習(xí)題探究教學(xué)策略
——《恒定電流》

吳敏海

(浙江省湖州市南潯中學(xué) 313009)

物理習(xí)題是物理教科書的重要組成部分，更是物理教學(xué)中組織學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐活動的一種重要形式.但傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)存在重知識輕過程，教師一張嘴講到底，一支粉筆板書到底，學(xué)生充當(dāng)知識容器的局面.如何在習(xí)題教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主體性，促進(jìn)學(xué)生的積極思維，適應(yīng)每個學(xué)生的發(fā)展，成為擺在教師面前的重大課題.筆者在《恒定電流》章節(jié)的習(xí)題教學(xué)中嘗試了：建立假說—理論驗(yàn)證、類比拓展—總結(jié)討論、遞進(jìn)分析—循序漸進(jìn)等探究教學(xué)策略，能有效地引導(dǎo)學(xué)生積極、主動、有意義地重組整合原有物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)，構(gòu)建一個良好的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu).

一、建立假說—理論驗(yàn)證探究教學(xué)策略

問題提出兩個電阻并聯(lián)后的總電阻與各個分電阻的大小關(guān)系如何?

建立假說在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過相互討論，自己建立假說.

學(xué)生A：兩個電阻并聯(lián)后，總電阻R總小于任一個分電阻,即R總

學(xué)生B：兩個電阻并聯(lián)后其總電阻減小.因?yàn)榧依锏挠秒娖鞫际遣⒙?lián)，同時使用兩個用電器時，電能表走得快些，這表明兩個用電器并聯(lián)后，電路的總電流變大了.因?yàn)殡娐返目傠妷翰蛔儯娏髯兇髣t表明電路的總電阻變小了.

……

檢驗(yàn)假說教師對學(xué)生的猜測進(jìn)行評價，并對學(xué)生的探究方向進(jìn)行引導(dǎo).

教師：大家的猜測都有一定的道理，但缺乏足夠的證據(jù).我們需要更充分的理由和更可靠的證據(jù)，同時也希望得到更精確的結(jié)論.如果我們能夠推導(dǎo)出并聯(lián)電路總電阻與兩個分電阻的關(guān)系式，這個問題就迎刃而解了.

得出結(jié)論教師：利用我們所推導(dǎo)的關(guān)系式，怎樣比較R總與R1，R2之間的大小關(guān)系？

學(xué)生：由上述關(guān)系式可得：

點(diǎn)評：上述過程雖然沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，但學(xué)生同樣經(jīng)歷了提出問題、建立假說、檢驗(yàn)假說、得到結(jié)論等過程，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生始終處于自主探究和積極思考之中，這樣的學(xué)習(xí)也屬于探究式學(xué)習(xí)的范疇.

二、類比拓展—總結(jié)討論探究教學(xué)策略

問題提出如圖1所示，若燈炮

圖1

電阻為RL=200Ω，滑動變阻器最大電阻為Rx=50Ω，分析通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，流過燈泡中的電流變化范圍？

類比探究教師預(yù)先設(shè)計(jì)教學(xué)類比表格，要求學(xué)生討論總結(jié).

限流連接分壓連接圖2圖3負(fù)載(燈)L上的電壓UL范圍≤UL≤≤UL≤變化特點(diǎn)P從a→b中UL隨RxP從a→b中UL隨Rx負(fù)載(燈)L上的電流IL范圍≤IL≤≤IL≤變化特點(diǎn)P從a→b中IL隨RxP從a→b中IL隨Rx滑動變阻器中的電流Ix變化特點(diǎn)Ix與燈L的電流總有.1.與燈并聯(lián)部分電阻Rx中的電流Ix;2. Rx=R/2時,Ix= Imin=;3. P從a→b中Ix先后.滑動變阻器的滑動觸頭P在電路中開始的位置電路消耗的總功率

點(diǎn)評在對滑動變阻器實(shí)物觀察認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過“類比”，即對滑動變阻器的限流(如圖2)和分壓(如圖3)兩種連接方法進(jìn)行比較，激活學(xué)生的思維，構(gòu)建認(rèn)識結(jié)構(gòu).

拓展問題問題1：畫出伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的電路圖.

問題2：為了測定一個“6V 3W”的小燈泡在不同電壓下的功率，所給實(shí)驗(yàn)器材有：燈泡“6V 3W”、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線等.測量時要求燈泡兩端電壓從0開始調(diào)節(jié)，測得多組數(shù)據(jù)，請畫出電路圖.

問題3：有一待測電阻Rx(阻值在20kΩ左右)，欲用伏安法測其電阻，所給器材有：電源(3Vr=0.1Ω)、電流表(100μA 5Ω)、電壓表(3V 100kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關(guān)及導(dǎo)線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

問題4：伏安法測電阻所給器材有：待測電阻Rx(100Ω左右)、電源(6V 內(nèi)阻不計(jì))、毫安表(10 mA 50Ω)、電壓表(3 V 5kΩ)、滑動變阻器(0～15 Ω 1 A)、開關(guān)及導(dǎo)線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

點(diǎn)評通過問題1，使學(xué)生認(rèn)識到，在沒有具體要求的情況下，滑動變阻器的連接首選限流方式，因?yàn)檫@種電路連接簡單、能耗小.通過問題2、3、4，使學(xué)生明確在下列情況下應(yīng)該選擇分壓連接方式：1.實(shí)驗(yàn)中負(fù)載的電壓(或電流)要求從0開始調(diào)節(jié)的；2.負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的阻值(如問題3中，Rx=20 kΩ，而滑動變阻器只有10 Ω)；3.電表量程或負(fù)載的額定值較小，限流連接時，將使電路的實(shí)際值大于其量程或額定值時(如問題4中滑動變阻器用于限流時，即使滑動變阻器的阻值全部在電路中，電路中的電流已達(dá)36 mA，而毫安表的量程只有10 mA).

注：伏安法測電阻中電流表的內(nèi)、外接法也可采用上述教學(xué)策略.

實(shí)施類比拓展探究教學(xué)，使原本條框式知識內(nèi)容，通過分解對比，學(xué)生自主體驗(yàn)和討論中獲得，將原有的枯燥乏味的知識結(jié)構(gòu)，通過“頭腦風(fēng)暴”式的探究環(huán)節(jié)中，自主構(gòu)建.充分體現(xiàn)出探究教學(xué)的理念.

三、遞進(jìn)分析—循序漸進(jìn)探究教學(xué)策略

問題提出問題1：一個標(biāo)有“12 V 6 W”的小燈泡，求正常工作時通過小燈泡的電流和小燈泡電阻.若將此燈泡接在6 V的電源上，它的實(shí)際功率是多少？

問題2：額定電壓為6 V的小燈泡L與10Ω的定值電阻R串聯(lián)后，接在10 V的電源上，燈泡正常工作.求燈泡的額定功率.

變式遞進(jìn)1.兩個都標(biāo)有“PZ220-100”的燈泡A、B，串聯(lián)后接在電路M、N兩點(diǎn)之間.為了使兩個燈泡都能安全使用，M、N兩點(diǎn)間的電壓最大值為多少？兩個燈泡的實(shí)際電功率之和為多少？若并聯(lián)連接，情況又是如何？(設(shè)燈泡的電阻恒定)

變式2：兩個分別標(biāo)有“PZ220-60”和“PZ220-15”的燈泡A、B，串聯(lián)后接在電路M、N兩點(diǎn)之間.為了使兩個燈泡都能安全使用，M、N兩點(diǎn)間的電壓最大值為多少？兩個燈泡的實(shí)際電功率分別為多少？若并聯(lián)連接，情況又是如何？(設(shè)燈泡的電阻恒定)

變式3：兩個分別標(biāo)有“PZ220-60”和“PZ110-60”的燈泡A、B，串聯(lián)后接在電路M、N兩點(diǎn)之間.兩個燈泡都能安全使用，比較A、B燈泡的發(fā)光亮度？若并聯(lián)連接，情況又是如何？(設(shè)燈泡的電阻恒定)

點(diǎn)評教師在教學(xué)中，把典型的例題按其物理過程和物理思想的有機(jī)構(gòu)成，采用變式手段，分解成過程單一、思維清晰、方法明了的幾個簡單題目，再進(jìn)行獨(dú)立而有機(jī)的解答，讓學(xué)生逐步地由低到高、由外到內(nèi)、由淺到深、由易到難，真正感悟答案之外的物體過程和物理思想實(shí)質(zhì)，最終將典型的例題的綜合性與復(fù)雜性化于“無形”之中.在本案例中，先復(fù)習(xí)鞏固部分電路歐姆定律、額定功率、實(shí)際功率的知識；在額定與實(shí)際功率比較應(yīng)用階段，先解決兩個相同燈泡的串聯(lián)問題，再逐漸深入到并聯(lián)問題；先分析單個研究對象的情況，再分析多個燈泡在電路中的混聯(lián)問題.教學(xué)過程呈現(xiàn)出層次性、交互性、探究性，促進(jìn)知識螺旋遞進(jìn).這就會使習(xí)題教學(xué)起到事半功倍的效果.

高中物理習(xí)題探究教學(xué)策略將有利于打破教育學(xué)中長期固守的“教師講解灌輸，學(xué)生呆讀死記”的陳舊模式，有助于提高師生的教育理論素養(yǎng)和教育實(shí)踐能力，增強(qiáng)師生對新課程改革的適應(yīng)性.更是倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力，使獲得基礎(chǔ)知識與基本技能的過程同時成為學(xué)會學(xué)習(xí)的過程.