在活动中践行探究——闭合电路欧姆定律教学纪实*

张心悦 康建波 张丽萍

(河北师范大学物理科学与信息工程学院 河北 石家庄 050024)

科学探究作为核心素养的重要组成部分，在实际教学中尤为重要.尝试以活动为主体展开探究式教学，并穿插提出科学问题作为引导，在课堂实际中解决问题从而获得新知，既能体现课堂实践又突出科学探究，最大化地实现课堂效果[1].

1 设计思路

基于兴趣，创设真实情境理清相关概念；基于问题，采取认知冲突法激发问题的产生；基于过程，培养探究思路，感知操作；基于结论，强化亲历与应用，直观感知理论的获得[2].为此设计了相关的活动，如图1所示，推进科学探究，驱动课堂进程.

2 实施过程

2.1 以生活素材为载体培植探究兴趣

2.1.1 妙用土豆巧激趣

师：我手上有一个封闭的盒子，伸出两根金属片，盒中究竟装有什么，能起到怎样的作用，看完演示做出猜测.

师：一个液晶屏，请大家留意盒子串接进去后它的状态有什么变化？(演示)同学们能告诉我盒中是什么吗？(创设真实情境，为学生主动参与创造条件)

生：电源.(学生通过观察演示现象唤起对电源的认知)

师：(取出盒中物体)

生：居然是土豆上插两个金属片.(学生惊异居然是土豆这种日常食材，激起好奇心和探究欲)

图1 设计思路与实验流程

师：这正是电源的一种——土豆电池.在物理中，把由导线将电源与用电器连接所构成的电路称为闭合电路，其中电源外部包括导线、用电器、电键在内的部分称为外电路，电源内部的电路叫做内电路[3].(借助具体生动地模型传授概念性知识，使教学有理有据)

2.1.2 解剖电池察究竟

师：生活中最常用到的是什么电池？

生：干电池.(知识同化，由土豆电池想到上位概念电池、联想到最常见的干电池，遵循思维逻辑)

师：在我手上有两节干电池同样标注1.5 V，谁能告诉我1.5 V代表什么？电池都标注1.5 V吗？

生：代表电池两极间的电势差.并不相同.(回顾旧知识，为实现知识结构重组铺垫)

师：差别在于电池内部构造.不如剥开一节干电池一探究竟.

师：包裹的金属片作为正极，碳棒作为负极，糊状物质是电解液，正负极、电解液共同构成电池的3个组成部分.同样土豆电池也包含3个部分，其中土豆的汁液充当电解液、铜片作正极、锌片是负极.3部分的材质不同，电池两极间的电压则会产生差异.

2.2 以打破前概念为手段呈现探究问题

2.2.1 分组测压引猜想

师：每组有两个盒子，其中装有不同的电池，同学们用电压传感器测量两盒子电压大小.

生：(实际测量)

师：小组代表展示测量结果.

生： A盒为1.56 V，B盒为1.69 V.

师：不同组测得数据有所差异，但B盒高于A盒.如果给一个额定电压为1.5 V的小灯泡，分别与这两节电池构成闭合电路，猜想哪节电池连接的灯泡会更亮？(测量结果将学生引入“误区”，进行猜想，利用前概念设问，使得实验结果出现时产生巨大冲击，一举打破固有思维模式，获取新知识)

生：B盒电池连接的灯泡更亮，因为B盒电压比A盒的大.

2.2.2 实验验证起冲突

师：请同学们动手连接闭合电路，看看实验结果.(指导学生科学地完成实验，确保探究的科学性，学生可以通过自主操作体会成功)

生：(连接电路，探究灯泡亮度差异并记录)

师：好，将A，B盒放回原位，电路断开.派代表来分享小组实验结果.(树立正确的实验操作意识，安全准确地进行探究)

生：A组亮而B组不亮.(引发认知冲突)

师：哎？与猜想不一致，在排除外电路故障的情况下，是不是反映了闭合电路内部某一规律呢？(出现矛盾、提出问题，借助认知冲突引导学生有目的、有重点地进行探究)

2.3 以创新设计为途径明晰探究实验

2.3.1 小组合作设方案[4]

师：探究这一规律需要可具体测量的内外电路，干电池不能实现，因此首先任务是设计出便于测量内电路的电池.(设计能为探究提供导向的科学问题，充分发挥教师在探究过程中的引导者作用，启发学生进行探索)

生：(观察器材)难道用果汁做电解液吗？(产生疑惑，刺激探究的欲望，真正融入课堂之中)

师：这有待大家来探索.测量外电路电压是通过极板连接电压传感器，那么在内电路中也安装极板是否可行呢？极板中间的金属片同样有接线柱，金属片具有探针功能，在测量中能够起到什么作用呢，小组合作设计电路.(问题引领，合理迁移，增强学生对探究方法的理解)

2.3.2 果汁创新再实践

生：(探究内外电路测量的共同之处，小组合作设计)

师：派代表向大家介绍小组设计思路.(通过小组交流相互启发，拓展思维的深度与广度，加强主动探究，培养交流与合作的意愿与能力)

生：将果汁倒在器皿中，插入两极板，尝试将电压传感器先后接在极板接线柱和金属片接线柱上，两次读数不一致，我们认为接金属片接线柱测量的就是内电路电压.

师：那我们按照思路一起来制作一节果汁电池，请一位同学来与我一起完成，(演示操作)将果汁倒入容器中，为什么用果汁，它充当哪一部分呢？(师生互助完成仪器的组装，增强参与感，以众所周知的材料，营造课堂的真实性，体现物理探究的生活化)

生：电解液.

师：非常好，在果汁中插入极板，靠近极板的位置还有一片金属片接有接线柱，其实它具有探针的作用，可探测内电路.

师：内电压究竟有没有？内外电压之间有怎样的规律呢？接下来将时间交给大家自主探究.

2.4 以亲历实验为平台展现探究结论

2.4.1 动手操作归结论

师：请代表展示小组操作流程与实验结果.

生：(解说流程)结论是内外电压之和基本保持不变.(活动探究式教学倡导民主，建立新型师生关系，促进学生主体性发展[5])

师：外电阻改变时，内外电压之和为一个定值，当内电阻发生改变时这个规律是否仍然存在呢？我们再来测量一组数据.(教师演示)大家看实验结果，发现了什么？

生：在内阻改变时，内外电压之和仍然为定值.

师：通过探究发现，改变内外电阻时，内外电压也会随之改变，但内外电压之和保持不变，始终是一个定值，而这个定值在物理学中就称为电源电动势.(归纳结论、阐述定义，思路自然流畅)

师：借助欧姆定律推导(推演闭合电路欧姆定律数学表达式)给出定律内容.(逐步递进的探究，层层深入挖掘规律本质，让学生体验探究的过程)

2.4.2 学以致用固根基

师：来解决一个实际问题，在刚才的探究中A盒亮而B盒不亮，那现在请大家打开盒子，看一看究竟是为什么？

生：两盒中均为果汁电池，我觉得是因为B盒中的电池内阻很大，导致电路电流很小，因此无法使灯泡变亮.(将课本知识内化为思维，解决实际问题)

师：非常好，请坐，本质就在于B盒内阻大，电流很小.因此B盒不亮.

师：好，在这节课的最后留下一个课外探究活动，利用网络了解一些电池的信息以及废旧电池的回收利用情况，按照图2所示流程开展探究，成果在组间进行展示交流.

图2 探究流程

3 结束语

多年的教学研究和实践告诉我们，质量上乘的教学往往是这样的：

在教材分析时，应聚神于课本的“根本”，做透教材，基于结构探知教材的知识点、知识面和知识体；在教学设计时，要聚力于教案的“灵魂”，做实课堂，基于兴趣构设知识通向能力的绿色通道；在课堂教学时，必聚焦于学生的“真学”，做活课堂，基于活动开启探究知识的趣味学堂.