基于问题研究的高中物理“电表的改装”教学设计研究

张恩增

[摘要]本文以高中物理“电表的改装”这一课的教学设计为例，该节课以问题情境为线索，指导学生积极思考，通过自主探究寻找解决方法，验证物理实验结果，使学生深刻体会物理实验的严谨与乐趣，培养学生物理学习兴趣和能力。

[关键词]教学设计 电表改装 高中物理

前言

基于问题研究的物理课堂教学是指课堂教学以特定的问题情境为主线任务、线索展开，由教师提出相应的一系列问题组织教学活动，再由学生对问题進行思考探究，最后解决问题。在一课堂模式中，学生的学习自主性、思维能力、问题意识进而问题解决能力均得到有效的提高，能够促进学生综合能力的提升。

1.教学目标与教学重点

“电表的改装”这一实验教学课程的主要目的是让学生通过实验进一步了解电表改装的理论原理以及方法。教学目标以问题研究为线索，引导学生自主完成电路设计、电子元件选取、计算以及改装校准等实验环节，通过教学提高学生思考分析、解决问题、创新等综合能力。本节课教学的重点是电路设计、参数设计和电表改装后校准测量等几个环节，因为教材并未详细讲述电路设计以及校准的步骤，因此在课堂中还需加强对学生的引导。

2.教材分析和课堂设计

“恒定电流”是高中物理十分重要的一个模块，该模块共有3个部分，电路，闭合电路的欧姆定律、电学实验。而最后一部分电学实验是以分散于各相关单元的形式进行的，目的是为了将教学难点分散，逐一击破，以降低学生的学习难度，电表改装这一电学实验内容分在了《串联电路和并联电路》这一章节中。因为初中物理已接触过串联电路、并联电路的相关内容，因此按照知识结构组合，学生在高中物理学习中能够在初中所学知识的基础上进一步提高设计创新以及动手实践能力。对此，本节课教学设计思路是以问题情景为线索，然学生自主思考分析问题，以小组形式讨论探究、解决问题，最后掌握本节课知识，提升综合能力。

3.教学环境和教学器材

本节课于物理实验室进行，采取分组形式展开教学。教学器材（实验仪器）：电流表（500p，A）、电阻箱（0～999Q）、滑线变阻器、功率电阻、标准电流表与电压表、导线、开关。

3.1教学过程

第一，提出问题：课前教师通过多媒体提出线索问题：“现有v1与V2两个电压表，由两个完全相同的电流表经过改装后形成的，v1、V2量程分别为3v和5V，现计划将v1、V2两个电压表串联起来用于测量3～8V的电压，请问这一方案是够可行？若是可行，那么两个电压表的度数以及指针偏转的角度是否一样？”各小组再经过讨论后，主要形成3种不同的观点：①两个电压表都度数，但度数不相等，偏转角度则是一样的，这是因为串联电路中电流相等。②如果电压表内阻并非无穷大，电压表就会有度数，且根据串联电路中电流相同的原理电压表读数相同。③将电压表串联这一方案是错误的，缺乏可行性，初中物理中有学到，电压表是不能在电路中串联使用的。

第二，初步解决问题：三种观点均有一定的依据，持不同观点的学生互不妥协，这时教师则适时给予引导，提示学生：电压表不能在电路中串联使用是有一定的前提条件的，即电压表为内阻无穷大的理想电压表。若是内阻有限大的电压表，则可看成可读数的一个内阻，而电阻在电路中串联使用是可以的。接着给学生布置电表改装实验任务，“对微安表进行改装，将其改装成量程为5V或者3v的电压表。”由各小组进行合作讨论，改装设计思路、实验步骤等。在学生进行讨论之前，教师可配合图1为学生简单介电流表改装原理。经过讨论学生设计出如图2的改装方案，这时学生又会发现新的问题，即如何测量电路电压，对此，教师可指导学生根据电流表和电压表读数的关系计算出电压值。因为改装时500uA的电流是同3v电压点对应的，因此200uA、150uA、100uA等各电流值均有相对应的电压值，学生可通过两者关系为改装的电压表制作相应的刻度盘，可以在纸上画好，再将其贴到电流表上，这时就能够直接读出改装电压表电路中的电压值。

第三，由学生按照自己的实验结果对教师课前提出的问题进行回答，并分析原因，最后由教师对本节课以及学生的学习过程进行总结归纳和点评。

结语

对于“电表的改装”这一节课的教学设计，教师是在充分分析教材的基础上，结合学生知识基础等实际情况进行设计的，且并未要求学生进行课前预习，目的是在课堂上直接将问题抛给学生，培养学生用于迎接挑战、克服困难的精神、信心与能力。整节课堂以问题情境贯穿始终，中间穿插教师的适时引导，以学生自主思考、探究为主，充分发挥其主体作用，激发学生学习兴趣，并在自主探究过程中锻炼思维能力、动手实践以及创新能力。