讓科學(xué)探究走進(jìn)高中物理課堂

蘇春鶯

【摘 要】實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在高中物理課堂上探究教學(xué)是從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、學(xué)習(xí)、探究，教師在實(shí)驗(yàn)中提問(wèn)、引導(dǎo)學(xué)生探究，通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生的探究思維和探究習(xí)慣，共同構(gòu)建科學(xué)高效的探究課堂。本文從《閉合電路歐姆定律》這節(jié)課出發(fā)，闡述科學(xué)探究在高中物理課堂中的應(yīng)用及意義。

【關(guān)鍵詞】物理;課堂教學(xué);科學(xué)探究

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2019）22-0086-02

物理學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)學(xué)科，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面提煉學(xué)科育人價(jià)值，提高學(xué)生核心素養(yǎng)水平[1]。而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的同時(shí)，也是讓學(xué)生提煉和升華物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式，及形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度。

如何在課堂中進(jìn)行高效的科學(xué)探究呢？本文從魯科版選修3-1第四章第1節(jié)《閉合電路歐姆定律》出發(fā)，闡述科學(xué)探究在高中物理課堂中的應(yīng)用及教師要把握的事項(xiàng)。

1? ?課前探究器材的準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)器材是科學(xué)探究的基礎(chǔ)，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的需要，提前進(jìn)行準(zhǔn)備。本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究需要用到自制可樂(lè)電池（塑料杯、銅片鋅片、可口可樂(lè)）、發(fā)光二極管、電阻箱、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、檸檬電池、稀硫酸電池、小燈泡等。

對(duì)于電源的認(rèn)識(shí)，學(xué)生既熟悉又陌生。電源電動(dòng)勢(shì)的概念雖然學(xué)生并不陌生，在生活中多有涉及，但學(xué)生對(duì)這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)卻可能存在不恰當(dāng)?shù)牡胤剑▽?duì)于電源的認(rèn)識(shí)也可能過(guò)于狹隘。故可在引入時(shí)采用水果電池的方式，打破學(xué)生對(duì)于傳統(tǒng)電池的刻板印象。采用檸檬作為電源讓二極管發(fā)光，讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)電源多樣性的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考電源的特性。

借助多媒體手段，采用FLASH課件進(jìn)行演示，通過(guò)同時(shí)展示電路中電子運(yùn)動(dòng)和人在高低處運(yùn)動(dòng)對(duì)比，讓學(xué)生容易理解了電源的作用是通過(guò)非靜電力做功讓正電荷從電源負(fù)極運(yùn)動(dòng)到正極，實(shí)現(xiàn)把其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能，保證給用電器提供持續(xù)的電壓，讓用電器持續(xù)工作。

展示生活中的電池，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)不同種類的電池電動(dòng)勢(shì)不同，并讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行小制作。材料：塑料杯，可口可樂(lè)，發(fā)光二極管，銅片鋅片，導(dǎo)線。學(xué)生在沉浸于動(dòng)手制作電源的樂(lè)趣時(shí)，感慨可樂(lè)也能發(fā)電，進(jìn)一步加深對(duì)電源的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。

2? ?探究過(guò)程問(wèn)題的設(shè)計(jì)

學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)前，教師設(shè)計(jì)關(guān)鍵的問(wèn)題，可以有效引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，懂得在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察與記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師能夠提出關(guān)鍵的問(wèn)題或引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想并提出問(wèn)題，是物理課堂有效科學(xué)探究的關(guān)鍵。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)思考如何通過(guò)問(wèn)題的設(shè)置，啟發(fā)學(xué)生的思維，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在解決問(wèn)題的同時(shí)，分析得出物理規(guī)律。

如在本節(jié)課中學(xué)生動(dòng)手制作了可樂(lè)電源，并使得發(fā)光二極管發(fā)光（如圖1）。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電源進(jìn)行探究。器材：可樂(lè)電源、稀硫酸電源、電壓表、小燈泡、導(dǎo)線若干。教師提出問(wèn)題：可樂(lè)電源與稀硫酸電源電動(dòng)勢(shì)哪個(gè)更大，能不能使得額定電壓為2.5V的小燈泡發(fā)光呢？學(xué)生得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用電壓表測(cè)量可樂(lè)電池電壓為2.9V，稀硫酸電池電壓為2.3V，稀硫酸電池使得小燈泡發(fā)光，而電壓更大的可樂(lè)電池不能使小燈泡發(fā)光。提問(wèn)：小燈泡不能發(fā)光的原因，小燈泡燒壞了？讓學(xué)生將小燈泡重新與稀硫酸電源串聯(lián)，小燈泡又發(fā)光了。教師設(shè)置問(wèn)題：可樂(lè)電池不能使小燈泡發(fā)光的原因？進(jìn)行引導(dǎo)：小燈泡電壓越大，電流越大，燈就越亮。小燈泡“丟失”了的電壓哪去了呢？

引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：尋找小燈泡“丟失”了的電壓。器材：可樂(lè)電池，電壓表，電流表，電阻箱。提問(wèn)：電阻箱電阻減小時(shí)，電路中電壓和電流有變化嗎？學(xué)生觀察現(xiàn)象：電阻箱電阻減小時(shí)，電壓表讀數(shù)U減小，電流表讀數(shù)I增大。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析：與歐姆定律是否沖突？從而引導(dǎo)學(xué)生分析得到：電源對(duì)電流也有阻礙作用，其本身有電阻，稱電源的內(nèi)電阻（如圖2）。

3? ?探究現(xiàn)象的分析

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象，通過(guò)教師的引導(dǎo)進(jìn)行分析，學(xué)生在思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理規(guī)律的同時(shí)，物理思維得到了訓(xùn)練，并很好地培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)生對(duì)于自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)所得規(guī)律的分析，對(duì)于思維的沖擊更大，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握更加深刻。

在本節(jié)課中，分析電動(dòng)勢(shì)更大的可樂(lè)電池?zé)o法使小燈泡發(fā)光的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生回顧初中所學(xué)的歐姆定律，從而學(xué)生猜想到小燈泡所分到的電壓并不是電源的電動(dòng)勢(shì)，從而引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)實(shí)驗(yàn)探究（如圖3）。在探究電源的內(nèi)電壓和外電壓的特點(diǎn)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生改變電阻箱電阻，記錄兩個(gè)電壓表的讀數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出電源的內(nèi)外電壓之和為定值的規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出閉合電路歐姆定律，重新進(jìn)行可樂(lè)電池實(shí)驗(yàn)，揭秘可樂(lè)電池不能使小燈泡發(fā)光的原因：可樂(lè)電池內(nèi)阻很大。引導(dǎo)學(xué)生將可樂(lè)電池電壓和電流變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖，觀察規(guī)律，讓學(xué)生思考如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)較為準(zhǔn)確的測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

《閉合電路歐姆定律》這一節(jié)課通過(guò)學(xué)生探究，使得學(xué)生對(duì)于電源、電動(dòng)勢(shì)的概念有深刻的理解，電源內(nèi)阻概念的接受也就水到渠成，并深刻體會(huì)了直接接到電源兩端的電壓表只是測(cè)量電源的路端電壓，而不是測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)等教學(xué)難點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究課，讓學(xué)生在動(dòng)手和觀察中進(jìn)行思考，在接受新知識(shí)時(shí)，不斷完善自己的知識(shí)體系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)真切的感受物理規(guī)律的美。實(shí)驗(yàn)是物理科學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理概念、物理規(guī)律、物理原理的來(lái)源，是檢驗(yàn)物理學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)可以使復(fù)雜的概念、規(guī)律直觀化，便于重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)，還可以節(jié)約課時(shí)，活躍課堂，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思維，引起學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到事半功倍的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2017.