基于学习进阶的教学设计

摘   要：在学习进阶理论指导下，以“问题”为“阶”，逐级推进，不断激活学生思维，让学生经历知识的产生过程，促进核心素养的发展。

关键词：学习进阶;电压表;科学思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2019）11-0032-3

近年来，学习进阶已成为教育科学界的研究热点。学习进阶符合学生的思维发展规律，是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定描述。学习进阶理论认为，学生对某一主题的学习需要分级进行，每一层级的学习都是以上一层级为基础进行加深。

“电压表”是高中物理电学实验中重要的仪表之一，是高中物理教学的难点。建立“电压表”的学习进阶有助于促进学生对其工作原理的理解，进而能设计出大量程的电压表，并为“多用电表”的学习打下基础。

1    教材分析

“电压表”是人教版选修3-1第二章第四节的内容，教材第三节讲解的“欧姆定律”和第四节的“串并联电路的特征”为“电压表”的学习打下了基础。第八节的“欧姆表和多用电表”又以“电压表”为基础，在与“电压表”类比的过程中，培养学生的推理、分析归纳和科学思维能力。

2    学情分析

学生都使用过电压表，但是不熟悉它的工作原理;学生大多都没有打开过电压表，对它的内部结构缺乏感性认识。所以，需要教师设计好问题，搭好台阶，引导学生逐级地学习。

3    进阶目标

《普通高中物理课程标准（实验）》对“电压表”的教学要求：通过对电表改装的分析讨论，提高综合运用欧姆定律、电路串并联规律的能力，以及分析解决问题的能力，提高逻辑思维能力。

4    进阶起点

学生已学习了部分电路欧姆定律和串并联电路知识，知道电路中电压、电流和电阻三者间的关系，理解串联分压的特点。

5    进阶层级划分和主要教学活动设计

（1）进阶第一层级——引导学生回忆电压表的使用方法

用易知答案的问题将学生轻松带入课堂，然后利用学习进阶理论设计层层推进的问题，激发学生学习的内在动机。

【核心教学活动】

師：同学们，在测电压时电压表是怎样连接在被测电路两端的？

生：并联。

师：为什么不是串联呢？

生：并联电路，电压相同。

师：为什么电压表连接不同的接线柱会有不同的量程呢？知道电压表的工作原理吗？

生：陷入深思中。

【活动分析】

以学生熟知的问题为进阶起点，然后精心设计进阶问题，激发学生的好奇心和求知欲。

（2）进阶第二层级——理解电流表（表头）的特点

在教学中，使用多媒体展示电流表G（表头），介绍它的构造和重要参数，然后适时设置疑问，激活学生思维，促进学生对电流表特点的理解。

【核心教学活动】

师：从电路角度看，电流表G就相当于电阻，也遵从欧姆定律，由U=IRg可得两端的电压。

师：可以利用电流表G测电压吗？

生：可以，由U=IR可知，U和I是一一对应的关系。

师：可是，电流表G的表盘上只能读出电流的值，还需要由U=IR来计算电压，太麻烦了，能否直接读出电压呢？怎么办？

生：由欧姆定律U=IR把表盘重新标度，即将电流改成对应的电压，就成了一个电压表。量程为Ug=IgRg。

【活动分析】

教师先介绍新知识，再设置进阶问题，既促进了学生构建新知识，又训练了学生的科学思维。

（3）进阶第三层级——理解怎样用电流表G改装成电压表

电流表改装成电压表是教学难点，教师应精心设计“阶”，使之成为学生积极思考的“脚踏点”，进而一步一步推进。这样，既培养了学生的科学思维，又有利于促使学生形成缜密的逻辑思维。

【核心教学活动】

师：已知电流表G的内阻Rg为100 Ω，满偏电流Ig=3 mA。由Ug=IgRg很容易知道利用电流表G可测的最大电压为0.3 V，显然不能满足实验的需要，怎么办呢？

生：学生讨论（这是教学难点）。

师：我们先来思考这样一个问题，已知灯泡的额定电压为3 V，现有8 V的电源，欲使灯泡正常发光，怎么办？

生：在电路中串联滑动变阻器。

师：很好！请问滑动变阻器起什么作用呢？

生：起分压作用。

师：太棒了，该滑动变阻器的分压对我们改装电压表有什么启发呢？

生：思考与讨论后得出，给电流表G串联一个分压电阻，它们的总电压可以较大。

师：已知电流表G的内阻为Rg，满偏电流为Ig，现要测电压U（U﹥Ug），则至少应串联多大的电阻呢？

生：该电阻分压为U-Ug。

师：如图1所示，把电流表G和电阻R串联起来，就成了量程为0～U的电压表了。

师：为了方便读数，刻度盘应如何变化呢？

生：由U=I（Rg+R），将原刻度盘上的电流值转换成电压，并标在刻度盘上。

师（总结）：在利用电压表测电压时，电流表G两端的电压并没有变大，只是我们把它和串联电阻两端的总电压记录在表盘上了。

【活动分析】

老师先设疑，学生讨论未果，教师再引入学生熟知的情境，通过类比联想，学生发现可以给电流表G串联一个分压电阻。接着老师设计定量运算的问题，将学生的思维推向核心深处。

（4）进阶第四层级——理解连接电压表不同的接线柱会有不同的量程

层层推进，拾级而上，同时又呼应课前疑问。充分发挥学生的主观能动性，激活思维，培养学生的核心素养。

【核心教学活动】

师：若将内阻Rg=100 Ω，满偏电流Ig=3 mA的电流表G改成具有0～3 V和0～15 V两个量程的电压表，需串联的电阻分别多大？

生：计算得分别为900 Ω和4900 Ω。

师：请大家思考并画出电压表的内部电路图。

生：思考讨论，画出电路图（图2）。当接A、B时，量程为0～3 V，R1=900 Ω;当接A、C时，量程为0～15 V，R2=4000 Ω。

【活动分析】

经过前面的学习，学生可以设计出多种电路图，培养了学生的自主思维能力;经过相互讨论，总结出简易的内部电路图，培养学生的交流合作能力。

本文是新授课的教学片断，在学习进阶的指导下，以“问题”为“阶”，精心设计层层推进、环环相扣的小问题。在课堂上，学生积极参与，击破这些小问题，进而成为下一步学习的“脚踏点”。

参考文献：

[1]张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]郭玉英，姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.

[3]牛有明.打造以问题为导向的智慧课堂[J].物理之友，2017（3）：27-28.

（栏目编辑    邓   磊）