“问题引领”探究教学培育物理核心素养--以“电流计改装为电压表”教学设计为例

“问题引领”探究教学培育物理核心素养 --以“电流计改装为电压表”教学设计为例

蔡慧新

浙江省金华市兰溪市兰荫中学

摘 要：本文以“电流计改装为电压表”教学设计为例，突出“理论探究”和“实验验证”这一核心要素。采用“问题引领”探究教学法，以问题发现为主轴、自主探究为载体、过程体验为收获、问题解决为动力^［1］，引导学生经历电压表改装的科学探究过程，领悟科学探究方法，提高学生的物理核心素养。

关键词： 探究教学 核心素养 电表改装 教学设计

引言

“问题引领”探究教学法，是以教师设计问题为理念，学生自主探究学习为基础，充分调动学生的问题意识和创新思维，培育学生的创造能力，实现共同提高的教学目标；围绕以 “问题导学、引领”为方针，形成以“自主探究、论证”为主体，以“问题发现、解决”为主轴，以“师生合作、交流”为主线的一种教学方式^［2］。让学生在自主探究学习中，亲历规律的发现过程，领悟科学探究方法，逐步提高学生的物理核心素养。本文以高中物理人教版版选修中“电流计改装为电压表”的教学为例，谈谈提升学生物理核心素养的实践与思考。

1 设置问题、自然过渡

本课题在教材中占用的篇幅较少，只有一个例题和电流计的简介两个部分，以致它潜在的教育功能常常被忽视。为有效促进学生自主学习，并在动手、动脑探究学习中培养学生发现问题、解决问题的能力，教师打破以往当作普通例题讲解的教学模式，根据教学需要创设如下情景引入课题：1．在串、并联电路中，电流、电压、电阻和功率各有什么特点？2．在串、并联电路中电阻各起什么作用？3．分别用什么仪器来测量电流和电压？4．电流计有哪些主要参数？你知道它的构造和原理吗？学生小组讨论、回顾所学知识，随着问题的解决，加深了对串、并联知识的理解，掌握了电阻的分压、分流作用及意义，了解了电流计的主要参数，针对电流计提出了自已的困惑：1．电流计的主要部件是什么？2．电流通过时，指针受什么力作用而转动？3．这个力大小与电流大小有什么关系，即电流计为什么能准确测出电流大小？4．表盘上的刻度是均匀的，即指针转过的角度与电流大小成正比？教师针对学生的困惑，利用视频介绍了辐向磁场特点，通电线圈在安培力作用下转动，收缩弹簧及弹力的反作用，进而提出问题：电流计能否当作电压表使用？如果能，还需要知道什么？这样通过分层问题推进探究，并以电流计能否当作电压表作为衔接桥梁，自然过渡到电流计与电压表的通用性上，为后续电压表的改装留下铺垫，降低学生学习电压表改装原理的难度和梯度。

2 问中设问、引导探究

熟悉了电流计的原理和构造，及电流计可当作电压表使用后，教师趁热打铁，及时设置了如下情景：1.如果电流计G的内阻Rg为90Ω，满偏电流Ig为0.3mA，则两端允许加的最大电压是多少？2. 1.2V的电压能否全部加在电流计上？为什么？3.如果需要用它测量1.2V的电压，该怎么测？学生经计算得出，电流计两端允许加的最大电压是0.027 V，而1.2V超过了它允许加的最大电压，将烧坏电流计。如果用来测量1.2V的电压，则多出的电压怎么办？学生开始犯难了，探究一时陷入了僵局，面对学生的困境，教师提出了启发性问题：有 什么器材可以把多余电压分走？如果有，又该怎么连接？经此一提醒，学生很快就想到了串联电阻的分压作用（如图1所示），顺利度过了难关，同时也把学生思路引到了电表改装原理上，教师接着提出问题：1．需要串联多大的电阻？你是如何得出的？2．通过电流计的电流有多大？指针应指在哪里？3．如果把电流计和串联电阻当作一个新的电压表，则这个电压表的内阻有多大？4．为了便于读出电压大小，表盘上的示数需要改写吗？有需要，该怎么改？这样通过设置大问题把学生引入课题，再通过小提问引导学生思路，把握探究方向。随着问题的逐层递进，学生在思考中发现解决问题方法，在问题解决过程中思维得到拓展，在理论推导、动手演算中能力得到提升，提高了学生灵活运用知识解决问题的能力。

3 实验检验、论证规律

经 历电表改装的探究过程，并得出串联电阻的计算方法后，许多学生都认为大功告成了。然物理学是一门实验性科学，推导出的理论须经过实验加以验证，我们的探究结果也不例外，为此教师提出了问题：改装过的电压表能否准确测量电压？我们该如何验证呢？经思考后，就有学生提出自己的构思：要验证改装的电压表，必须要有一个标准进行校对。教师紧随了一句：用什么作为标准呢？马上就有学生补充：用一个标准电压表来检测，与改装的电压表并联，只须将两表示数对比验证即可。理清了验证方法，教师就要求学生画出验证电路图（如图2所示），选出器材并动手验证。再经过验证，学生掌握了电压表的改装原理，为进一步拓展学生思维，教师设置了如下情景：如果把电流计G改装成量程为n倍Ug的电压表，需串联多大的电阻？学生自然就想到了用过的方法，把多余的（n-1）Ug分到串联电阻上，问题也就迎刃而解了。这样把具体数字转换成倍数关系，再次调动了学生的思维，提高了学生的分析能力。而后教师把问题再向纵深递进，如把电流计改装为3V和15V的双量程电压表，应串联多大的电阻？又该怎么串联，请你画出电路图。学生很快就想到用过的双量程电压表有三个接线柱，经小组探索讨决定，先完成小量程的改装，然后再扩展到大量程，共用一个小电阻。这样随着问题的逐层递进，学生的思维得到逐步拓展、激活，解决问题的能力得到锻炼提升。

4 拓展思维、追究本原

俗话说：百尺竿头，更进一步。在学生掌握电压表的改装原理，并能解决相关问题后，教师应引领学生进入纵深领域，进一步拓展学生的视野，为此设置了如下情景：现有两个用相同电流计G改装的电压表，量程分别为V₁（0--1V）和V₂（0--3V），如果将两电压表串联使用，两表指针转过的角度相同吗？示数相同吗？经过前面的学习可知，指针的偏转角与通过电流计的电流大小成比例，而示数还与量程有关。但这两电压表都经过改装，怎么知道通过电流计的电流大小呢？学生感到无所适从，不知从哪里入手，思维就象被掐断似的，怎么就转不过弯。就在教师也认为没戏时，一个学生弱弱的回了一句：“把它还原回去”。教师及时捕捉到这一信息，并投去赞赏的眼光，点头给予鼓励，教师的肯定给学生指明了方向，学生 的思维开始活跃起来，很快就把两个改装原理图串联起来（如图3所示），画出表盘示意图，并用串联知识解释了偏转角度和示数大小。而后教师再进行横向对比：如果两电压表并联使用（如图4所示），结果一样吗？至此电压表改装原理得到进一步的拓展，有效促进了学生的理解和巩固，也提升了学生分析、解决问题能力。这样学生亲历了模型的建立、拓展过程，达到知其然更知其所以然，让原本浮于表象的探究逐步沉淀下来，向探究规律的本质方面发展，学生思维也跟着沉淀，学会了追究本原，学习由此迈出了可喜的一步转折，学习力也必将发生本质的变化。

5结束语

“问题引领”探究教学，为教师的教和学生的学提供了一个互动的平台，学生是主角，教师是导演^［3］。以学生为主体，教师为引领者，引导学生积极参与探究活动，充分体验探究过程，重视物理知识的形成过程。同时关注师生的交流与互动，有效激发学生的学习热情，拓展学生的创新思维，进而提高课堂教学质量。

参考文献：

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