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熊亮“问题引领式板块教学”初探——通解通法解决电学实验

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熊亮“问题引领式板块教学”初探——通解通法解决电学实验

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  武汉睿升学校高复年级,在结合多年针对高考复习中的主体——学生群体和个体在复习中盲目性,非系统性,低效率等问题,提出的问题引领板块式教学。“问题引领”板块式教学法强调教师在学生学习高中复习课过程中的引领式作用。教师在充分了解学生学习能力、学习基础、学习情感与态度的基础之上,通过板块式的教学有计划性、有针对性地引导学生查漏式学习、指导学生思考、帮助学生拓展,简称“导学、促思、助拓”三个步骤,促进学生实现学科知识综合运用能力的升值。
  电学实验历来就是高考物理中的热点考点,每年的第23题绝大部分都是电学实验。而电学实验的三大类型:以测电阻为核心的实验,以测电源电动势和内阻为核心的实验和以多用电表的使用及原理为核心的实验,出现的比例是最高的。这类题一般都是中档及以上难度的题,在平时的训练中甚至会出现“谈电色变”的现象,绝大部分学生在这一部分因不能全面掌握电学实验的基本原理,遇到问题又不能仔细分析,每每掉进出题者的陷阱而失去信心。作为物理教师,笔者针对这一背景在了解学生的实际情况下提出通解通法解决电学实验问题。在此展示在电学实验的实际教学中利用“问题引领板块式”教学所采取的一些探索。
  导学阶段,学生在教师引导下完成自主学习,教师了解学生,确定目标,引导学习。这部分应该在课前预习时完成,课堂上检验完成效果再加以点评。首先,明确以“测电阻”为核心的实验原理是部分电路的欧姆定律,即需要测量电阻两端的电压和通过电阻的电流;其次,总结这类题常考查的问题有“器材的选择、控制电路选择(滑动变阻器限流式接法与分压式接法)、测量电路选择(电流表内接法与外接法)这三类及其延伸问题”;再者,复习这三类问题的判断依据。
  促思阶段,在实际教学中学生在教师指导下思考,同时老师指导学生形成正确的思维方式和学习方法。笔者觉得这是学生能否获得课堂成就感的重要环节,而采用板块式教学,利用在同类型问题中逐渐加深难度,加入变化,不仅有利于对基础知识的深入认识,同时有利于提升学生的物理思维能力,举一反三,触类旁通能力,创新能力,这无疑是相当有效的方法。
 
  【基础例题】在“测定金属的电阻率”的实验中,若待测金属丝的电阻约为3 Ω,要求测量结果尽量准确,提供以下器材供选择:
  A.电池组(3 V,内阻约为1 Ω)
  B.电流表(0~3 A,内阻约为0.012 5 Ω)
  C.电流表(0~0.6 A,内阻约为0.125 Ω)
  D.电压表(0~3 V,内阻约为4 kΩ)
  E.电压表(0~15 V,内阻约为15 kΩ)
  F.滑动变阻器(0~20 Ω,允许最大电流1 A)
  G.滑动变阻器(0~2 000 Ω,允许最大电流0.3 A)
  H.开关、导线若干
  (1)实验时应从上述器材中选用________(选填仪器前的字母代号);
  (2)测电阻时,电流表、电压表、待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时,应采用电流表________(选填“外”或“内”)接法,待测金属丝电阻的测量值比真实值偏________(选填“大”或“小”);
  (3)请画出实验原理图,
  (4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=________.
 
  【思维引领】
  (1)器材的选择除了电流表、电压表、滑动变阻器的选取外,不能忘记其他仪器;
  (2)电流表的量程如何确定?电压表的量程如何确定?滑动变阻器的大小呢?
  (3)待测电阻相对是大电阻还是小电阻?所以测量电路如何确定?会造成什么样的误差?
  (4)控制电路如何选择?你能记住在哪些情况会选择分压式接法?
 
  【引领反思】
  按照预习中总结的常见考点的顺序引领学生思考,能够针对一类型问题的共性归纳通解通法,也能进一步加深学生的思维模式,不至于遇到变式题是出现思维的盲目性。
 
  【变式例题】用以下器材可测量电阻Rx的阻值。
  A.待测电阻Rx,阻值约为600Ω
  B.电源E,电动势约为6.0 V,内阻可忽略不计
  C.毫伏表V1,量程为0~500 mV,内阻r1=1000Ω
  D.电压表V2,量程为0~6 V,内阻r2约为10kΩ
  E.电流表A,量程为0~0.6 A,内阻r3约为1Ω
  F.定值电阻R0,R0=50Ω
  G.滑动变阻器R1,最大阻值为150Ω
  H.滑动变阻器R2,最大阻值为1000Ω
  I.单刀单掷开关S一个,导线若干
  (1)测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的1/3,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图。
  (2)若选测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=____________,式中各符号的意义是________________________________
  (所有物理量用题中代数符号表示)
 
  【思维引领】
  1、测量电阻的实验原理?需要用到那些器材?
  2、电压表可以根据什么条件确定选择哪一个?
  3、电流表可以用0.6A的量程吗?若不能需考虑采用什么方法?符合条件吗?
  4、被测电阻相对而言是大电阻还是小电阻?判断测量电路选择电流表内接还是外接?为什么?
  5、滑动变阻器采用分压还是限流?所以滑动变阻器选择哪一个?
 
  【引领反思】
  在基础例题的基础上加入电表的改装,既检验的对电表构成的原理的理解,同时锻炼学生在实验室中遇到器材缺少的问题时解决实际问题的能力。电表改装后内阻可以认为已知,不再适用大内大,小外小的结论。所以对所学知识不能死记硬背,通解通法不是死套公式,死套模型。让学生在对已有知识的复习过程中,有意识的去挖掘新东西,让新旧知识有机结合,不断增添自己的知识储备,指导学生构筑系统的网络型知识结构。
  经过导学阶段,促思阶段,我们的目标应该上升到助拓阶段了,在这一过程中,学生利用所学到的知识,进行拓展练习,“助拓”环节的关键是教师要为学生设计合适的练习。设计练习的目的是让学生能正确利用前两个步骤中重点关注的知识来解决新的、以前没有遇到的问题。
 
  【拓展延伸】现有一个灵敏电流计A1,量程为200 μA,内阻约为1 kΩ,要精确测出其内阻Rg,提供的器材有:
  电流表A2(量程为1 mA,内阻r=50Ω);
  滑动变阻器R(阻值范围为0~30Ω);
  定值电阻R1(阻值R1=100Ω);
  定值电阻R2(阻值R2=3 kΩ)
  电源E(电动势约为4.5 V,内阻很小);
  单刀单掷开关S一个,导线若干。
  请利用上述所有器材,设计出合理的、便于多次测量的实验电路图,并保证各电表的示数超过其量程的1/3,将电路图画在题中的虚线框中。
 
  【思维引领】
  1、测量电阻的实验原理?需要用到那些器材?
  2、灵敏电流计本身可以测哪个物理量?
  3、还缺什么仪器?怎么办?符合条件吗?
  4、控制电路(滑动变阻器)怎么连接?题干有哪些暗示?
  5、题干要求使用所有仪器,还有哪些仪器没有使用?它能起什么作用?
  6、尝试画出电路图!
 
  【引领反思】
  学生在拓展练习过程中验证自己对以“测电阻”为核心的电学实验中所学知识的理解是否正确,经过反复练习,使自己对这一问题的通解通法掌握得更加牢固,在知识的迁移,形成解决问题的能力,达到知识的升值。形成知识的广泛迁移能力可以避免对知识的死记硬背,实现知识点之间的贯通理解和转换,有利于认识事件的本质和规律,构建知识结构网络,提高解决问题的灵活性和有效性。
 
  【教师反思】
  通过问题引领式教学,教师能做到从学生的角度思考问题,在促进学生思考的过程中发现新的思维方式和思维盲点,有助于在下阶段的教学中引领学生从多方面考虑问题,对教师也形成对学生认知的迁移能力,无论是在知识的全面性还是有效性的教学中碰撞出精彩火花。通过板块教学,学生能够将通解通法运用于常规类型问题中,在教师的引领下逐渐形成自己的思维方式,而非固定的思维模式,通过板块的拓展训练更加有利于发散型思维的形成。
  笔者相信在武汉睿升学校所有复读老师的不懈探索中,问题引领式板块教学的优点会越来越明显,复读学子定会“在题海中奋勇前行,不再为一丝丝的失败而畏缩不前,不再为那浅浅的风雨踌躇徘徊!!!!”