新課程物理互動式教學(xué)點(diǎn)滴體會

許森泉

【摘要】物理學(xué)科高考考察能力要求學(xué)生必須具備物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力。本文以《實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析》的活動教學(xué)設(shè)計為例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^融合傳統(tǒng)——現(xiàn)代多種教學(xué)手段，采用互動式教學(xué)模式，讓學(xué)生真實(shí)地感受和體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維，體現(xiàn)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理;互動式教學(xué);數(shù)據(jù)分析;教學(xué)設(shè)計

一、設(shè)計思想

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計旨在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力和數(shù)據(jù)分析能力，尤其是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力。

本節(jié)課選材來自人教版高二選修3-1第二章第10節(jié)的《實(shí)驗(yàn)：測定電源電動勢和內(nèi)阻》。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和新課程基本理念，本節(jié)課以教材實(shí)驗(yàn)為載體，區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過“微課”鞏固實(shí)驗(yàn)操作過程和注意事項(xiàng);通過EXCEL現(xiàn)場數(shù)據(jù)作圖分析操作;使用先學(xué)—后教—再學(xué)—再教的方法，論證實(shí)驗(yàn)電路并掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理、測量數(shù)據(jù)的處理方法;在學(xué)生親歷探究全過程中，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力和數(shù)據(jù)分析能力;使用視頻展示臺、互聯(lián)網(wǎng)和UMU互動平臺、EXCEL操作軟件和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合，以提高教學(xué)效率。

二、教學(xué)內(nèi)容

（一）教材所處的地位和作用

本實(shí)驗(yàn)是高中物理中一節(jié)比較綜合的電學(xué)實(shí)驗(yàn)之一。它既能鞏固閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，也能為后續(xù)課程交流電源及遠(yuǎn)距離輸電的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，同時也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的重要途徑。該實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與我們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)和社會發(fā)展有著密切的聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)這部分有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更靈活地運(yùn)用閉合電路歐姆定律，強(qiáng)化電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，還可以熟悉用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。因此，本節(jié)課教學(xué)的目的不只是教給學(xué)生實(shí)驗(yàn)測量的方法，更重要的是要通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力。

（二）觀《課程標(biāo)準(zhǔn)》《考試大綱》

《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動勢和內(nèi)阻》的新課程標(biāo)準(zhǔn)要求：通過探究電源兩端電壓與電流的關(guān)系，體會圖像法在研究物理問題中的作用。在高考考綱中與“理解”和“應(yīng)用”相當(dāng)，根據(jù)考核目標(biāo)與要求第4.應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力和第5.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ?，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力勢在必行。

三、學(xué)生學(xué)情

（一）知識基礎(chǔ)

①了解了閉合電路歐姆定律，會利用該定律列式求解相關(guān)問題;

②熟悉實(shí)驗(yàn)操作流程，能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作;

（二）知識障礙

①處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力較弱;

②對數(shù)據(jù)圖像中直線的斜率、截距代表某種含義的數(shù)學(xué)方法不能很好的運(yùn)用。

（三）學(xué)習(xí)能力

①能夠初步地、獨(dú)立發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在聯(lián)系和一般規(guī)律;

②具有初步的概括歸納總結(jié)能力、邏輯推理能力、綜合分析能力。

四、教學(xué)目標(biāo)確立

根據(jù)學(xué)生學(xué)情結(jié)合教材內(nèi)容分析，確定以下教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識與技能

①應(yīng)用閉合電路歐姆定律理解實(shí)驗(yàn)的探究過程;

②掌握運(yùn)用用數(shù)學(xué)方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的技巧。

（二）過程與方法

①體驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)探究中獲取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法;

②能利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U-I圖像，并得出被測電池的電動勢和內(nèi)阻。

（三）情感態(tài)度價值觀

培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和操作能力，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)的興趣。

（五）教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

難點(diǎn)：如何尋找物理量之間的線性關(guān)系。

五、教法學(xué)法分析

（一）教學(xué)手段

在學(xué)生親歷探究全過程中，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力和數(shù)據(jù)分析能力;使用視頻展示臺、互聯(lián)網(wǎng)、EXCEL操作軟件和UMU互動平臺，以提高教學(xué)效率。

（二）教學(xué)方法

根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和新課程基本理念，本節(jié)課以教材實(shí)驗(yàn)為載體，通過學(xué)案復(fù)習(xí)鞏固電池電動勢、內(nèi)阻的相關(guān)知識，通過“微課”鞏固實(shí)驗(yàn)操作過程和注意事項(xiàng);使用“先學(xué)—后教—再學(xué)—再教”的方法，論證實(shí)驗(yàn)電路并掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理、測量數(shù)據(jù)的處理方法。

（三）學(xué)法指導(dǎo)

根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前學(xué)生知識的局限性，為使學(xué)生愛學(xué)、會學(xué)、學(xué)好，本節(jié)課主要使用領(lǐng)悟式指導(dǎo)法和遷移式指導(dǎo)法

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在授課時不直接拋出結(jié)論，而是介紹物理關(guān)系式中關(guān)于自變量與因變量的關(guān)系，多讓學(xué)生自悟?qū)W法，引導(dǎo)學(xué)生按照所介紹的數(shù)學(xué)方法，通過頓悟，給學(xué)生點(diǎn)燃靈感的火花，讓他們盡可能多的去發(fā)現(xiàn)和總結(jié)，從數(shù)學(xué)遷移到物理上。

六、教學(xué)過程設(shè)計

（一）教學(xué)流程圖

微課復(fù)習(xí)引入→小組設(shè)計電路→交流討論→數(shù)據(jù)代數(shù)分析→U-I函數(shù)圖象→學(xué)習(xí)合作探究→電腦數(shù)據(jù)處理→獲取結(jié)果→數(shù)學(xué)方法提煉→學(xué)習(xí)探究→課后延伸→總結(jié)鞏固。

（二）教學(xué)過程設(shè)計

導(dǎo)入設(shè)計：

本節(jié)課之前學(xué)生已完成分組實(shí)驗(yàn)，因此課堂的引入從學(xué)生觀看微課《實(shí)驗(yàn)操作視頻》開始，完成學(xué)案【溫故而知新】：在上一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中，你采用的是那種連接方式？請完成實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖。通過UMU互動平臺實(shí)時投影學(xué)生的復(fù)習(xí)情況。

此環(huán)節(jié)的目的在于強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作過程的注意事項(xiàng)，采用自主修復(fù)的方式可以避免對實(shí)驗(yàn)操作流程的重復(fù)講解，事半功倍。

新課教學(xué)：

1.分組討論該實(shí)驗(yàn)的不同設(shè)計方案

通過UMU平臺對比兩組同學(xué)不同的設(shè)計方案，分別請兩位同學(xué)交流不同的實(shí)驗(yàn)方法，教師引導(dǎo)和補(bǔ)充。

此環(huán)節(jié)目的在于引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計原理的核心公式：伏安法E=U+Ir、安阻法E=IR+Ir、伏阻法E=U+? ?·r。通過觀察、聆聽別人的設(shè)計思路，讓學(xué)生自己有更多領(lǐng)悟。

2.以伏安法為例對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的探討【合作探究】

引導(dǎo)學(xué)生從交流中獲取第一種數(shù)據(jù)處理方法：代數(shù)法。

學(xué)生動筆計算

E=U1+IIr

E=U2+I2r

通過UMU平臺實(shí)時展示學(xué)生計算結(jié)果

E=? ? ? ? ? ? ? ? 和r=? ? ? ? ? ?。

引導(dǎo)學(xué)生思考，代數(shù)法這種方法有什么不足之處？

得出答案：計算量較大且無法剔除錯誤數(shù)據(jù)，可能具有比較大的偶然誤差。

此環(huán)節(jié)目的在于引導(dǎo)學(xué)生從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理方式中發(fā)現(xiàn)不足之處，為下一步圖像法的教學(xué)做鋪墊。

3.思維方法升級

鑒于代數(shù)法的不足之處，你有沒有更能減小誤差的處理方法？引導(dǎo)學(xué)生從錯誤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的剔除入手。

學(xué)生思考后回答：圖像法。學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案中的圖像法部分，并思考，怎樣在圖像中找到電池的電動勢和內(nèi)阻？你有什么依據(jù)嗎？

教師提煉分析：如果將實(shí)驗(yàn)原理公式適當(dāng)變形，建立路端電壓與電流函數(shù)關(guān)系：U=E-Ir，電流是自變量，路端電壓是因變量，且能多次測量。由于E和r是定值，因此，路端電壓U與電路中的I是線性函數(shù)關(guān)系。如果建立U-I圖像，將得到一條直線，其縱坐標(biāo)的交點(diǎn)即為電源電動勢，直線的斜率就是電源的內(nèi)阻。

引導(dǎo)學(xué)生回答縱截距表示電動勢，斜率的大小表示內(nèi)阻。

教師采用EXCEL軟件進(jìn)行作圖講解。

引導(dǎo)學(xué)生思考：通過以上分析，你學(xué)到了什么物理數(shù)學(xué)方法？

此環(huán)節(jié)采用領(lǐng)悟式指導(dǎo)法，教師使用EXCEL軟件進(jìn)行現(xiàn)場作圖和數(shù)據(jù)剔除，得到較為準(zhǔn)確的圖象圖形，并利用EXCEL的顯示函數(shù)公式功能（如圖所示），最終獲得縱截距和斜率的數(shù)值。

此環(huán)節(jié)的目的一、學(xué)習(xí)作圖的方法和技巧。目的二、體會圖像法的數(shù)學(xué)依據(jù)，即函數(shù)關(guān)系。

E=U+Ir→U=-r·I+E→y=-k·x+b

引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟物理數(shù)學(xué)方法的精髓，為下一步教學(xué)“方法遷移”做鋪墊。

4.分組對安阻法、伏阻法的圖像分析進(jìn)行分組探討

對于另外兩種實(shí)驗(yàn)測量方法，學(xué)生思考是否也可以同樣從實(shí)驗(yàn)原理核心公式獲得對應(yīng)的線性關(guān)系，完成【學(xué)以致用】部分。

該環(huán)節(jié)考慮到學(xué)生技能的差異性，因此，將學(xué)案中的圖像坐標(biāo)物理量已經(jīng)標(biāo)出，降低了探究難度。并提醒：實(shí)在有困難可以參考一下周圍同學(xué)，也可以向老師提問。

此環(huán)節(jié)采用的是遷移式指導(dǎo)法，是本節(jié)課教學(xué)的難點(diǎn)所在，教師既要充分照顧學(xué)困生給出一定的提醒和幫助，又要讓學(xué)優(yōu)生必須經(jīng)過一定思考之后方能得到正確答案。目的在于引導(dǎo)學(xué)生將前面環(huán)節(jié)中領(lǐng)悟到的物理數(shù)學(xué)方法遷移到分析其他實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，思想方法得到升華。

5.分享實(shí)驗(yàn)成果

利用視屏展示臺或UMU平臺請兩個組進(jìn)行交流。展示學(xué)生探究成果，例如安阻法：

=? ? ·R+? ? ?對應(yīng)線性圖像圖? ? ?-R;

伏阻法：? ? =? ? ·? ? +? ? 對應(yīng)線性圖像? ?-? ? 圖，教師進(jìn)行適時點(diǎn)評。

此環(huán)節(jié)目的在于鞏固如何使用物理數(shù)學(xué)方法，并適時對學(xué)困生和學(xué)優(yōu)生進(jìn)行進(jìn)一步的指導(dǎo)和鼓勵，為后續(xù)課程做鋪墊。

6.作業(yè)強(qiáng)化練習(xí)

R（Ω） 95 75 55 45 35 25

I（mA） 15 18.7 24.8 29.5 36 48

IR（V） 1.42 1.4 1.36 1.33 1.26 1.2

例.某同學(xué)采用安阻法對電池的電動勢和內(nèi)阻進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表格所示，試分析該電池的電動勢和內(nèi)阻。

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題目要求的，體會方法的實(shí)際應(yīng)用。

7.歸納總結(jié)

1.通過今天的學(xué)習(xí)，同學(xué)們學(xué)習(xí)了分析測量電源電動勢實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，親歷了探究的過程，相信同學(xué)們應(yīng)該初步掌握了如何使用物理數(shù)學(xué)方法。

2.物理數(shù)學(xué)方法是考綱要求必須掌握的技能之一，同學(xué)們今后還可以深入研究。課后，大家還可以嘗試著通過圖像對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析，這也是下一節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

此環(huán)節(jié)的目的在于鞏固強(qiáng)調(diào)本節(jié)課知識的重要性，更重要的是鼓勵和鞭策學(xué)生課后要繼續(xù)不間斷進(jìn)行探索和研究，真正做到學(xué)以致用。

8.板書設(shè)計

1.實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路歐姆定律

2.實(shí)驗(yàn)方法：

①伏安法E=U+Ir;

②安阻法E=IR+Ir;

③伏阻法E=U+? ? ·r

3.數(shù)據(jù)處理：代數(shù)法、圖像法

七、教學(xué)效果評價

本節(jié)課教學(xué)的核心內(nèi)容是“數(shù)學(xué)方法在物理問題中的應(yīng)用”，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和新課程基本理念，使用“先學(xué)—后教—再學(xué)—再教”的方法，讓學(xué)生更直觀、更真實(shí)地體驗(yàn)到規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，而不是將公式死記硬背。

在傳統(tǒng)教學(xué)手段的基礎(chǔ)上通過網(wǎng)絡(luò)、使用視頻展示平臺、UMU互動系統(tǒng)和EXCEL等多種現(xiàn)代多媒體輔助手段，有效提高教學(xué)的實(shí)效性。尤其使用UMU互動系統(tǒng)，可以實(shí)時接收反饋信息并及時處理，使用EXCEl處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法可以讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程變得直觀。

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（責(zé)任編輯：張曉東）