疏、左大右?。?/p>

設(shè)計(jì)意圖:如何充分利用表盤所有刻度及如何求出Rg+R+r的值是本節(jié)課的難點(diǎn),也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究的著力點(diǎn).為此教師利用層層遞進(jìn)的問(wèn)題串,改灌輸式為啟發(fā)探究,并根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)情況適時(shí)加以提示點(diǎn)撥,最終得出當(dāng)Rx=0 Ω時(shí),要調(diào)節(jié)變阻器阻值使電流滿偏.這也就是為什么利用歐姆表測(cè)電阻前要先歐姆(電)調(diào)零的原因,真正落實(shí)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo),以學(xué)定教的新課程理念．利用問(wèn)題串解決問(wèn)題的同時(shí),教師還要注重培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度,如畫電路圖時(shí)規(guī)范使用直尺的良好習(xí)慣．

3 利用問(wèn)題串——?jiǎng)邮植僮?實(shí)驗(yàn)探究

教學(xué)中我們理論上成功地把電流計(jì)改裝成歐姆表,那么是不是能符合實(shí)際?能不能用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證呢?怎么做?

筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)際設(shè)計(jì)如下問(wèn)題.

問(wèn)題1:現(xiàn)給你1節(jié)干電池(E=1.5 V,內(nèi)阻未知),1個(gè)變阻器,1只量程為5 mA的電流表(內(nèi)阻未知),一個(gè)電阻箱,如何連接電路,怎么操作來(lái)驗(yàn)證問(wèn)題8中的數(shù)據(jù)?

圖8

變阻器如果是滑動(dòng)變阻器阻值不夠大,可把滑動(dòng)變阻器與電位器或定值電阻串聯(lián)．請(qǐng)2個(gè)學(xué)生上臺(tái)操作,把上述器材連成如圖8所示電路,教師再根據(jù)學(xué)生的操作情況,設(shè)計(jì)系列小問(wèn)題串,引導(dǎo)其他學(xué)生注意觀察,該位學(xué)生的操作是否正確,實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、合作交流．

問(wèn)題(1)有沒(méi)有先機(jī)械調(diào)零?

問(wèn)題(2)連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)是否斷開(kāi)?

問(wèn)題(3)閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片是否處于最大阻值處?

問(wèn)題(4)接著有沒(méi)有進(jìn)行歐姆調(diào)零(電調(diào)零)?

問(wèn)題2:用如圖8裝置驗(yàn)證表1的數(shù)據(jù)是否正確?如選擇I=2 mA時(shí),看被測(cè)電阻(電阻箱)Rx的示數(shù)是否是450 Ω?再請(qǐng)同學(xué)選擇當(dāng)被測(cè)電阻Rx=1200 Ω時(shí),看電流計(jì)的示數(shù)是否是I=1 mA?

學(xué)生上臺(tái)操作,電阻箱的阻值用實(shí)物投影儀顯示在屏幕上．此時(shí)學(xué)生非常好奇,剛才理論探究的結(jié)果是否正確,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果充滿期待,當(dāng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確無(wú)誤時(shí),學(xué)生自發(fā)報(bào)以熱烈的掌聲．

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)問(wèn)題串設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成:通過(guò)之前自己理論探究設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)器材及原理,現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行驗(yàn)證．一方面讓學(xué)生體會(huì)到探究成功的喜悅,學(xué)以致用的樂(lè)趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．另一方面通過(guò)動(dòng)手操作達(dá)到加強(qiáng)歐姆表測(cè)電阻之前要先機(jī)械調(diào)零再歐姆(電)調(diào)零的動(dòng)作記憶．

4 結(jié)語(yǔ)

以問(wèn)題為主線、將實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)思維相結(jié)合,通過(guò)精心設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的“問(wèn)題串”,從實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電路的設(shè)計(jì)、表盤的改標(biāo)到現(xiàn)場(chǎng)用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證,既加深了學(xué)生對(duì)歐姆表原理的感性認(rèn)識(shí),又讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到科學(xué)探究之美．采用問(wèn)題串與學(xué)生互動(dòng),充分發(fā)揮教師的組織引導(dǎo)作用,引發(fā)學(xué)生積極的參與思考、互動(dòng)交流討論,有效地促成課堂的教學(xué)生成,有效保證學(xué)生思維活動(dòng)的深入進(jìn)行． 教學(xué)實(shí)踐表明,在高中物理教學(xué)中,通過(guò)巧設(shè)“層進(jìn)式問(wèn)題串”,引導(dǎo)和推動(dòng)學(xué)生深度參與探究,才能使學(xué)生的物理觀念、思維方式、探究能力得到深刻而長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有效的途徑．