初中物理常態(tài)課優(yōu)化設(shè)計(jì)例談

覃錦芳 王大云

隨著課改的深入推進(jìn)，一線教師有更多機(jī)會(huì)觀摩各種各樣優(yōu)質(zhì)的比賽課、研究課、示范課，這些集中了教研組全體教師智慧，甚至經(jīng)過(guò)了市內(nèi)名師精心指導(dǎo)、反復(fù)打磨出來(lái)的精品課的確能夠讓人腦洞大開(kāi)，但回歸日常教學(xué)，面對(duì)不同特質(zhì)的學(xué)生群體，普通教師很難通過(guò)模仿收到同樣的教學(xué)效果。日常物理課教學(xué)，即我們所謂的常態(tài)課承擔(dān)著落實(shí)每課教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要任務(wù)，需要我們集中力量認(rèn)真研究，努力做到平凡中見(jiàn)真理、常態(tài)中出精品。

物理是一門(mén)集觀察、實(shí)驗(yàn)、邏輯思維于一體的自然科學(xué)。我們心目中的初中物理常態(tài)課，不需要花樣百出、轟轟烈烈走過(guò)場(chǎng)，卻也不能簡(jiǎn)單粗暴灌輸知識(shí)和技能，而應(yīng)化繁為簡(jiǎn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)，高度重視過(guò)程與方法，集中凝練三維目標(biāo)，既傳授學(xué)生基礎(chǔ)的物理知識(shí)與技能，也要讓學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)創(chuàng)新，全面提高學(xué)科素養(yǎng)。優(yōu)化設(shè)計(jì)可以從精心備課、設(shè)疑激趣、放手實(shí)踐、悉心誘導(dǎo)、拓展延伸等方面認(rèn)真推敲，比如：精心備課時(shí)深入鉆研《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）、課本、教參，精心研究學(xué)情，著眼于每一個(gè)學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展做好課堂教學(xué)內(nèi)容的分層設(shè)計(jì)；實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)的目的、器材、操作步驟、注意事項(xiàng)、表格設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)記錄和分析、結(jié)論生成、故障處理等教學(xué)細(xì)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)核心環(huán)節(jié)的規(guī)范性與可靠性；課堂導(dǎo)入視教學(xué)內(nèi)容需要采用復(fù)習(xí)引入、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入、魔術(shù)表演、故事開(kāi)篇、開(kāi)門(mén)見(jiàn)山等不同方式，在開(kāi)課環(huán)節(jié)便能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及動(dòng)手探究的欲望。優(yōu)質(zhì)的課堂實(shí)踐要求教師具備嚴(yán)謹(jǐn)、有趣的課堂語(yǔ)言，巧妙、精辟的教學(xué)引導(dǎo)，簡(jiǎn)捷、有效的課堂板書(shū)，不可或缺的課堂駕馭能力等，而所有這一切，都必須建立在尊重學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位這個(gè)基礎(chǔ)之上，教師所有的導(dǎo)和引，都是為了發(fā)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作，讓學(xué)生在實(shí)踐操作的基礎(chǔ)上經(jīng)歷知識(shí)生成的過(guò)程，“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)。下面筆者以人教版教材九年級(jí)物理第十七章第三節(jié)《電阻的測(cè)量》為例，介紹初中物理常態(tài)課優(yōu)化設(shè)計(jì)的操作策略。

一、立足教材、著眼學(xué)情，在精心備課中厘清整體教學(xué)思路

《電阻的測(cè)量》是電學(xué)的重要內(nèi)容之一，主要包括“伏安法測(cè)定值電阻”和“伏安法測(cè)燈泡電阻”兩個(gè)內(nèi)容。此外，教師還可以將“安阻法、伏阻法測(cè)定值電阻”作為本課的拓展延伸內(nèi)容。從知識(shí)點(diǎn)來(lái)看，《電阻的測(cè)量》是對(duì)歐姆定律的具體應(yīng)用，用以加深學(xué)生對(duì)電阻概念和歐姆定律的理解，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)測(cè)量小燈泡電功率打基礎(chǔ)。從能力上看，用伏安法測(cè)電阻是初中電學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生應(yīng)用歐姆定律的變形公式自主設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)探究，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思考和動(dòng)手操作能力，使學(xué)生更加熟練地掌握電路連接的方法與規(guī)范。此時(shí)學(xué)生已經(jīng)熟悉了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等基礎(chǔ)電學(xué)儀器的使用方法，并且已經(jīng)進(jìn)行過(guò)多次規(guī)律性實(shí)驗(yàn)探究，比如“串、并聯(lián)電路電流、電壓的規(guī)律”“電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)探究等，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)步驟比較熟悉，具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，所以本課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理自行設(shè)計(jì)電路圖，學(xué)會(huì)通過(guò)滑動(dòng)變阻器改變待測(cè)電阻兩端的電壓實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，從而學(xué)會(huì)伏安法測(cè)電阻。本課的難點(diǎn)有二：一是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出燈泡電阻與定值電阻的不同；二是利用安阻法、伏阻法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，加深對(duì)歐姆定律應(yīng)用的理解。基于以上教材和學(xué)情分析，本課的優(yōu)化設(shè)計(jì)需準(zhǔn)確把握“伏安法測(cè)定值電阻→伏安法測(cè)燈泡電阻→安阻法、伏阻法測(cè)電阻”的教學(xué)思路，展開(kāi)循序漸進(jìn)、由淺入深的課堂教學(xué)。

二、以學(xué)定教、循序漸進(jìn)，由淺入深展開(kāi)課堂教學(xué)

（一）設(shè)疑激趣，引導(dǎo)學(xué)生放手實(shí)踐

課標(biāo)指出：“義務(wù)教育物理課程是一門(mén)注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究方法，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?！睘榱嗽诔B(tài)課中落實(shí)以上物理教學(xué)目標(biāo)，我們倡導(dǎo)引導(dǎo)式教學(xué)和探究式教學(xué)，通過(guò)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)把課堂主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，通過(guò)分解重點(diǎn)、分化難點(diǎn)等教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生積極思考、動(dòng)手實(shí)踐，不斷提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。

在本課中，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、問(wèn)題導(dǎo)入來(lái)誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)：同學(xué)們的桌面上都有一個(gè)標(biāo)識(shí)模糊的定值電阻，請(qǐng)問(wèn)你有什么辦法測(cè)量出該定值電阻的阻值大小嗎？具體需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？此時(shí)學(xué)生很容易聯(lián)想到用電壓表測(cè)電壓、電流表測(cè)電流，再用歐姆定律的變形公式R = [UI]間接“測(cè)”出導(dǎo)體的電阻的解決辦法，而這個(gè)過(guò)程中勢(shì)必要用到電池組、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、定值電阻、電壓表、電流表等實(shí)驗(yàn)器材。然后教師繼續(xù)設(shè)疑激趣，分步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖（如圖1所示）。

師：如何減少實(shí)驗(yàn)誤差，如何實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量？

生：可以采用改變電池組的節(jié)數(shù)、增加用電器個(gè)數(shù)的辦法，也可以串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器實(shí)現(xiàn)電路中的電流改變，從而實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量。

師：哪一種方法更加方便快捷？請(qǐng)同學(xué)們完善實(shí)驗(yàn)電路圖。

生：通過(guò)串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器（如圖2），更容易實(shí)現(xiàn)電流的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，最后再通過(guò)求平均值得出定值電阻的阻值大小。在這個(gè)過(guò)程中，需要細(xì)化實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)，如表1所示。

接下來(lái)便是放手給學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究了，此時(shí)教師的角色只能是學(xué)習(xí)的輔助者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者，而無(wú)需過(guò)多干預(yù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。在之后讓學(xué)生組間互審互評(píng)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程時(shí)，教師須引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：（1）連接電路時(shí)，各接線柱是否已經(jīng)擰緊，開(kāi)關(guān)是否處于斷開(kāi)狀態(tài)；（2）完成接線以后、開(kāi)關(guān)閉合以前，滑動(dòng)變阻器的滑片是否處于最大阻值位置；（3）電流表、電壓表是否連接正確，正、負(fù)接線柱是否接反，有沒(méi)有通過(guò)試觸法選擇合適的量程；（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否記錄準(zhǔn)確。學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和記錄之后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析三組實(shí)驗(yàn)的電阻阻值，發(fā)現(xiàn)阻值變化不大，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，可以通過(guò)求平均值得出該定值電阻的阻值大小。

由于伏安法測(cè)定值電阻是一個(gè)很基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一般在15—20分鐘內(nèi)都可以順利完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程并得出正確結(jié)論。為使課堂更為高效，教師可在此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生去完成課本上的“想想做做”，直接將實(shí)驗(yàn)中的定值電阻換成小燈泡（如圖3）再次實(shí)驗(yàn)，采集測(cè)量小燈泡電阻的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

（二）求同找異，引導(dǎo)學(xué)生提升能力

學(xué)生自主分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參照伏安法測(cè)定值電阻的實(shí)驗(yàn)，順利完成實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程并得出對(duì)應(yīng)的三組小燈泡的電阻阻值，然后“習(xí)慣性”地運(yùn)用平均值求解，得出小燈泡的“準(zhǔn)確阻值”。此時(shí)便需要教師的針對(duì)性介入了，重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注兩次實(shí)驗(yàn)的異同點(diǎn)、求同找異，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和思維碰撞，激發(fā)其更加強(qiáng)烈的求知欲望，從而有效分解知識(shí)難度。

師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察這三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較每次計(jì)算出來(lái)的小燈泡電阻的大小。請(qǐng)問(wèn)小燈泡電阻值的大小有什么變化規(guī)律嗎？還能通過(guò)求平均值得出它的電阻大小嗎？

生：通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，接入的電壓越大，小燈泡的阻值也越大，而且?guī)捉M數(shù)據(jù)相差很大，看來(lái)是不能通過(guò)求平均值得出小燈泡的阻值大小了。

師：在之前的學(xué)習(xí)中，我們知道影響電阻大小的因素有材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度，而電壓和電流并不能影響電阻的大小。但是在這里我們卻發(fā)現(xiàn)，電壓越大，小燈泡的阻值越大，這是為什么呢？

生：因?yàn)闊襞莸臒艚z是用鎢絲做成的，在燈絲的材料、長(zhǎng)度、橫截面積等因素不變的情況下，電壓越大，燈絲的溫度就越高；而燈絲溫度越高，燈絲的阻值越大。

在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合比較法和控制變量法，順利突破了學(xué)習(xí)難點(diǎn)，得出正確結(jié)論：燈絲的電阻隨溫度的增大而增大，所以不能求平均值，實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)應(yīng)該如表2所示。此時(shí)教師可進(jìn)一步解釋說(shuō)明如下常識(shí)：定值電阻的材料受溫度影響很小，所以阻值變化也很小，通?？梢院雎圆挥?jì)，因此可以通過(guò)求平均值得出定值電阻的阻值。最后教師告訴學(xué)生：多次實(shí)驗(yàn)的目的主要有兩種，一是求平均值以減少實(shí)驗(yàn)誤差，比如測(cè)定值電阻的阻值；二是尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律，比如測(cè)小燈泡的電阻。

經(jīng)歷了前后兩次伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)測(cè)量定值電阻和測(cè)量小燈泡電阻兩次實(shí)驗(yàn)中的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，并在比較中發(fā)現(xiàn)了溫度對(duì)電阻的影響，進(jìn)而加深了對(duì)電阻和歐姆定律的理解。這也在另一個(gè)方面潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成問(wèn)題研究的科學(xué)態(tài)度，建設(shè)和發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

（三）緊扣中考拓展延伸，創(chuàng)新學(xué)生思維方式

《電阻的測(cè)量》這個(gè)課題的內(nèi)容，一直備受中考命題者青睞，與之相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)常常以中考實(shí)驗(yàn)壓軸題的形式出現(xiàn)，因此，該課題教學(xué)對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、創(chuàng)新意識(shí)、解決問(wèn)題能力等方面都有較高要求。為了開(kāi)闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生深入探究該課題內(nèi)容的興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)與能力的全面鞏固和提升，教師可“乘勝追擊”拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生思考下面這個(gè)問(wèn)題：如果在測(cè)量定值電阻實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表壞了無(wú)法繼續(xù)使用，那么請(qǐng)問(wèn)，該同學(xué)應(yīng)該如何用一個(gè)電壓表繼續(xù)進(jìn)行電阻的測(cè)量呢？

接到這個(gè)問(wèn)題，很多學(xué)生最初的反應(yīng)是“這是不可能實(shí)現(xiàn)的事情”，但是顯然，該問(wèn)題已經(jīng)在學(xué)生的腦海里引發(fā)了新的認(rèn)知沖突和挑戰(zhàn)困難的勇氣，只是，他們還需要教師的些許點(diǎn)撥。

師：既然電流表壞了，無(wú)法直接測(cè)量電流大小，那么，根據(jù)歐姆定律，能否間接求出電流的大小呢？

生：根據(jù)I =[UR]，可以求出電流大小?？墒嵌ㄖ惦娮璧淖柚滴粗?，又如何進(jìn)行求解呢？

師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)電路圖，除了定值電阻，還有其他的用電器嗎？

生：電路中還有滑動(dòng)變阻器。

師：滑動(dòng)變阻器和定值電阻是如何連接的？你們發(fā)現(xiàn)其中的奧妙了嗎？

生：滑動(dòng)變阻器與定制電阻串聯(lián)，所以它們的電流相等。因此，只要求出變阻器的電流，那么它就是定值電阻的電流！

師：分析得非常棒！那么，我們現(xiàn)在就要想辦法求出變阻器的電流。我們知道，電壓表可以測(cè)量出滑動(dòng)變阻器的電壓，那么變阻器的電阻……怎么可以知道呢？

生：滑動(dòng)變阻器標(biāo)簽上標(biāo)有最大阻值，比如“20Ω”，所以可以將滑片移到最大阻值處，測(cè)出此時(shí)變阻器的電壓，就可以通過(guò)公式I =[UR]間接得出電路中電流的大小，也就是待測(cè)定值電阻的電流。

生：然后再用電壓表測(cè)出待測(cè)定值電阻的電壓，利用歐姆定律的變式R =[UI]，即可求出定值電阻的阻值。

師：但這樣操作，一個(gè)電壓表要分別測(cè)定值電阻和滑動(dòng)變阻器的電壓，就要重新拆、接電路，若在實(shí)驗(yàn)測(cè)量中不允許再拆接電路，又該怎么做呢？

生：不用測(cè)兩次電壓！在電路中將定值電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，只需測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，用電源電壓減去滑動(dòng)變阻器的電壓就是定值電阻的電壓；或者只需測(cè)量定值電阻的電壓，用總電壓減去定值電阻的電壓就是滑動(dòng)變阻器的電壓。

師：那怎么知道電源電壓呢？請(qǐng)注意實(shí)驗(yàn)測(cè)量中“不允許再拆接”電路的要求！

生：還是要測(cè)兩次電壓值……

學(xué)生思維遇阻，針對(duì)要測(cè)兩次電壓值但電路接好后又不能再拆接這個(gè)兩難的問(wèn)題，教師安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，先在稿紙上嘗試設(shè)計(jì)新的電路圖并進(jìn)行相關(guān)演算。

生：可以將電壓表接在定值電阻上。先將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最小值即電阻0Ω，此時(shí)電路中就有一個(gè)定值電阻，它兩端的電壓就是電源電壓；再將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最大值，此時(shí)定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，定值電阻的電壓就是部分電壓。這樣就遵守了測(cè)兩次電壓值又不拆接電路的實(shí)驗(yàn)要求。

師：非常棒！所以，只要認(rèn)真思考，努力嘗試，就沒(méi)有解決不了的難題。

有了思路，“只用一個(gè)電壓表如何測(cè)量電阻”（伏阻法）的實(shí)驗(yàn)步驟便不難落實(shí)了，具體如下：第一步，按照?qǐng)D4所示實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路；第二步，開(kāi)關(guān)閉合前，先將滑片移到最大阻值位置，讀出此時(shí)變阻器的阻值為最大阻值R 0；第三步，閉合開(kāi)關(guān)，讀出此時(shí)定值電阻兩端的電壓讀數(shù)U 1；第四步，將滑片移到最小阻值處（0Ω），讀出此時(shí)電壓表讀數(shù)U 2；第五步，數(shù)據(jù)處理，用“[RX=UXIX=][U1R0U2-U1]”計(jì)算出定值電阻的阻值。

只用單個(gè)電壓表測(cè)未知電阻阻值的題型是初中生普遍難以把握的題型之一，因此在常態(tài)課教學(xué)中需要教師給予循序漸進(jìn)的引導(dǎo)和“變通實(shí)驗(yàn)”的考驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生克服畏難心理、培養(yǎng)探究勇氣、發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力，進(jìn)而高品質(zhì)地把握物理規(guī)律。

（四）變式訓(xùn)練，鞏固新知，訓(xùn)練學(xué)生舉一反三的能力

為了鞏固提高課堂學(xué)習(xí)效果，教師可在課后布置一道單個(gè)電表測(cè)未知電阻的變式練習(xí)，讓學(xué)生模仿、思考進(jìn)而熟練類似問(wèn)題的解題思路和方法。

【課外作業(yè)】

器材：電源（未知電壓，但電壓恒定不變）、滑動(dòng)變阻器（已知最大阻值為R 0）、電流表、開(kāi)關(guān)S、未知電阻RX各一個(gè)，導(dǎo)線若干。求R X的阻值。要求：（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖（在實(shí)驗(yàn)中不允許拆接電路）；（2）寫(xiě)出主要的實(shí)驗(yàn)步驟；（3）求R X值的表達(dá)式。（可以用二種方法求解）

課堂教學(xué)的重要作用，在于對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的思維訓(xùn)練以促進(jìn)其學(xué)科思維的發(fā)展。本課問(wèn)題靈活多變，且有多種解題方法，對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力要求較高。教師注意引導(dǎo)學(xué)生在課堂討論的基礎(chǔ)上共同找出解決方案，獲得成功體驗(yàn)；在每一個(gè)學(xué)生都了解了解題方法和思路后，教師再給出不同的變式，鞏固和強(qiáng)化課堂教學(xué)效果，使學(xué)生的科學(xué)思維得到進(jìn)一步的發(fā)展。

（責(zé)編 白聰敏）