(山東省濟(jì)南市歷城第二中學(xué)，山東 濟(jì)南 250105)

1 問題的提出

“多用電表的原理”選自人教版高中物理選修3-1第二章第八節(jié)，教科書中先是通過一個(gè)閉合電路歐姆定律的例題，讓學(xué)生在分析和解答的過程中，體會(huì)電阻值和電流表讀數(shù)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到電流表的讀數(shù)可以反映出電阻阻值大小，揭示歐姆表的原理和改裝依據(jù)，繼而再拓展到多用電表。這樣設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生在原有的體驗(yàn)中學(xué)習(xí)新知識(shí)，但是筆者認(rèn)為其中也存在著一定的缺陷：直接把歐姆表擺在學(xué)生眼前，沒有把物理知識(shí)與實(shí)踐情境相關(guān)聯(lián)，會(huì)讓學(xué)生對(duì)歐姆表的內(nèi)部構(gòu)造缺乏深刻認(rèn)識(shí)。

2 設(shè)計(jì)理念

基于提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的要求，筆者在教學(xué)中作了變通，沒有照搬教材的設(shè)計(jì)思路，采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過利用自制教具的情景式導(dǎo)入，培養(yǎng)學(xué)生用物理觀念解決實(shí)際問題的意識(shí)；通過層層遞進(jìn)的問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維；通過分組探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生大膽創(chuàng)新，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

3 教學(xué)目標(biāo)

(1) 通過對(duì)歐姆表原理的討論分析，進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的能力。

(2) 了解歐姆表的基本結(jié)構(gòu)和刻度特點(diǎn)，知道多用電表的測(cè)量功能。

(3) 在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的過程中，提升學(xué)生合作意識(shí)、科學(xué)探究能力以及將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成物理模型的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

(4) 通過易于測(cè)量的電流來測(cè)定難以測(cè)量的電阻，讓學(xué)生體會(huì)“轉(zhuǎn)換”的思想。在“一”到“多”的轉(zhuǎn)換中，品味變化之美。

4 教學(xué)過程

4.1 教具展示，形成觀念

圖1

在新課開始時(shí)教師先賣個(gè)關(guān)子，問學(xué)生平時(shí)在實(shí)驗(yàn)室是怎么測(cè)電阻的，學(xué)生大都回答用伏安法，此時(shí)給學(xué)生展示自制的神秘儀器(如圖1)，利用自制儀器可以快速測(cè)出待測(cè)電阻的阻值。學(xué)生可以用圓珠筆里的彈簧、自動(dòng)鉛筆里的鉛等體驗(yàn)一下。待學(xué)生的興趣及好奇心被激發(fā)后，把貼上的歐姆表表盤撕掉，學(xué)生們驚訝地發(fā)現(xiàn)，原來這就是一只普通的電流表！在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，引出這節(jié)課的主要任務(wù)：把電流表改裝成測(cè)電阻的歐姆表。

4.2 問題驅(qū)動(dòng)，啟發(fā)思維

接下來運(yùn)用問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，一層層揭秘歐姆表的內(nèi)部構(gòu)造，使學(xué)生對(duì)歐姆表的改裝有較深的認(rèn)識(shí)。

問題1：要用電流表來測(cè)電阻，如何形成電流回路？也就是說歐姆表里需要有哪些電學(xué)元件？

要想形成電流回路，得有電源，這樣就使學(xué)生明確了改裝歐姆表需要用到電源、電流表表頭、滑動(dòng)變阻器等器材(如圖2)。

圖2

圖3

問題2：如何確保在測(cè)量任意大小的電阻時(shí)，電流表讀數(shù)均不超過量程？

學(xué)生很快就想到：將A、B直接相接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表剛好滿偏，保持滑動(dòng)變阻器觸頭位置不變，那么換成其他任何不為零的電阻，電流表讀數(shù)都不可能超量程了，這其實(shí)是讓學(xué)生明確了歐姆表調(diào)零的意義。

問題3：在測(cè)未知電阻Rx時(shí)，如何根據(jù)電流表的讀數(shù)讀出待測(cè)電阻的阻值呢？

這就涉及了歐姆表的原理(如圖3)，并把閉合電路歐姆定律滲透進(jìn)去了，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)電流與電阻有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

倘若我們每次測(cè)電阻時(shí)，都要把相應(yīng)的電流表讀數(shù)代入閉合電路歐姆定律方程，去計(jì)算電阻的阻值，會(huì)顯得很麻煩！啟發(fā)學(xué)生能不能去尋找一個(gè)一勞永逸的辦法，可否不用每次都計(jì)算，直接讀數(shù)，以方便人們?nèi)ナ褂?？以此來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。

4.3 分組實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)探究過程

學(xué)生利用所提供的器材分組討論方案，并完成實(shí)驗(yàn)：把電流表改裝成歐姆表，將相應(yīng)的電流表表盤改換成歐姆表表盤。

為每個(gè)學(xué)習(xí)小組提供以下器材：干電池、0.6A量程電流表、0—10Ω滑動(dòng)變阻器、最大阻值為999.9Ω的電阻箱、10Ω定值電阻等。其中電流表的表盤上貼上了修正紙，方便學(xué)生修改表盤。學(xué)生通過小組討論后會(huì)想到可以用電阻箱充當(dāng)待測(cè)電阻，這樣可以直接讀出待測(cè)電阻的阻值以便標(biāo)記。

4.4 成果展示，品嘗成功喜悅

實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生爭(zhēng)先恐后地去展示自己的成果，學(xué)生不僅能在表面上發(fā)現(xiàn)歐姆表表盤數(shù)字大小順序與電流表相反、刻度不均勻等特點(diǎn)，也能從原理上給予解釋。把滑動(dòng)變阻器和電源裝入黑箱中，只留下歐姆表表盤和兩根測(cè)量線，學(xué)生就自制出來了一只歐姆表。為了使學(xué)生能夠品嘗成功喜悅，接下來設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)環(huán)節(jié)：“有幾個(gè)定值電阻的阻值老師搞不清楚了，麻煩同學(xué)們利用自己改裝的歐姆表，幫老師測(cè)量一下并貼上標(biāo)簽?！睂W(xué)生們都能積極地測(cè)量。

4.5 拓展提升，升華情感

學(xué)生明確了電流表、電壓表、歐姆表的內(nèi)部構(gòu)造后，把它們的功能整合在一起稱為“三用電表”(如圖4)，進(jìn)而拓展成多用電表也就水到渠成了。在拓展的過程中使學(xué)生體會(huì)轉(zhuǎn)換的思想，品味物理變化之美。

圖5

多用電表在生活中具有很重要的作用，可以用來維修電學(xué)儀器，檢查電路故障等，給學(xué)生展示多用電表的內(nèi)部構(gòu)造(如圖5)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)它和自己的改裝思路相同，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的自信心。告訴學(xué)生這節(jié)課重現(xiàn)了科學(xué)家發(fā)明多用電表的歷程，希望大家一直保持實(shí)驗(yàn)探究的熱情，以后能為物理學(xué)的發(fā)展、為科技的進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量，以此來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

5 結(jié)語

核心素養(yǎng)的提升并不是一朝一夕的事情，這就需要教師樹立以人為本的教育理念，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力；需要教師重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，倡導(dǎo)科技創(chuàng)新，培養(yǎng)實(shí)踐能力；需要教師在情境創(chuàng)設(shè)上下功夫，重視問題設(shè)置，通過問題解決來提升學(xué)生的思維品質(zhì)。