“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验活动的探究式教学设计

陈强燕

摘 要：以“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验教学设计为例，通过创设富于探究性和生活化的实验情境，开展了活动探究式教学，让学生亲历知识的建构过程，自然生成物理规律，从而不断提升学生的自主探究能力和发散性思维能力。

关键词：小组合作；探究；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2019）1-0028-3

1 设计思想

活动探究式教学的本质就是在课堂教学活动中，在教师的科学引导下，学生自主参与、自主探究，充分发挥学生的主体作用，在活动中对观察到的现象进行归纳、整理和分析，亲历概念、规律的建构过程，自然生成概念、规律，使学生的自主学习能力和发散性思维能力得到提升。笔者以“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验探究式教学设计为例，分析通过“活动探究式”的教学策略，包含创设问题情境、学生小组合作实验探究、学生交流展示、教师引导点拨、实验规律自然建构、应用拓展，降低实验探究的难度，培养学生的自主探究能力和发散性思维能力。

2 教材分析

该实验是高中阶段重要的电学实验之一，实验便于改编，电路稍加变化，就可变形为一个新的实验，如电阻的测量。通过该实验的探究，引导学生选择电学实验仪器，合理设计电路；通过描绘伏安特性曲线，学会分析图像。同时也为以后做电学实验，特别是设计性的实验埋下伏笔。

3 学情分析

1.从知识层面上：学生已学习了欧姆定律，知道伏安特性曲线，掌握了用伏安法测电阻的方法，知道电流表内外接法的选择和滑动变阻器限流式接法，对分压式接法的理解有一定困难。

2.从能力层面上：学生具有一定的实验技能及操作经验，教师能指导学生根据电路图进行较复杂的实物连接。

4 教学目的

1.知识与技能：知道电学实验设计包括仪器的选择、测量电路的选择、电源的选择以及量程的选择；认识分压式电路的连接方法和特点，会画电路图、连接实物图；会描绘伏安特性曲线并能分析其规律。

2.过程与方法：通过问题，引发学生思考，从而培养学生的思维能力；通过实验，培养学生的实验探究能力、处理实验数据的能力；通过小组合作，培养团结协作能力、语言表达能力。

3.情感、态度与价值观：通过实验探究得出规律，培养学生尊重科学、尊重事实、从事实中得到规律的精神；培养学生的团队合作能力。

5 教学重点

根据问题设计实验方案；理解滑动变阻器分压式接法的特点；小灯泡伏安特性曲线的描绘及曲线变化规律的分析。

6 教学难点

理解滑动变阻器的分压式接法。

7 教学方法

小组合作学习。

8 活动过程

活动一：演示实验，激发学生的探索热情，引入新课。

教师演示：取一段长约2 cm、额定电压为220 V、额定功率为100 W的灯丝。把灯丝与两节干电池以及额定电压为3.8 V的小灯泡串联起来，如图1所示，闭合电键，灯泡发光并且较亮。现给灯丝加热，学生观察小灯泡的亮度变化情况，小灯泡会变暗，以此激发学生的探索热情。教师顺势引入新课，探究小灯泡的伏安特性曲线。

活动一的教学设计：简单直观地通过演示实验引入课题，能有效地激发学生的参与度，产生探究小灯泡伏安特性曲线的兴趣。

活动二：猜想一下小灯泡的伏安特性曲线是什么线，根据所给的器材设计一个方案，验证你的猜想，归纳、总结实验结论。

学生猜想：该小灯泡的伏安特性曲线可能是什么线呢？

学生：可能是直线或曲线。

小组合作讨论：请根据所给的器材设计实验方案，描绘出小灯泡的伏安特性曲线，验证猜想。

实验器材：小灯泡（3.8 V，0.3 A），电压表（0～3 V～15 V），电流表（0～0.6 A～3 A），滑动变阻器（20 Ω），学生低压直流电源，电键，导线若干。

学生分组实验：（1）根据电路图连接实物电路；（2）移动滑动变阻器，测量小灯泡在不同电压下的电流，并将U、I值记录在表格内；（3）在坐标纸上描点，画出伏安特性曲线；（4）拆除电路，整理仪器。根据实验步骤，小组合作进行实验探究。

小组合作讨论，比较两种接法的伏安特性曲线的异同以及分压式接法的优点。

学生：可以从零开始调节灯泡两端的电压，测电压的范围大。

教师示范：精选一组数据进行描点，如图6所示。

小组合作交流，图线的弯曲说明什么？归纳、总结实验结论。

学生：图线的弯曲说明U增大，I增大，温度升高，R变大。

结论：实验表明，小灯泡的电阻随温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线（I-U图）应为斜率变小的曲线。

小组合作交流，为什么前面演示实验中小灯泡会变暗？

学生：灯丝遇热，温度升高，电阻变大，电流变小，灯泡变暗。

活动二教学设计：学生经历猜想、自主设计方案、进行实验探究、收集实验数据、描绘伏安特性曲线的探究过程，更容易理解本实验用分压式更好。教师精选一组数据进行描点展示，指导学生规范作图，描点画曲线时不要机械地以点连接画成折线，而应当画成平滑的曲線，舍弃误差较大的点。小组讨论图线的弯曲说明什么？分压式连实物图易错，教学过程中通过多媒体演示，并提醒注意事项。

活动三：实验的改进及拓展。改进实验：（1）用电压传感器和电流传感器代替指针式电表，如图7所示。

（2）将电压、电流数据导入Excel表格，利用Excel图表功能作出I-U图，如图8所示；滑动变阻器可以用两个电阻箱替代，通过实验发现示数更稳定，让学生更好地理解分压式接法。

活动三教学设计：及时有效地把信息技术应用到物理实验中，拓展学生的视野。滑动变阻器被两个电阻箱替代，通过实验发现读数更稳定，让学生能更好地理解分压式接法。

参考文献：

[1]胡东芳，孙军业.困惑及其超越——解读创新教育[M].福州：福建教育出版社，2001.

[2]刘德华.触动课堂教学的灵魂——物理活动教学设计的几个原则[J].物理教学探讨，2013，31（9）：12-13.

[3]邱红.初中物理探究式教学中有效理答的几点措施[J].物理教学探讨，2015，33（12）：21-23.

[4]刘德华.楞次定律活动探究式教学设计[J].物理教学探讨，2016，34（2）：4-7.

（栏目编辑 邓 磊）