創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器，助力初中物理教學(xué)效率提升

在初中物理教學(xué)中，歐姆定律無疑是電學(xué)部分的一顆璀璨明珠，是電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。九年級(jí)學(xué)生喜歡動(dòng)手實(shí)踐和探索未知，但在理解抽象的電學(xué)概念和規(guī)律時(shí)仍面臨挑戰(zhàn)。教材中對(duì)歐姆定律的闡述通常較為理論化，學(xué)生在理解過程中容易感到枯燥和抽象。所以這一電學(xué)內(nèi)容既充滿了魅力又頗具挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器在實(shí)際的教學(xué)過程中往往暴露出諸多問題，如操作不夠簡便、現(xiàn)象不夠清晰直觀等。因此，創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器，為初中物理教學(xué)開辟了新路徑。

一、師生共同創(chuàng)新歐姆定律實(shí)驗(yàn)器

在課堂教學(xué)中，教師可以采用師生共同創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器的策略，開啟主動(dòng)學(xué)習(xí)之門。學(xué)生不再是旁觀者，而是參與者，親手制作實(shí)驗(yàn)器讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿期待，從而主動(dòng)探索歐姆定律。下面是師生共同創(chuàng)新歐姆定律實(shí)驗(yàn)器的過程。

（一）激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

在課堂上，教師以生動(dòng)有趣的方式引入歐姆定律，如講述科學(xué)家發(fā)現(xiàn)歐姆定律的故事，引發(fā)學(xué)生的好奇心，在展示傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考其不足之處，然后，通過“我們能不能自己動(dòng)手制作一個(gè)實(shí)驗(yàn)器，來更好地理解歐姆定律呢？”這個(gè)問題再次引導(dǎo)學(xué)生思考和討論。這種方式能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，讓他們積極參與到實(shí)驗(yàn)器的制作中。

（二）組織分組討論

教師將學(xué)生分成小組，讓他們圍繞“如何制作歐姆定律實(shí)驗(yàn)器”這個(gè)問題進(jìn)行討論。通過小組討論，學(xué)生可以集思廣益，共同設(shè)計(jì)出一個(gè)初步的實(shí)驗(yàn)方案。

師：現(xiàn)在，我們分成幾個(gè)小組。小組的任務(wù)是一起討論怎么制作一個(gè)歐姆定律實(shí)驗(yàn)器。大家可以盡情發(fā)揮想象，把你們的好點(diǎn)子都拿出來分享。

學(xué)生迅速分組，熱烈地討論起來。

小組1：我們組可以用一些生活中常見的物品來做實(shí)驗(yàn)器材，如舊電池、電線、小燈泡。

小組2：我們組想做一個(gè)可以方便調(diào)節(jié)電阻大小的裝置。

小組3：我們組覺得可以用一些發(fā)光二極管，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更酷炫。

（三）教師指導(dǎo)優(yōu)化

在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)先肯定學(xué)生的創(chuàng)意和努力，然后從物理原理、實(shí)驗(yàn)方法、安全等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析和改進(jìn)，并建議學(xué)生采用簡單易行的方法進(jìn)行制作，以便于操作和觀察。同時(shí)，教師應(yīng)提醒學(xué)生注意用電安全，避免發(fā)生意外事故。

師：好啦，現(xiàn)在各小組匯報(bào)一下你們的討論結(jié)果。

（各小組依次匯報(bào)）

師：小組1，用生活中的物品是個(gè)很有創(chuàng)意的想法，但要注意這些物品的安全性。小組2，調(diào)節(jié)電阻的裝置具體可以怎么做呢？再深入想想。小組3，發(fā)光二極管確實(shí)能讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，但要考慮怎么和歐姆定律的原理更好地結(jié)合起來。

在教師的引導(dǎo)下，各小組進(jìn)一步完善自己的方案。

（四）共同制作實(shí)驗(yàn)器

在確定了實(shí)驗(yàn)方案后，教師組織學(xué)生一起動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器。

師：現(xiàn)在我們的方案已經(jīng)越來越完善了。接下來，我們就一起動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器吧。在制作過程中，大家要互相合作，注意安全。

學(xué)生迫不及待地開始制作實(shí)驗(yàn)器。

生：老師，這個(gè)電線連接得對(duì)嗎？

師：來，我們一起看看。電線的連接要注意正負(fù)極，這樣才不會(huì)出錯(cuò)。

生：老師，我們的發(fā)光二極管怎么不亮呢？

師：檢查一下電路是不是連接正確，電阻的大小是不是合適。

經(jīng)過大家的共同努力，一個(gè)個(gè)獨(dú)特的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器制作完成。

師生總結(jié)自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器的詳細(xì)描述：

電源部分：采用干電池組，提供穩(wěn)定的電壓輸出。

電阻部分：準(zhǔn)備了多個(gè)不同阻值的定值電阻，可以通過開關(guān)進(jìn)行切換，方便改變電阻值。同時(shí)，還使用了滑動(dòng)變阻器，以便更精確地調(diào)節(jié)電阻。

測(cè)量部分：電流表和電壓表。這些儀表的精度較高，可以準(zhǔn)確地顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

顯示部分：為了讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀，我們還加入了一些發(fā)光二極管。它的亮度變化可以直觀地反映電流的大小。

控制部分：包括開關(guān)和導(dǎo)線，用于控制電路的通斷和連接。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)器的制作過程并不復(fù)雜，使用了一些常見的材料，如木板、塑料盒、電線等。首先，我們將各個(gè)部分固定在木板上，然后通過導(dǎo)線進(jìn)行連接，在連接過程中，要注意電路的正確性和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)短路等問題。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器，提升課堂教學(xué)質(zhì)量

傳統(tǒng)的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器往往需要通過復(fù)雜的電路連接和儀器操作才能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而自制的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器可以采用更直觀的方式展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。我們制作了一個(gè)簡單的電路模型，用發(fā)光二極管來表示電流的大小，用滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)電壓和電阻。如此一來，學(xué)生能夠極為清晰地觀察到電流、電壓和電阻之間的微妙關(guān)系。通過創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器，課堂教學(xué)煥發(fā)出全新的活力，教學(xué)過程變得更加生動(dòng)、直觀且充滿趣味，極大地提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量。這種教學(xué)方式緊緊圍繞學(xué)生展開，高度重視學(xué)生的參與和體驗(yàn)，促使學(xué)生在實(shí)踐中扎實(shí)學(xué)習(xí)，在探索中茁壯成長。教師在這個(gè)過程中充當(dāng)引導(dǎo)者的角色，巧妙地運(yùn)用提問、啟發(fā)、引導(dǎo)等方法，幫助學(xué)生理解歐姆定律的概念和原理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

師：同學(xué)們，我們一起創(chuàng)新自制了歐姆定律實(shí)驗(yàn)器，大家記得我們用了哪些材料嗎？

生：我們用了木板、塑料盒、電線，還有發(fā)光二極管和滑動(dòng)變阻器。

師：非常好。那我們?yōu)槭裁匆玫桨l(fā)光二極管呢？

生：是為了更直觀地表示電流的大小。

師：沒錯(cuò)。那我們現(xiàn)在來看看這個(gè)實(shí)驗(yàn)器是怎么工作的吧。當(dāng)我們調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變電阻或者電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生什么呢？

生：會(huì)看到發(fā)光二極管的亮度在變化。

師：是的，這就說明電流在變化。那大家想想，當(dāng)我們?cè)龃箅娮钑r(shí)，發(fā)光二極管會(huì)怎樣呢？

生：我覺得發(fā)光二極管會(huì)變暗。

師：為什么呢？

生：因?yàn)楦鶕?jù)歐姆定律，電阻增大，電流會(huì)減小，所以發(fā)光二極管就變暗了。

師：很好。那現(xiàn)在大家再分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，看看還能發(fā)現(xiàn)什么有趣的現(xiàn)象。

三、自制實(shí)驗(yàn)器，助力學(xué)生正確理解課時(shí)內(nèi)容

（一）實(shí)驗(yàn)前的引導(dǎo)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，教師首先明確實(shí)驗(yàn)的目的和要求，然后向?qū)W生介紹自制實(shí)驗(yàn)器的結(jié)構(gòu)和原理，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)器的制作方法和使用方法，并通過問題激發(fā)學(xué)生思考，為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行做好準(zhǔn)備。

師：同學(xué)們，今天我們要用自制的實(shí)驗(yàn)器來探索歐姆定律。大家知道我們這次實(shí)驗(yàn)的目的是什么嗎？

生：理解電流、電壓和電阻的關(guān)系。

師：非常正確。那我們的要求呢？

生：認(rèn)真觀察、積極思考、準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)。

師：很好?，F(xiàn)在來看看我們的自制實(shí)驗(yàn)器。它主要由一些常見材料組成，如電線、二極管、電阻等。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了讓我們能更直觀地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。它的原理就是歐姆定律，當(dāng)我們改變電阻時(shí)，電流和電壓也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。大家想想，為什么會(huì)這樣呢？

生：因?yàn)闅W姆定律中電流等于電壓除以電阻。

師：非常棒。那帶著這些思考，我們準(zhǔn)備開始實(shí)驗(yàn)吧。

（二）實(shí)驗(yàn)過程中的指導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)觀察學(xué)生的操作，引導(dǎo)學(xué)生正確連接電路，調(diào)節(jié)電壓和電阻，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和疑惑，引導(dǎo)他們分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，加深他們對(duì)歐姆定律的理解。

師：現(xiàn)在大家以小組開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。大家在連接電路的時(shí)候一定要注意正負(fù)極，不要接錯(cuò)；在操作時(shí)要注意安全，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)我們改變電阻的時(shí)候，大家要注意看發(fā)光二極管的亮度變化，并且把數(shù)據(jù)記錄下來。

生：老師，我發(fā)現(xiàn)電阻增大的時(shí)候，電流變小了，發(fā)光二極管也變暗了。

師：非常好，你觀察得很仔細(xì)。繼續(xù)保持這樣的觀察和記錄。

（三）實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師組織學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖表，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，強(qiáng)化對(duì)歐姆定律的認(rèn)知。

師：實(shí)驗(yàn)結(jié)束了，我們分析一下大家記錄的數(shù)據(jù)。大家說說，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析我們學(xué)到了什么？

生：老師，我發(fā)現(xiàn)電壓增大，電流也增大；電阻增大，電流減小。

師：非常正確。這就驗(yàn)證了歐姆定律。大家回顧一下實(shí)驗(yàn)過程，有沒有什么成功的經(jīng)驗(yàn)或者不足之處呢？

生：老師，我覺得我們?cè)谶B接電路的時(shí)候要更加仔細(xì)，不然很容易出錯(cuò)。

生：我覺得記錄數(shù)據(jù)的時(shí)候要更準(zhǔn)確一些。

師：大家總結(jié)得都很好。通過這次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)歐姆定律有了更深刻的理解。希望大家在以后的學(xué)習(xí)中也能像這次一樣，認(rèn)真觀察、積極思考。

（四）引導(dǎo)深入思考

在總結(jié)實(shí)驗(yàn)后，教師可以設(shè)計(jì)以下問題引導(dǎo)學(xué)生深入思考?xì)W姆定律，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用歐姆定律分析和解決實(shí)際問題：

1.如果我們繼續(xù)增大電阻，電流會(huì)一直按照同樣的規(guī)律變化嗎？為什么？

2.在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)光二極管的亮度變化與電流的關(guān)系非常直觀，那么發(fā)光二極管的亮度變化除了受電流影響，還會(huì)受哪些因素影響呢？

3.根據(jù)歐姆定律，當(dāng)電壓為零的時(shí)候，電流會(huì)是多少呢？這說明了什么？

4.如果一個(gè)電路中的電阻突然變小，為了保持電流不變，可以采取哪些措施呢？

5.歐姆定律在我們?nèi)粘Ｉ钪杏心男┚唧w的應(yīng)用實(shí)例呢？

6.在實(shí)驗(yàn)過程中，有沒有哪些數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常？分析一下可能是什么原因?qū)е碌摹?/p>

7.如果我們改變實(shí)驗(yàn)器中的電源類型，對(duì)歐姆定律的驗(yàn)證會(huì)有影響嗎？為什么？

8.從歐姆定律的角度出發(fā)，如何解釋為什么有些電器在電壓不穩(wěn)定的情況下容易損壞？

四、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器，幫助學(xué)生學(xué)以致用

學(xué)習(xí)的最終目的是致用。創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器在幫助學(xué)生學(xué)以致用方面起到了顯著作用。首先，自制實(shí)驗(yàn)器能使學(xué)生更深入地理解歐姆定律的概念和原理，通過親自參與制作過程，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器的結(jié)構(gòu)和功能有了更直觀的認(rèn)識(shí)，從而更好地掌握了歐姆定律的內(nèi)涵。其次，教師利用自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器設(shè)計(jì)實(shí)際問題和開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到快樂和成就感，并將所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)際行動(dòng)，提升解決問題的能力。

（一）設(shè)計(jì)實(shí)際問題

師：同學(xué)們，為了幫助大家更好地學(xué)以致用，我們先來思考一些實(shí)際問題。如果一個(gè)電路中電源電壓為9 V，電阻為15 Ω，那么通過這個(gè)電阻的電流是多少呢？大家運(yùn)用歐姆定律來分析和解決這個(gè)問題。

生：老師，根據(jù)歐姆定律公式I=■，電流I=■=0.6 A。

師：非常好?，F(xiàn)在我們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際問題，如我們要為一個(gè)小風(fēng)扇設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)速器，應(yīng)該怎么做呢？大家可以用我們自制的實(shí)驗(yàn)器來思考這個(gè)問題。

（二）開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)

師：現(xiàn)在我們利用自制的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。大家先想想需要更換實(shí)驗(yàn)器中的哪一部分，才能完成這次探究實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

生：我們應(yīng)該把二極管的部分更換成一個(gè)小風(fēng)扇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣就能更直觀地觀察現(xiàn)象了。

師：非常好，那現(xiàn)在各小組開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究吧。大家先檢查一下自己小組的自制實(shí)驗(yàn)器是否完好，然后根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，大家一定要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好記錄。如果遇到問題，可以隨時(shí)向老師提問。

學(xué)生紛紛開始檢查實(shí)驗(yàn)器，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。

小組1：老師，我們不太確定怎么開始實(shí)驗(yàn)。

師：你們可以先思考一下，調(diào)速器的作用是什么呢？它是通過改變什么來調(diào)節(jié)風(fēng)扇的速度呢？

小組1：我們明白了，應(yīng)該是通過改變電阻來調(diào)節(jié)電流，從而改變風(fēng)扇的速度。

小組2：老師，我們發(fā)現(xiàn)改變電阻的時(shí)候，風(fēng)扇的速度變化不是很明顯。

師：你們可以檢查一下電路連接是否正確，或者嘗試將電阻的幅度改變更大一些。同時(shí)，想想在實(shí)際生活中還有哪些方法可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的速度。

小組3：老師，我們成功地調(diào)節(jié)了風(fēng)扇的速度，發(fā)現(xiàn)電阻越大，風(fēng)速越慢。

師：非常好！你們要注意記錄下相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這樣才能更好地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）組織小組討論和交流

師：實(shí)驗(yàn)完成后，我們進(jìn)行小組討論和交流。各小組分享一下你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和發(fā)現(xiàn)吧。

小組1：我們組發(fā)現(xiàn)電阻越大，電流越小，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)越慢。

小組2：我們組也得出了相同的結(jié)論，而且我們組還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電阻變化時(shí)，滑動(dòng)變阻器可以調(diào)節(jié)電壓，使電流保持穩(wěn)定。

師：大家的討論很有成效。通過交流，我們可以從不同的角度理解歐姆定律的應(yīng)用。

（四）進(jìn)行課堂總結(jié)和評(píng)價(jià)

師：我們通過設(shè)計(jì)實(shí)際問題、開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)和小組討論交流，深入理解了歐姆定律的應(yīng)用。大家在這個(gè)過程中有哪些收獲呢？

生：我學(xué)會(huì)了用歐姆定律解決實(shí)際問題，還知道了如何通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論。

師：很好。大家再想一想，在實(shí)際生活中有哪些類似滑動(dòng)變阻器的裝置呢？它們的作用是什么？

生：老師，我覺得家里的調(diào)光臺(tái)燈就有點(diǎn)像滑動(dòng)變阻器，它可以調(diào)節(jié)燈光的亮度，應(yīng)該就是通過改變電阻來改變電流大小的。

師：非常正確。大家課下可以以小組的形式去尋找生活中關(guān)于歐姆定律的例子，然后一起討論。

五、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器，提升教學(xué)質(zhì)量反思

在以“歐姆定律”為例開展的初中物理教學(xué)實(shí)踐中，教師采用創(chuàng)新自制歐姆定律實(shí)驗(yàn)器的舉措，經(jīng)過一系列的教學(xué)環(huán)節(jié)推進(jìn)，收獲頗豐。

回顧初衷，是鑒于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器在激發(fā)學(xué)生興趣、助力學(xué)生學(xué)以致用等方面存在局限，期望通過自制實(shí)驗(yàn)器打破這些困境，提升初中物理教學(xué)質(zhì)量。教師利用自制實(shí)驗(yàn)器開展教學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，確實(shí)提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，使得學(xué)生更易理解抽象的歐姆定律知識(shí)，無論是在正確把握課時(shí)內(nèi)容，還是學(xué)以致用上，都有了明顯進(jìn)步。

然而，反思教學(xué)過程也意識(shí)到一些不足，如教師在引導(dǎo)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)器時(shí)，由于學(xué)生動(dòng)手能力的差異導(dǎo)致進(jìn)度不一。在后續(xù)的教學(xué)中，教師需更加關(guān)注學(xué)生個(gè)體指導(dǎo)，確保每位學(xué)生都能參與其中。同時(shí)，在運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師還可以進(jìn)一步拓展探究的深度和廣度，設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性的問題和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神。

（作者單位：福建省福州外國語學(xué)校）

編輯：趙文靜