“測(cè)金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)”問題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)（片段）

楊倡林

摘 要：設(shè)置問題引領(lǐng)我們的教學(xué)能夠最大限度地引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其求知欲和探究欲；能促進(jìn)學(xué)生的思考，提高思維水平；能就某些問題的相關(guān)內(nèi)容與教師和同學(xué)交流；能讓知識(shí)得以整合，技能得以提高。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}導(dǎo)學(xué)；問題設(shè)置；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）2-0077-4

1 什么是問題導(dǎo)學(xué)

“問題導(dǎo)學(xué)”是指教師在課堂教學(xué)中以問題為載體，將教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的原有認(rèn)知和科學(xué)的認(rèn)識(shí)過程結(jié)合起來，圍繞焦點(diǎn)問題展開教學(xué)設(shè)計(jì)，通過啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生解決問題，從而達(dá)到以學(xué)生“學(xué)習(xí)”為根本目的的教學(xué)方法和策略。

教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1。

2 為什么要進(jìn)行問題導(dǎo)學(xué)

新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，把“問題教學(xué)”提到了議事日程上，把培養(yǎng)學(xué)生“提出問題的能力”“質(zhì)疑能力”作為課程目標(biāo)正式寫進(jìn)了高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》。新課改的重要理念就是“以學(xué)生為本”，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究，注重發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。所以，在物理教學(xué)中，應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生的“問題意識(shí)”作為實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。一個(gè)好的物理教師，一堂好的物理課，不應(yīng)是講得學(xué)生沒有問題，而是要啟發(fā)他們不斷地提出問題、解決問題。英國(guó)科學(xué)家波普尓認(rèn)為：“科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)永遠(yuǎn)始于問題，終于問題——越來越深化的問題，越來越能啟發(fā)新問題的問題?！?/p>

布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)論指出：“教學(xué)生學(xué)習(xí)任何科目，絕不是對(duì)學(xué)生心靈中灌輸些固定知識(shí)，而是啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)去求取知識(shí)與組織知識(shí)。求知是自主性的活動(dòng)歷程，而非只是被動(dòng)地承受前人研究的結(jié)果?！?/p>

3 怎樣進(jìn)行問題導(dǎo)學(xué)（分四步進(jìn)行）

3.1 問題設(shè)置（表1）

3.2 問題探究（獨(dú)立探究、小組探究、理論探究、實(shí)驗(yàn)探究）

3.3 引導(dǎo)啟發(fā)（表2）

3.4 問題解決（在問題中探究，在探究中感悟，在感悟中解決）

案例 “測(cè)定金屬絲電阻率實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)（片段）

教學(xué)思考1 問題的引入要明確。

學(xué)生對(duì)新授課的學(xué)習(xí)在認(rèn)知上會(huì)抱有一種好奇感：為什么要學(xué)它？它是什么？它有什么用？引入環(huán)節(jié)上必須解決好這個(gè)問題。

實(shí)例引入

問題1：同學(xué)們，知道你家里的輸電線是用什么材料制成的嗎？

問題2：燈泡的燈絲是用什么材料制成的？

問題3：如果你身邊有一小段金屬絲，請(qǐng)你判斷是輸電線還是燈絲的材料？判斷根據(jù)是什么？

點(diǎn)評(píng)：?jiǎn)栴}1和2聯(lián)系實(shí)際生活，能激發(fā)探索的欲望；問題3針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，設(shè)置問題有多種解決的辦法，具有一定的“開放性”，使知識(shí)升華，同時(shí)也針對(duì)本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)設(shè)置。

教學(xué)思考2 “問題”要促使學(xué)生對(duì)“新”“舊”知識(shí)進(jìn)行聯(lián)想、類比、發(fā)現(xiàn)。

針對(duì)問題3，學(xué)生的回答如下：

①看金屬絲的顏色，黑色的就是可用于燈絲的材料；②看金屬絲的粗細(xì)，粗的就可用于輸電線的材料；③看金屬絲的輕重，重的就可用于燈絲的材料；④問師傅，師傅說了算；⑤測(cè)金屬的密度；⑥測(cè)金屬的電阻率；⑦看金屬絲能否經(jīng)得高溫，經(jīng)得高溫的就可用做燈絲的材料；⑧看金屬絲的硬度，硬度小的就可用做輸電線的材料；⑨看金屬絲的電阻大小，電阻大就可用做燈絲的材料；⑩可以先制成燈絲，然后制成燈泡接入電路，如果燈絲不被燒斷，材料就可以用做燈絲的材料。

引導(dǎo)學(xué)生初步進(jìn)行評(píng)價(jià)（過程略）。結(jié)論是：可通過測(cè)密度和測(cè)電阻率來確定。

問題4：如要測(cè)金屬的密度需要哪些器材？學(xué)生回答后不需要深入分析（因?yàn)檫@不是本節(jié)課的重點(diǎn)）；如要測(cè)金屬的電阻率需要哪些器材？（這個(gè)問題需要深入）（針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)設(shè)置問題）

同學(xué)甲回答：電源、安培表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。

同學(xué)乙回答：甲同學(xué)回答不對(duì)，應(yīng)是電源、安培表一只、電壓表一只、滑動(dòng)變阻器一只、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干。（同學(xué)們開心的笑了）

同學(xué)丙回答：還需要刻度尺。部分同學(xué)很迷茫。

問題5（此時(shí)，教師追問）：為什么需要刻度尺？

同學(xué)丙回答：根據(jù)電阻定律R=ρ ，可知電阻率ρ= 。因此，需要刻度尺測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積。此時(shí)，同學(xué)們的掌聲情不自禁地響起來了。

教學(xué)思考3：難點(diǎn)突破要有“招數(shù)”。

問題6：怎樣用上述器材具體地測(cè)電阻率？（核心問題）既是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，也是教學(xué)的難點(diǎn)。教師既要縮短艱苦發(fā)現(xiàn)的過程，又要讓學(xué)生能夠去體驗(yàn)、嘗試，這需要精心引導(dǎo)啟發(fā)。

第一步：老師將這段金屬絲展示一下，如何用刻度尺具體測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積？

學(xué)生甲答：把它拉直，用刻度尺量出金屬絲的長(zhǎng)度，再用刻度尺直接量出金屬絲的直徑。

學(xué)生乙趕緊答：甲回答有錯(cuò)，因?yàn)榻饘俳z太細(xì)，金屬絲的直徑不能用刻度尺直接量出。

老師提問：那怎樣測(cè)呢？請(qǐng)同學(xué)們討論一下（能否用刻度尺測(cè)量？若不能，那用什么測(cè)量？）。

學(xué)生丙回答到：可以將金屬絲在鉛筆上緊密排繞N匝（如圖2所示），用毫米尺量出N匝金屬絲的寬度d。由此，可以計(jì)算得出金屬絲的平均直徑為d/N。

老師點(diǎn)撥：丙同學(xué)這種方法可以，這是將微小量進(jìn)行放大來測(cè)量的，是好辦法！

教師繼續(xù)引導(dǎo)：類似這樣將小量（不便測(cè)量）進(jìn)行放大（便于測(cè)量）后測(cè)量的思想，你還遇到過嗎？——用秒表測(cè)單擺經(jīng)過30次或50次全振動(dòng)的時(shí)間，計(jì)算單擺的周期，也是用的這種方法！其實(shí)，還可以用螺旋測(cè)微器（精確度更高的測(cè)長(zhǎng)度的儀器）來測(cè)量。教師接著介紹螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法。

第二步：老師將這段金屬絲展示一下，如何用上述器材具體測(cè)金屬絲的電阻？請(qǐng)同學(xué)們畫出測(cè)量電阻的電路圖。展示同學(xué)的結(jié)果（共同評(píng)價(jià)），再在黑板上畫出同學(xué)們認(rèn)為正確的四組圖（如圖3所示）：

問題7：哪組同學(xué)設(shè)計(jì)的方案最好？（同學(xué)們開始議論了，最終誰(shuí)也不能說服誰(shuí)？）

此時(shí)，老師問：怎辦呢？

有一同學(xué)大聲說：做實(shí)驗(yàn)！

老師答到：好！下面分四組開始探究（四組提供的電壓表、電流表、電阻絲都相同）。

教師巡回指導(dǎo)，提示學(xué)生需要注意的常見問題，避免一些常見的錯(cuò)誤出現(xiàn)。

第一組遇到了問題：電壓表有示數(shù)，電流表幾乎不偏。學(xué)生嘗試改變滑動(dòng)變阻器的阻值，問題仍然存在。學(xué)生自己分析，電壓表有示數(shù)，說明安培表與電阻絲兩端有電壓。找不到原因，向老師求助。

老師：檢查安培表與電阻絲這一條支路有問題嗎？（教師指出電流表、電阻絲均是正常的）

學(xué)生：沒問題（這一條支路是連通了的）。

老師：（分析、點(diǎn)撥、引導(dǎo)）這條支路兩端有電壓，電路也是通的，理論上講就是應(yīng)有電流。但測(cè)量電流的安培表沒有偏轉(zhuǎn)，怪呀？

有一學(xué)生：喔，量程太大了。

老師：試一試。

學(xué)生：改換小量程后，看到了指針明顯的偏轉(zhuǎn)，問題解決，測(cè)出了電阻絲的阻值。

第二組成功地測(cè)出了電阻絲的阻值。

第三組也很順利地測(cè)出了電阻絲的阻值。

第四組遇到了問題：改變滑動(dòng)變阻器的阻值，電壓表和電流表的示數(shù)幾乎不變化。好像滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)的時(shí)候沒起作用。

學(xué)生采取的措施：①檢查連線是否接觸良好；②檢查滑動(dòng)變阻器的連接方式是否正確（與電路圖一致）；③檢查電壓表和電流表的量程。都沒有發(fā)現(xiàn)問題。

老師：（分析、點(diǎn)撥、引導(dǎo)）根據(jù)全電路歐姆定律I= ，可得，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表的示數(shù)是要變化的。但是，若滑動(dòng)變阻器的阻值太小（通電阻絲比較），當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值變化時(shí)引起全電路的總電阻的變化就很小，則電流表示數(shù)變化就很微弱。怎么辦呢？

學(xué)生：換一個(gè)阻值大一點(diǎn)的滑動(dòng)變阻器?？吹搅嗣黠@的偏轉(zhuǎn)，問題解決，測(cè)出了電阻絲的阻值。

在遇到問題的時(shí)候，要讓學(xué)生自己先主動(dòng)思考，尋找原因。不能解決時(shí)，教師再通過分析、點(diǎn)撥、引導(dǎo)，為解決問題鋪設(shè)臺(tái)階，要時(shí)刻體現(xiàn)教學(xué)總是以學(xué)生為本的思想。

老師：請(qǐng)第一、第二、第三、第四組的同學(xué)到黑板上寫出結(jié)果。比較發(fā)現(xiàn)第一組與第三組的結(jié)果很接近，第二組與第四組的結(jié)果很接近。

學(xué)生（迫不及待）：誰(shuí)的正確？

教師：實(shí)驗(yàn)室提供的電阻絲的阻值與二、四組的測(cè)量值很接近。也就是說二、四組的測(cè)量方案可行喲。學(xué)生立即提出如下問題：

問題8：①為什么一、三組的結(jié)果與二、四組的結(jié)果相差較遠(yuǎn)？

②為什么一、三組的測(cè)量方案不行呢？

老師（分析、點(diǎn)撥、引導(dǎo)）：①一、三組的測(cè)量方案中，電壓表測(cè)量的是什么電壓？電流表測(cè)量的是什么電流？哪個(gè)表測(cè)量的是準(zhǔn)確值？

②二、四組的測(cè)量方案中，電壓表測(cè)量的是什么電壓？電流表測(cè)量的是什么電流？哪個(gè)表測(cè)量的是準(zhǔn)確值？

學(xué)生：①一、三組的測(cè)量方案中，電壓表測(cè)量的是電阻絲與電流表串聯(lián)的總電壓，電流表測(cè)量的是電阻絲的電流，電流表測(cè)量的是準(zhǔn)確值。

②二、四組的測(cè)量方案中，電壓表測(cè)量的是電阻絲的電壓，電流表測(cè)量的是電阻絲與電壓表并聯(lián)的總電流，電壓表表測(cè)量的是準(zhǔn)確值。

老師（分析）：一、三組的測(cè)量方案中，由于電流表的內(nèi)阻與電阻絲的電阻相當(dāng)，電流表兩端的電壓太大，故測(cè)量結(jié)果差之甚遠(yuǎn)；二、四組的測(cè)量方案中，由于電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電阻絲的電阻，電壓表流過的電流很小，故測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值很接近。所以，二、四組的測(cè)量方案可行。

老師（拓展）：①一、三組的測(cè)量方案中的電壓表與安培表的連接方式，稱為安培表內(nèi)接法。

②二、四組的測(cè)量方案中的電壓表與安培表的連接方式，稱為安培表外接法。

③何時(shí)用安培表內(nèi)接法或外接法？

學(xué)生：（討論、交流、評(píng)價(jià)）。

教師：總結(jié)滑動(dòng)變阻器的連接方式（本節(jié)略）。

通過設(shè)置問題引發(fā)學(xué)生積極動(dòng)腦思考、交流，通過較深刻地分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。在活動(dòng)中突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，提升學(xué)生的嚴(yán)密的思維能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：“學(xué)習(xí)的過程不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)地接受知識(shí)，而是積極地建構(gòu)知識(shí)的過程?！边@一理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。因此，我們的教學(xué)過程不能把學(xué)生視為單純的知識(shí)的接受者，而更應(yīng)該看做是知識(shí)的探索者和發(fā)現(xiàn)者。創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)置問題、層層深入、引導(dǎo)學(xué)習(xí)，這樣才能真正促進(jìn)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，才能促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的有效開展。教師精心設(shè)計(jì)每一個(gè)問題，努力激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探究、主動(dòng)合作才是提高物理課堂效率的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃玲.改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式構(gòu)建物理有效課堂[J].物理教學(xué)探討，2014，（10）：31.

[2]馬曉堂.有效的提問與思維的培養(yǎng)[J].物理教學(xué)探討，2011，（6）：32.

[3]邵懷領(lǐng).課堂提問的有效性：標(biāo)準(zhǔn)、策略及觀察[J].教育科學(xué)，2009，（1）：38.

（欄目編輯 鄧 磊）