初中物理基本物理量測(cè)量課的教學(xué)策略研究

本文格式為Word版，下載可任意編輯——初中物理基本物理量測(cè)量課的教學(xué)策略研究朱曉娟

在初中物理試驗(yàn)教學(xué)中，常見(jiàn)的一種試驗(yàn)形式為測(cè)量基本物理量。本文以初中九年級(jí)“電流的測(cè)量〞為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，該案例展示了在測(cè)量基本物理量試驗(yàn)課中的一般教學(xué)策略：明確測(cè)量物理量、認(rèn)識(shí)測(cè)量工具以及把握讀數(shù)方法。

基本物理量測(cè)量;初中物理;電流

物理課程是一門(mén)以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，試驗(yàn)課是物理教學(xué)的重要組成部分。初中物理教學(xué)應(yīng)注意讓學(xué)生通過(guò)觀測(cè)、操作、體驗(yàn)等方式學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法[1]。在初中物理試驗(yàn)教學(xué)中，常見(jiàn)的一種試驗(yàn)形式為測(cè)量基本物理量的試驗(yàn)。本文以人教版九年級(jí)第15章第4節(jié)“電流的測(cè)量〞為例，探討優(yōu)化基本物理量測(cè)量類(lèi)試驗(yàn)課的教學(xué)策略。

一、明確測(cè)量物理量

演示試驗(yàn)：教師出示電路示教板，同時(shí)演示電路中分別用一節(jié)電池和兩節(jié)電池作為電源的電路，讓學(xué)生對(duì)比兩種狀況下串聯(lián)在電路中一盞小燈泡的亮度。

教師提問(wèn)：為什么兩個(gè)電路中小燈泡的亮度會(huì)不同？

學(xué)生回復(fù)：兩個(gè)電路中通過(guò)小電燈的電流不同。

教師提問(wèn)：大家看到電流了嗎？什么是電流呢？

類(lèi)比引入：教師應(yīng)用水輪機(jī)的動(dòng)畫(huà)，利用“定向移動(dòng)的水會(huì)形成水流〞來(lái)幫助學(xué)生建立“電荷的定向移動(dòng)形成電流〞的概念，并指出兩個(gè)電路中電燈亮度的不同代表了電流有強(qiáng)弱，引入表示電流強(qiáng)弱的物理量——電流強(qiáng)度。

獲取知識(shí)：教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，學(xué)生自主獲得與電流相關(guān)的知識(shí)，例如電流的符號(hào)、單位及換算。

生活應(yīng)用：教師展示一些生活中常見(jiàn)電器的電流值，例如手電筒中的電流約為200mA，家用電冰箱的電流約為1A……

設(shè)計(jì)意圖：電流是初中學(xué)生第一個(gè)要學(xué)習(xí)和測(cè)量的電學(xué)物理量，在測(cè)量這一物理量之前，教師應(yīng)幫助學(xué)生建構(gòu)電流這一概念。由于看不見(jiàn)、摸不著，電流是一個(gè)相對(duì)抽象且缺乏生活經(jīng)驗(yàn)的概念，而初三學(xué)生的抽象思維能力還有待加強(qiáng)[2]，因此需要教師為學(xué)生提供充沛的感性材料。本節(jié)課通過(guò)兩個(gè)電路中小燈泡的亮度不同來(lái)引導(dǎo)學(xué)生將所觀測(cè)的現(xiàn)象與電流概念相聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)水輪機(jī)的動(dòng)畫(huà)情境，利用類(lèi)比法讓學(xué)生通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)“水流的滾動(dòng)推動(dòng)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)〞與“電流的滾動(dòng)導(dǎo)致燈泡發(fā)光〞進(jìn)行類(lèi)比，將“水流越快，水輪機(jī)轉(zhuǎn)速越快〞與“電流越大，燈泡亮度越大〞相類(lèi)比，從而有效幫助學(xué)生建構(gòu)概念。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自主獲得測(cè)量物理量的相關(guān)知識(shí)：物理量的符號(hào)、單位及其換算。以上知識(shí)適用于其他物理量的測(cè)量，有利于學(xué)生知識(shí)的遷移。

二、認(rèn)識(shí)測(cè)量工具

聯(lián)系舊知：教師結(jié)合學(xué)生已學(xué)過(guò)的一些測(cè)量工具，如長(zhǎng)度測(cè)量工具尺子、時(shí)間測(cè)量工具秒表、質(zhì)量測(cè)量工具天平等，從而引出電流強(qiáng)度的測(cè)量工具——電流表。

認(rèn)識(shí)電流表：教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合電流表實(shí)物、說(shuō)明書(shū)和課本來(lái)觀測(cè)和認(rèn)識(shí)電流表，并勉勵(lì)學(xué)生記錄下電流表與以往測(cè)量工具不同的內(nèi)容以及不能理解的內(nèi)容。

學(xué)生提問(wèn)1：之前所用的開(kāi)關(guān)、燈泡均只有兩個(gè)接線柱，電流表為什么有三個(gè)接線柱？

學(xué)生提問(wèn)2：電流表的刻度盤(pán)上有兩排刻度，到底讀哪一個(gè)？

學(xué)生提問(wèn)3：電流表為什么要與被測(cè)量的用電器串聯(lián)而不是并聯(lián)，可不可以并聯(lián)？

學(xué)生提問(wèn)4：電流表為什么不能直接接在電源的兩端？

指導(dǎo)觀測(cè)：針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題1、2，教師指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)觀測(cè)電流表的外部結(jié)構(gòu)——接線柱、刻度盤(pán)、指針，特別是接線柱的顏色和標(biāo)注內(nèi)容，學(xué)生發(fā)現(xiàn)三個(gè)接線柱中一個(gè)標(biāo)有“﹣〞，即為負(fù)接線柱，另外兩個(gè)接線柱上標(biāo)有“0.6〞“3〞的字樣，應(yīng)為正接線柱。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生將刻度盤(pán)上的兩排刻度的量程與接線柱上的數(shù)字進(jìn)行比較，學(xué)生馬上將二者聯(lián)系起來(lái)：若選用“0.6〞作為正接線柱，則所用量程為0～0.6A;若選用“3〞作為正接線柱，則所用量程為0～3A。此時(shí)教師強(qiáng)調(diào)，在接線時(shí)電流從正接線柱流入，經(jīng)過(guò)電流表后從負(fù)接線柱流出。

試驗(yàn)嘗試：針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題3、4，教師讓學(xué)生嘗試將電流表并聯(lián)接到某一用電器上，例如燈泡的兩端，并要求學(xué)生在未知試驗(yàn)結(jié)果前，采用試觸的方法且選擇大量程以免損壞試驗(yàn)儀器。學(xué)生在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電流表試觸并聯(lián)在小燈泡兩端的瞬間，小燈泡熄滅，電流表示數(shù)超過(guò)最大量程。教師引導(dǎo)學(xué)生分析這一現(xiàn)象，并與以前所學(xué)知識(shí)“絕對(duì)不允許將導(dǎo)線直接接到電源兩端〞進(jìn)行聯(lián)系，學(xué)生得出：電流表就相當(dāng)于一個(gè)能顯示電流大小的導(dǎo)線，所以其并聯(lián)到小燈泡兩端后，小燈泡短路了;若電流表直接接在電源兩端，電流表也就短路了。

對(duì)比異同：教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步總結(jié)電流表與以往所學(xué)測(cè)量工具的異同，學(xué)生指出測(cè)量?jī)x表都有零刻度、量程和分度值，但電流表有兩個(gè)正接線柱，對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的量程以及分度值。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在學(xué)習(xí)電流表這一測(cè)量?jī)x器時(shí)，已經(jīng)學(xué)過(guò)刻度尺、溫度計(jì)、天平等基本測(cè)量工具，因此教學(xué)中應(yīng)重視讓學(xué)生對(duì)照實(shí)物和教材進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在觀測(cè)和對(duì)比中提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神。針對(duì)學(xué)生所提出的問(wèn)題，教師并未回避，而是引導(dǎo)學(xué)生把握觀測(cè)的一般方法，并讓學(xué)生采用“試誤〞認(rèn)知沖突的方法體驗(yàn)將電流表并聯(lián)在小燈泡上的后果，加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和分析問(wèn)題的能力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比的方法，引導(dǎo)學(xué)生將電流表與以往所學(xué)測(cè)量工具進(jìn)行比較，充分利用學(xué)生的前認(rèn)知，發(fā)展對(duì)新事物的認(rèn)識(shí)和理解，形成一致的思維方式。

三、把握讀數(shù)方法

聯(lián)系舊知：教師引導(dǎo)學(xué)生回想刻度尺、溫度計(jì)等的讀數(shù)方法，學(xué)生總結(jié)出以往測(cè)量工具的讀數(shù)方法與步驟，找到零刻度線，認(rèn)識(shí)量程，判斷分度值，注意單位。

方法進(jìn)階：教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生將方法遷移到電流表的讀數(shù)上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在使用電流表時(shí)還需要增加兩個(gè)步驟：確認(rèn)使用電流表的量程，且不同量程的分度值不同，“0～0.6A〞一個(gè)大格為0.2A，一個(gè)小格為0.02A;“0～3A〞一個(gè)大格為1A，一個(gè)小格為0.1A;選擇適合的正接線柱，被測(cè)電流不要超過(guò)電流表的量程。

學(xué)生提問(wèn)：如何選擇電流表的量程呢？

試驗(yàn)體驗(yàn)：教師引導(dǎo)學(xué)生依照教科書(shū)甲圖的連接方式，測(cè)量電路中的電流，并且要求學(xué)生采用不同量程，并采用試觸的方法以保證用器的安全。

得出結(jié)論：學(xué)生發(fā)現(xiàn)在電流大小不確定的狀況下，可以通過(guò)試觸來(lái)估計(jì)電流的大致范圍，從而最終決定所選擇的量程。

教師提問(wèn)：當(dāng)電路中的電流大約為0.2A時(shí)，我們選擇不同量程時(shí)，讀數(shù)會(huì)得到一致結(jié)果嗎？我們應(yīng)當(dāng)選擇哪一個(gè)量程更佳呢？

分析探討：學(xué)生讀數(shù)發(fā)現(xiàn)不同量程得到的結(jié)果分別是0.2A、0.22A，并分析得出產(chǎn)生不同的原由于分度值不同，即精度值不同。當(dāng)電路中的電流約為0.2A時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選“0～0.6A〞的量程。教師指出，在電流表測(cè)量電流時(shí)尋常應(yīng)使測(cè)量值接近儀表的滿量程，相對(duì)誤差才會(huì)對(duì)比小。

設(shè)計(jì)意圖：在讀數(shù)中重視對(duì)讀數(shù)方法的強(qiáng)調(diào)，特別關(guān)注了學(xué)生前后知識(shí)的聯(lián)系和發(fā)展，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。學(xué)生在實(shí)踐和思考過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)和以往測(cè)量?jī)x器的不同，并提出問(wèn)題，有利于學(xué)生在今后學(xué)習(xí)中利用這一方法理解電壓表、萬(wàn)用電表等儀表的讀數(shù)。

四、終止語(yǔ)

試驗(yàn)課是物理教學(xué)的重要部分，優(yōu)化學(xué)生試驗(yàn)教學(xué)是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑之一[3]。初中物理教學(xué)中所涉及的基本測(cè)量工具有：刻度尺、秒表、溫度計(jì)、量筒、天平、彈簧測(cè)力計(jì)、電流表、電壓表等，在這類(lèi)試驗(yàn)課的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生首先閱讀測(cè)量工具