初中物理常态课优化设计例谈

覃锦芳 王大云

随着课改的深入推进，一线教师有更多机会观摩各种各样优质的比赛课、研究课、示范课，这些集中了教研组全体教师智慧，甚至经过了市内名师精心指导、反复打磨出来的精品课的确能够让人脑洞大开，但回归日常教学，面对不同特质的学生群体，普通教师很难通过模仿收到同样的教学效果。日常物理课教学，即我们所谓的常态课承担着落实每课教学目标和培养学生物理核心素养的重要任务，需要我们集中力量认真研究，努力做到平凡中见真理、常态中出精品。

物理是一门集观察、实验、逻辑思维于一体的自然科学。我们心目中的初中物理常态课，不需要花样百出、轰轰烈烈走过场，却也不能简单粗暴灌输知识和技能，而应化繁为简、优化设计，高度重视过程与方法，集中凝练三维目标，既传授学生基础的物理知识与技能，也要让学生在经历科学探究的过程中学会学习、学会思考、学会创新，全面提高学科素养。优化设计可以从精心备课、设疑激趣、放手实践、悉心诱导、拓展延伸等方面认真推敲，比如：精心备课时深入钻研《义务教育物理课程标准（2011年版）》（以下简称课标）、课本、教参，精心研究学情，着眼于每一个学生的长远发展做好课堂教学内容的分层设计；实施实验教学时，认真研究实验的目的、器材、操作步骤、注意事项、表格设计、数据记录和分析、结论生成、故障处理等教学细节，确保实验核心环节的规范性与可靠性；课堂导入视教学内容需要采用复习引入、实验导入、魔术表演、故事开篇、开门见山等不同方式，在开课环节便能充分调动学生的学习热情及动手探究的欲望。优质的课堂实践要求教师具备严谨、有趣的课堂语言，巧妙、精辟的教学引导，简捷、有效的课堂板书，不可或缺的课堂驾驭能力等，而所有这一切，都必须建立在尊重学生学习主体地位这个基础之上，教师所有的导和引，都是为了发动学生动手实践操作，让学生在实践操作的基础上经历知识生成的过程，“发现”物理规律，培养物理核心素养。下面笔者以人教版教材九年级物理第十七章第三节《电阻的测量》为例，介绍初中物理常态课优化设计的操作策略。

一、立足教材、着眼学情，在精心备课中厘清整体教学思路

《电阻的测量》是电学的重要内容之一，主要包括“伏安法测定值电阻”和“伏安法测灯泡电阻”两个内容。此外，教师还可以将“安阻法、伏阻法测定值电阻”作为本课的拓展延伸内容。从知识点来看，《电阻的测量》是对欧姆定律的具体应用，用以加深学生对电阻概念和欧姆定律的理解，为学生后续学习测量小灯泡电功率打基础。从能力上看，用伏安法测电阻是初中电学领域的一个综合性实验，要求学生应用欧姆定律的变形公式自主设计合理的实验电路图进行伏安法测电阻的实验探究，有利于培养和提高学生的综合思考和动手操作能力，使学生更加熟练地掌握电路连接的方法与规范。此时学生已经熟悉了电压表、电流表、滑动变阻器等基础电学仪器的使用方法，并且已经进行过多次规律性实验探究，比如“串、并联电路电流、电压的规律”“电流与电压、电阻的关系”的实验探究等，对实验器材、实验电路、实验步骤比较熟悉，具备了一定的实验探究能力，所以本课的学习重点是根据实验原理自行设计电路图，学会通过滑动变阻器改变待测电阻两端的电压实现多次测量，从而学会伏安法测电阻。本课的难点有二：一是通过对实验数据的分析，总结出灯泡电阻与定值电阻的不同；二是利用安阻法、伏阻法进行实验创新，加深对欧姆定律应用的理解。基于以上教材和学情分析，本课的优化设计需准确把握“伏安法测定值电阻→伏安法测灯泡电阻→安阻法、伏阻法测电阻”的教学思路，展开循序渐进、由浅入深的课堂教学。

二、以学定教、循序渐进，由浅入深展开课堂教学

（一）设疑激趣，引导学生放手实践

课标指出：“义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力。”为了在常态课中落实以上物理教学目标，我们倡导引导式教学和探究式教学，通过激发学生学习动机把课堂主动权还给学生，通过分解重点、分化难点等教学手段引导学生积极思考、动手实践，不断提高分析问题和解决问题能力。

在本课中，教师通过创设情境、问题导入来诱发学生的学习动机：同学们的桌面上都有一个标识模糊的定值电阻，请问你有什么办法测量出该定值电阻的阻值大小吗？具体需要哪些实验器材？此时学生很容易联想到用电压表测电压、电流表测电流，再用欧姆定律的变形公式R = [UI]间接“测”出导体的电阻的解决办法，而这个过程中势必要用到电池组、导线、开关、定值电阻、电压表、电流表等實验器材。然后教师继续设疑激趣，分步引导学生设计实验电路图（如图1所示）。

师：如何减少实验误差，如何实现多次测量？

生：可以采用改变电池组的节数、增加用电器个数的办法，也可以串联一个滑动变阻器实现电路中的电流改变，从而实现多次测量。

师：哪一种方法更加方便快捷？请同学们完善实验电路图。

生：通过串联一个滑动变阻器（如图2），更容易实现电流的改变，进而实现多次测量，最后再通过求平均值得出定值电阻的阻值大小。在这个过程中，需要细化实验表格设计，如表1所示。

接下来便是放手给学生分组实验探究了，此时教师的角色只能是学习的辅助者、引导者、促进者，而无需过多干预学生的实验操作。在之后让学生组间互审互评实验操作过程时，教师须引导学生重点关注以下内容：（1）连接电路时，各接线柱是否已经拧紧，开关是否处于断开状态；（2）完成接线以后、开关闭合以前，滑动变阻器的滑片是否处于最大阻值位置；（3）电流表、电压表是否连接正确，正、负接线柱是否接反，有没有通过试触法选择合适的量程；（4）实验数据是否记录准确。学生分组完成实验数据的采集和记录之后，教师引导学生分析三组实验的电阻阻值，发现阻值变化不大，为了减少实验误差，可以通过求平均值得出该定值电阻的阻值大小。

由于伏安法测定值电阻是一个很基础的实验，学生一般在15—20分钟内都可以顺利完成这个实验探究过程并得出正确结论。为使课堂更为高效，教师可在此时引导学生去完成课本上的“想想做做”，直接将实验中的定值电阻换成小灯泡（如图3）再次实验，采集测量小灯泡电阻的三组实验数据并自主进行实验数据分析。

（二）求同找异，引导学生提升能力

学生自主分析处理实验数据，参照伏安法测定值电阻的实验，顺利完成实验探究过程并得出对应的三组小灯泡的电阻阻值，然后“习惯性”地运用平均值求解，得出小灯泡的“准确阻值”。此时便需要教师的针对性介入了，重点是引导学生关注两次实验的异同点、求同找异，引发学生的认知冲突和思维碰撞，激发其更加强烈的求知欲望，从而有效分解知识难度。

师：请同学们仔细观察这三组实验数据，比较每次计算出来的小灯泡电阻的大小。请问小灯泡电阻值的大小有什么变化规律吗？还能通过求平均值得出它的电阻大小吗？

生：通过分析实验数据我们发现，接入的电压越大，小灯泡的阻值也越大，而且几组数据相差很大，看来是不能通过求平均值得出小灯泡的阻值大小了。

师：在之前的学习中，我们知道影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度，而电压和电流并不能影响电阻的大小。但是在这里我们却发现，电压越大，小灯泡的阻值越大，这是为什么呢？

生：因为灯泡的灯丝是用钨丝做成的，在灯丝的材料、长度、横截面积等因素不变的情况下，电压越大，灯丝的温度就越高；而灯丝温度越高，灯丝的阻值越大。

在老师的引导下，学生结合比较法和控制变量法，顺利突破了学习难点，得出正确结论：灯丝的电阻随温度的增大而增大，所以不能求平均值，实验表格设计应该如表2所示。此时教师可进一步解释说明如下常识：定值电阻的材料受温度影响很小，所以阻值变化也很小，通常可以忽略不计，因此可以通过求平均值得出定值电阻的阻值。最后教师告诉学生：多次实验的目的主要有两种，一是求平均值以减少实验误差，比如测定值电阻的阻值；二是寻找实验的普遍规律，比如测小灯泡的电阻。

经历了前后两次伏安法测电阻实验，学生已经能够发现测量定值电阻和测量小灯泡电阻两次实验中的相同点和不同点，并在比较中发现了温度对电阻的影响，进而加深了对电阻和欧姆定律的理解。这也在另一个方面潜移默化地培养了学生勤于思考、严谨细致、团结协作、实事求是的学风，引导学生养成问题研究的科学态度，建设和发展学生的批判性思维。

（三）紧扣中考拓展延伸，创新学生思维方式

《电阻的测量》这个课题的内容，一直备受中考命题者青睐，与之相关的创新实验常常以中考实验压轴题的形式出现，因此，该课题教学对学生的知识储备、创新意识、解决问题能力等方面都有较高要求。为了开阔学生视野，激发学生深入探究该课题内容的兴趣，实现学生知识与能力的全面巩固和提升，教师可“乘胜追击”拓展延伸，引导学生思考下面这个问题：如果在测量定值电阻实验中，某同学发现电流表坏了无法继续使用，那么请问，该同学应该如何用一个电压表继续进行电阻的测量呢？

接到这个问题，很多学生最初的反应是“这是不可能实现的事情”，但是显然，该问题已经在学生的脑海里引发了新的认知冲突和挑战困难的勇气，只是，他们还需要教师的些许点拨。

师：既然电流表坏了，无法直接测量电流大小，那么，根据欧姆定律，能否间接求出电流的大小呢？

生：根据I =[UR]，可以求出电流大小。可是定值电阻的阻值未知，又如何进行求解呢？

师：请同学们仔细观察实验电路图，除了定值电阻，还有其他的用电器吗？

生：电路中还有滑动变阻器。

师：滑动变阻器和定值电阻是如何连接的？你们发现其中的奥妙了吗？

生：滑动变阻器与定制电阻串联，所以它们的电流相等。因此，只要求出变阻器的电流，那么它就是定值电阻的电流！

师：分析得非常棒！那么，我们现在就要想办法求出变阻器的电流。我们知道，电压表可以测量出滑动变阻器的电压，那么变阻器的电阻……怎么可以知道呢？

生：滑动变阻器标签上标有最大阻值，比如“20Ω”，所以可以将滑片移到最大阻值处，测出此时变阻器的电压，就可以通过公式I =[UR]间接得出电路中电流的大小，也就是待测定值电阻的电流。

生：然后再用电压表测出待测定值电阻的电压，利用欧姆定律的变式R =[UI]，即可求出定值电阻的阻值。

师：但这样操作，一个电压表要分别测定值电阻和滑动变阻器的电压，就要重新拆、接电路，若在实验测量中不允许再拆接电路，又该怎么做呢？

生：不用测两次电压！在电路中将定值电阻和滑动变阻器串联，根据串联电路的电压规律，只需测量滑动变阻器的电压，用电源电压减去滑动变阻器的电压就是定值电阻的电压；或者只需测量定值电阻的电压，用总电压减去定值电阻的电压就是滑动变阻器的电压。

师：那怎么知道电源电压呢？请注意实验测量中“不允许再拆接”电路的要求！

生：还是要测两次电压值……

学生思维遇阻，针对要测两次电压值但电路接好后又不能再拆接这个两难的问题，教师安排学生进行小组讨论，先在稿纸上尝试设计新的电路图并进行相关演算。

生：可以将电压表接在定值电阻上。先将滑动变阻器的滑片调至最小值即电阻0Ω，此时电路中就有一个定值电阻，它两端的电压就是电源电压；再将滑动变阻器的滑片调至最大值，此时定值电阻与滑动变阻器串联，定值电阻的电压就是部分电压。这样就遵守了测两次電压值又不拆接电路的实验要求。

师：非常棒！所以，只要认真思考，努力尝试，就没有解决不了的难题。

有了思路，“只用一个电压表如何测量电阻”（伏阻法）的实验步骤便不难落实了，具体如下：第一步，按照图4所示实验电路图连接好电路；第二步，开关闭合前，先将滑片移到最大阻值位置，读出此时变阻器的阻值为最大阻值R 0；第三步，闭合开关，读出此时定值电阻两端的电压读数U 1；第四步，将滑片移到最小阻值处（0Ω），读出此时电压表读数U 2；第五步，数据处理，用“[RX=UXIX=][U1R0U2-U1]”计算出定值电阻的阻值。

只用单个电压表测未知电阻阻值的题型是初中生普遍难以把握的题型之一，因此在常态课教学中需要教师给予循序渐进的引导和“变通实验”的考验，鼓励学生克服畏难心理、培养探究勇气、发展实验探究能力，进而高品质地把握物理规律。

（四）变式训练，巩固新知，训练学生举一反三的能力

为了巩固提高课堂学习效果，教师可在课后布置一道单个电表测未知电阻的变式练习，让学生模仿、思考进而熟练类似问题的解题思路和方法。

【课外作业】

器材：电源（未知电压，但电压恒定不变）、滑动变阻器（已知最大阻值为R 0）、电流表、开关S、未知电阻RX各一个，导线若干。求R X的阻值。要求：（1）画出实验电路图（在实验中不允许拆接电路）；（2）写出主要的实验步骤；（3）求R X值的表达式。（可以用二种方法求解）

课堂教学的重要作用，在于对学生进行有效的思维训练以促进其学科思维的发展。本课问题灵活多变，且有多种解题方法，对学生的逻辑思维能力要求较高。教师注意引导学生在课堂讨论的基础上共同找出解决方案，获得成功体验；在每一个学生都了解了解题方法和思路后，教师再给出不同的变式，巩固和强化课堂教学效果，使学生的科学思维得到进一步的发展。

（责编 白聪敏）