任务驱动式物理复习教学探讨

胡玉莲

(江苏省无锡市凤翔实验学校，江苏 无锡 214000)

物理复习教学方式大致可分为两类：按知识点快进式复习、知识背诵与习题训练相结合。前者按照教材章节顺序快节奏、大容量地为学生“炒冷饭”，后者则要求学生机械背诵，再以此为“舟”遨游“题海”。采用以上两种方式进行教学，学生缺乏学习主动性，不利于学生知识和能力的进阶，也不利于学生科学思维的培养。

任务驱动式教学要求教师整合教学资源，把学生的生活与课堂相结合，确定符合学生认知水平的任务，以任务为驱动，引导学生根据任务目标进行科学探究，在科学探究中培养科学思维，形成物理观念，提升核心素养。本文以“欧姆定律”复习教学为例，探索任务驱动式教学的实施方略。

1 依据课程标准确定任务

“欧姆定律”单元隶属于一级主题“能量”、二级主题“电磁能”下的知识内容，属于“电磁能”单元概念进阶的第二层级“电路工作遵循相关规律”，是在第一层级“电路的结构和连接方式”基础上的递进，也是为进阶到第三层级“从能量角度认识电源和用电器”打基础。课程标准对本单元的要求是：知道电压、电流和电阻；通过实验，探究电流与电压、电阻的关系；理解欧姆定律。

本节课以“设计和制作热敏电阻温度计”作为任务，引导学生依次经历以下环节：再探欧姆定律、用伏安法测电阻、用特殊方法测电阻、利用DIS研究热敏电阻特性、设计和制作热敏电阻温度计，在实验探究中将复习教学逐步引向深入，注意对实验的充分挖掘，精心设计问题链，通过实验探究培养学生的科学思维，促进他们形成物理观念，在问题解决的过程中实现知识和能力的进阶，其教学流程如图1所示。

图1

2 任务驱动，引领教学

2.1 创设情境

防控新冠疫情期间，我们每天需要测体温，学生对于温度计很熟悉，其中蕴含很多物理知识，本节课的任务是：设计和制作热敏电阻温度计，这个任务把生活中的实际问题与物理教学衔接起来。利用热敏电阻设疑，引导学生探究电流与电压、电阻的关系，用Excel作图分析，以图像和问题为经纬，促进学生理解物理规律，提高能力。在实验中设置问题，随着问题的展开，帮助学生归纳故障分析的一般方法，提高解决实际问题的能力。将探究的问题逐步引向深入，充分挖掘实验功能，创设测量大电阻的真实情境，引导学生运用单表法测量大电阻，加深对欧姆定律的理解，拓宽欧姆定律的应用，培养学生的科学思维。利用数字化实验系统(DIS)研究热敏电阻的温度与电阻的关系，设置问题链，引导学生设计热敏电阻的测量电路图，并对电压表进行改装，体验制作热敏电阻温度计的过程。最后，将热敏电阻换成压敏电阻、光敏电阻等，设计新的测量工具，让学生形成模块化思想，提升学生思维品质。

2.2 任务与问题设置

任务一：再探通电导体的电流与电压、电阻的关系

热敏电阻温度计的核心部件是一个神秘元件，将该元件与灯串联在电路中，闭合电源开关，灯泡不亮，用酒精灯加热元件，灯泡发光。

问题1：以上现象说明该元件电阻值的变化主要受哪个因素的影响？

问题2：电阻的影响因素除了温度还有哪些？

问题3：若想要探究电流与电压的关系，电路该如何设计？滑动变阻器的作用是什么？

图2

图4

问题1：分析测量10 Ω小组的实验数据，你能得出什么结论？

问题2：定值电阻的I-U图线有什么特点？

问题3：仅通过10 Ω小组的数据得出结论，你认为合理吗？若不合理应该怎么做？

问题4：4条I-U图线有什么特点？为什么每组得到的I-U图线的倾斜程度不同？为什么有些点不在直线上？

问题5：通过以上数据，你认为I与R有什么关系？你的依据是什么？

问题6：I-R图像有什么特点？

任务二：运用伏安法测量电阻

热敏电阻温度计的制作原理就是利用欧姆定律，将电表改装成温度表。因此，还需要知道热敏电阻阻值随温度变化的特点，这就需要将不同温度下热敏电阻的阻值测量出来。

问题1：测量电阻阻值的原理是什么？

教师准备常温下阻值为200 Ω左右的热敏电阻，闭合开关，电压表和电流表示数如图5所示。

问题2：电压表示数是多少？电流表示数是多少？

图5

学生读出0 A时，教师不要急于否定，可以借此机会培养学生的观察能力。

问题3：你能否读出电流表的示数？为什么无法读出？

设计意图：回到课前遇到的问题，需要知道热敏电阻的温度与阻值关系，需要测量其在不同温度下的阻值，学生设计了运用伏安法测电阻的电路。连接好电路以后，进行测量，由于常温下热敏电阻阻值太大，发现电压表有示数且较大，电流表的示数小于最小分度值，利用电流表指针发生微小偏转的现象，培养学生的观察能力，展示真实问题。测量值小于分度值时，读数无效，在真实情境中提升学生思维品质。

任务三：运用特殊方法测电阻

基于“电流表示数较小无法测量”的实际问题，鼓励学生设计出多种测量方案，如用“单表法测大电阻”，引导学生灵活应用欧姆定律。开放性强的实验有助于发展学生思维，还能充分调动学生的积极性和主动性。

为了拓宽学生视野，提升学生的信息技术素养，可以在教学中引入数字化实验系统(DIS)。[1]将信息技术引入课堂，让学生体会科技进步带来的便捷。将温度传感器的探头与热敏电阻相接触，电压、电流、温度传感器采集的数据通过数据采集器被传输到电脑中(图6)。教师在DIS中预先设置好与欧姆定律对应的公式，可快速在DIS中计算出在不同温度下的热敏电阻阻值，以温度为横坐标、以电阻值为纵坐标，可以快速作出热敏电阻的电阻-温度图像(图7)。

图7

任务四：设计和制作热敏电阻温度计

为节省时间，教师可以提前制作好半成品热敏电阻温度计(图8)。

图8

已知该热敏电阻温度计所用电源电压U总=4.5 V、定值电阻阻值R0=100 Ω，为学生提供热敏电阻的温度—阻值关系表，设置如下的问题链，引导学生经历设计电路、用热敏电阻温度计测量同学体温等过程，直接测得R0两端的电压，算出对应的热敏电阻RT值，再从表中找出对应的温度，根据以上思路完成从电压表刻度到温度表刻度的转换。

问题1：U总=4.5 V，利用常温下为200 Ω的热敏电阻RT制作温度计，应该选择电流表还是电压表进行温度表的改装？

问题2：定值电阻R0与RT是串联还是并联？

通过以上问题的讨论，学生设计了热敏电阻温度计的电路(图9)。

图9

问题3：用该热敏电阻温度计测量同学腋下体温，电压表示数U0为多少？

问题4：根据欧姆定律及串联分压知识，与U0相应的RT为多少？再从热敏电阻的温度-电阻关系表查得此RT值所对应的温度。

问题5：结合RT的温度-电阻关系表思考，当U0=3 V时，RT为多少？对应的温度为多少？即在电压表盘3 V刻度处应标注多少摄氏度？

问题6：该温度表的0 ℃刻度应该怎样标注？

问题7：如何增大该温度计的量程和分度值？

问题8：现在我们可以制作热敏电阻温度计，如果有力敏电阻、光敏电阻等，你能否制作测力计、光强仪等仪器？

设计意图：在问题解决的过程中基于知识和经验分析与思考问题，促进学生创造性思维的发展。通过精心设置的问题链，逐步引导学生实现模型的建构，并且最终服务于生活和生产，通过对热敏电阻温度计的设计，为今后的学习打下基础，提高了学生的动手实验、理论分析的能力，提升了学生的核心素养。

3 深度反思，促进发展

3.1 基于教材和学情分析

教学应基于对教材和学情的详细分析，依据课程标准，提出相应的教学设计思路，从发展学生核心素养的目标出发，将教学内容作为培育学生核心素养的载体，设计出符合学生认知水平的教学环节，重视课程的育人价值。

3.2 教学与生活、创新相结合

义务教育阶段物理课程应当关注学生学习的生长点，在教学中应当以贴近学生生活的具体事例为引导进行理性思考。笔者以学生熟悉的温度计为任务驱动，精心设计问题链，开发教学资源，引导学生进行科学探究，重温欧姆定律。物理教学应体现时代性，加强与社会发展、科技进步的联系。在本实验中利用DIS虽然不能直接显示阻值，但教师可以在“公式”一栏设置公式，从而得到想要的数据，再利用其作图功能，即可快速得到物理图像。因此，教师要注重自身的发展，以教材实验为基础，利用现代教育技术开展物理教学，培养学生的物理学习兴趣。