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        基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)體驗(yàn)
        ——以一節(jié)高三電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課為例

        2019-12-17 06:02:26范麗華
        物理通報(bào) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:電阻絲電阻箱電學(xué)

        范麗華

        (衢州第三中學(xué) 浙江 衢州 324022)

        電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn),高三復(fù)習(xí)階段如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課教學(xué),提升學(xué)習(xí)能力,是高三師生共同面臨的重要課題.但大部分高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課基于理論教學(xué),知識(shí)記憶,脫離對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的親身經(jīng)歷與感悟,理解掌握不到位,缺乏應(yīng)變能力.下面結(jié)合筆者開(kāi)設(shè)的一節(jié)高三物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)展示課,談?wù)勗凇昂献?、探究”中提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

        1 教學(xué)環(huán)節(jié)與評(píng)析

        環(huán)節(jié)一:把握電學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,掌握復(fù)習(xí)方向

        (1)基于學(xué)科指導(dǎo)意見(jiàn),系統(tǒng)把握.學(xué)科指導(dǎo)意見(jiàn)中,高中物理要求學(xué)生掌握4個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn),可以將其分成兩類,其一:測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線、探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系、練習(xí)使用多用電表是與測(cè)電阻相關(guān)實(shí)驗(yàn);其二:測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是對(duì)電源的研究.筆者將測(cè)電阻部分內(nèi)容作為本節(jié)課的突破點(diǎn).

        (2)瀏覽近年高考題,把握考試動(dòng)態(tài).

        (2018年11月浙江選考)測(cè)未知電阻——考查電表連接與數(shù)據(jù)處理.

        (2018年4月浙江選考)測(cè)鉛筆芯電阻——考查多用電表使用與電路設(shè)計(jì).

        (2017年4月浙江選考)測(cè)銅導(dǎo)線電阻——考查電表讀數(shù)與電路設(shè)計(jì).

        (2016年10月浙江選考) (2016年4月浙江選考)測(cè)小燈泡伏安特性曲線——考查電表讀數(shù);實(shí)物圖連接;數(shù)據(jù)處理.

        (3)師生共同構(gòu)建知識(shí)內(nèi)容框架.

        電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)框架如圖1所示.

        圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)框架圖

        評(píng)析:本環(huán)節(jié)教師通過(guò)學(xué)科指導(dǎo)意見(jiàn)與近年高考狀況,分別從理論與實(shí)踐應(yīng)用兩個(gè)方面讓學(xué)生明確電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查方向及常見(jiàn)問(wèn)題,明確復(fù)習(xí)與研究方向,并通過(guò)系統(tǒng)構(gòu)建電學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)電阻的內(nèi)容框架,讓學(xué)生形成知識(shí)內(nèi)容體系,提供思想方法、設(shè)計(jì)思路,為后續(xù)的課堂教學(xué)作鋪墊.

        環(huán)節(jié)二:設(shè)計(jì)、自我闡述、評(píng)價(jià)、反思、成型,體驗(yàn)理性之美

        (1)情景展示:學(xué)校全面更換教室的日光燈,小華同學(xué)在破碎的燈管中發(fā)現(xiàn)了一段電阻絲,如圖2所示.小華同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解這段電阻絲的電阻特點(diǎn),請(qǐng)利用常見(jiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材(每組提供的實(shí)驗(yàn)器材略有不同),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量不同狀態(tài)下電阻絲電阻.

        圖2 日光燈管中的電阻絲

        (2)學(xué)生分組活動(dòng)

        1)方案設(shè)計(jì):觀察本組所擁有的實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)合理的方案,探究電阻絲的特點(diǎn).

        2)方案闡述:闡述本組的設(shè)計(jì)思路、能夠測(cè)量的信息、方案的優(yōu)劣.

        3)方案答辯:針對(duì)闡述的方案,其他組學(xué)生與教師一起針對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行提問(wèn),主要完成以下內(nèi)容答辯.

        ①電表的選擇?選擇的依據(jù)?如果沒(méi)有合適量程的電表怎么辦?

        ②電表的連接?連接的依據(jù)?

        ③滑動(dòng)變阻器的連接?如此連接的優(yōu)勢(shì)?

        ④滑動(dòng)變阻器的選擇?選擇的依據(jù)?(滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格,最大阻值分別為10 Ω與50 Ω,該如何選擇?)

        ⑤整體闡述方案能夠達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c局限.

        (3)部分設(shè)計(jì)方案與答辯結(jié)果展示,如圖3所示.

        圖3 第四小組方案圖

        方案一:通過(guò)多用電表歐姆擋直接測(cè)量電阻絲阻值.優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單方便.缺點(diǎn):只能測(cè)冷卻電阻.

        方案二:限流式外接電路.優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)潔,節(jié)能.缺點(diǎn):電壓較小時(shí)的阻值難以測(cè)量.

        方案三:分壓式外接電路.優(yōu)點(diǎn):能夠完整地測(cè)量不同電壓狀態(tài)下電阻絲的阻值.

        方案四、五:通過(guò)電流表/電壓表半偏法測(cè)量.缺點(diǎn):受電源、電表等內(nèi)阻的干擾較大;只能測(cè)量某一狀態(tài)下的電阻絲阻值.

        (4)分析匯總:通過(guò)學(xué)生闡述與答辯,最終師生共同歸納出最佳實(shí)驗(yàn)方案,如圖4所示.

        圖4 最佳實(shí)驗(yàn)方案電路圖

        評(píng)析:本環(huán)節(jié)設(shè)置,完全將課堂交給學(xué)生,讓學(xué)生動(dòng)腦想,動(dòng)手做,動(dòng)嘴說(shuō).以“問(wèn)題”為中心,促使學(xué)生成為研究者,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)儀器選擇、電路改進(jìn)等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知由感性到理性,由抽象到具體的跨越和提升,突出了學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課堂實(shí)踐的參與、合作.

        環(huán)節(jié)三:合作探究,提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,體驗(yàn)成功之趣

        (1)根據(jù)最終確定的實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作.

        1)如圖5所示,完成電路圖的連接.

        圖5 實(shí)驗(yàn)電路圖

        2)設(shè)計(jì)表格,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

        3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),匯總在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的問(wèn)題,完成數(shù)據(jù)分析,形成分析報(bào)告.

        (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果展示(圖6)

        圖6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析

        (3)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的疑難問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論.

        評(píng)析:本環(huán)節(jié)設(shè)置,目的是讓學(xué)生再一次經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程,掌握實(shí)驗(yàn)器材使用、電路連接、表格設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析,通過(guò)在合作探究中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、解決問(wèn)題,進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓⅢw會(huì)合作學(xué)習(xí),養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度,體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)的樂(lè)趣.

        2 課堂花絮

        (1)思維的火花:方案設(shè)計(jì)過(guò)程中,出現(xiàn)若干歐姆法測(cè)電阻的替代案例,如圖7所示.

        案例一:當(dāng)電路①與電路②中的電流相等時(shí),電阻箱阻值與燈泡電阻絲阻值相等.

        案例二:通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱阻值,根據(jù)電流表的讀數(shù)可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關(guān)系.

        案例三:通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱阻值,根據(jù)電壓表的讀數(shù)可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關(guān)系.

        (2)觀察與邏輯

        如圖6所示,在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)在電阻絲發(fā)光前后圖像的彎曲程度最明顯,從而分析出在發(fā)光前后溫度變化最明顯,電阻變化最明顯.

        (a)案例一

        (b)案例二

        (c)案例三

        如圖8所示,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,個(gè)別小組由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)電壓過(guò)高,出現(xiàn)燈絲斷裂現(xiàn)象,引發(fā)學(xué)生對(duì)斷裂原因的思考與討論.

        圖8 實(shí)驗(yàn)后斷裂的電阻絲

        實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,細(xì)心的學(xué)生發(fā)現(xiàn)在燈絲表層形成一層白色物質(zhì),經(jīng)分析應(yīng)該是燈絲高溫被氧化的產(chǎn)物,從而引發(fā)討論:日光燈管內(nèi)電阻絲所加電壓遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)電壓,日光燈管是如何防止電阻絲的氧化?

        評(píng)析:替代方案或許并不嚴(yán)謹(jǐn)、不完美,但可以反映出學(xué)生多維度的思維能力,通過(guò)不同的學(xué)習(xí)方式獲得創(chuàng)造性與創(chuàng)新意識(shí).通過(guò)方案的設(shè)計(jì)與答辯,不斷完善實(shí)驗(yàn)方案,從而獲得批判性思維與問(wèn)題解決能力及系統(tǒng)思維、交往能力.通過(guò)課堂實(shí)踐最終的目標(biāo)在于使學(xué)生:能夠自主建構(gòu)靈活的知識(shí)基礎(chǔ);發(fā)展高層次思維能力;成為自主(或自我調(diào)節(jié))的學(xué)習(xí)者;成為有效的合作者.

        3 課堂反思

        亮點(diǎn)一:本節(jié)課從高考要求出發(fā),通過(guò)對(duì)陌生情景的設(shè)計(jì)與完善、實(shí)驗(yàn)與探究、分析與總結(jié)不僅讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、現(xiàn)象有直觀、真切的認(rèn)識(shí),而且引發(fā)學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的回顧和再認(rèn)知,由感性到理性,注重知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程,激發(fā)學(xué)生的探究熱情,將“枯燥”的高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課轉(zhuǎn)變成為一節(jié)有趣的實(shí)驗(yàn)探究課,教學(xué)方式有很大程度的創(chuàng)新.

        亮點(diǎn)二:本節(jié)課由教師歸納引課,到教學(xué)情境的提出,再到學(xué)生方案設(shè)計(jì)與討論,實(shí)驗(yàn)探究與分析,均突出了學(xué)生在課堂中的主體地位,注重學(xué)科探究的設(shè)計(jì),突出強(qiáng)調(diào)提出問(wèn)題、交流評(píng)價(jià)、解決問(wèn)題的環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作、儀器選擇、電路改進(jìn)等問(wèn)題,通過(guò)共同交流評(píng)價(jià)、歸納總結(jié),讓學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下構(gòu)建知識(shí)體系,強(qiáng)化核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

        亮點(diǎn)三:學(xué)生在親身經(jīng)歷中,通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考與解決問(wèn)題,認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì),在理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境(STSE)的關(guān)系基礎(chǔ)上,逐漸形成對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度與責(zé)任感.

        不足:面向不同層次的學(xué)生,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的環(huán)節(jié)中,設(shè)計(jì)能力各不相同,學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作能力也參差不齊,致使課堂節(jié)奏難以把握.

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