《電阻》的探究教學設計

摘要：探究式教學已經成為近幾年課程改革的熱點問題。文章以電阻一節為例，在課堂教學中應用探究方法并力圖體現探究過程。同時也對如何提高探究的質量進行了嘗試。

關鍵詞：電阻；電阻定律；科學探究；學情分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)2(S)-0018-3

新課程標準指出：“高中階段的物理課程要給學生提供必要的科學探究機會，讓學生通過自己的思維、動手、查閱文獻等，體驗探究過程的曲折和樂趣，發展科學探究的能力，增強對科學探究的理解。高中階段尤其要注重科學探究的質量”［1］。雖然新課改實施以來，廣大教師對科學探究的理解正在逐步加深，但對在物理教學實踐如何提高科學探究的質量，仍然是需要進一步深入研究的問題。本文《電阻》的教學設計為例，對高中物理教學實踐中提高科學探究質量的策略做一探討。

1 教材分析

“電阻”是新課標高中物理3-1的第三章《恒定電流》的第二節內容。按新課程標準，在高中物理選修3系列教材（山東科學技術出版社2007年出版，以下簡稱司南版）中，與電磁學有關的二級主題有7個，其中與電路有關的二級主題有“電路”、“交變電流”和“傳感器”，司南版3-1教材中的“電阻”一節是與“電路”相關的重要內容，讓學生經歷科學探究過程，體驗探究樂趣，并且與生產生活聯系密切，是學生必須掌握的的重要內容。

“電阻定律”是“電阻”一節中的一個基本定律，在學習本節課之前，課程安排了歷史的回顧和電流等內容，而在后面，焦耳定律、閉合電路的歐姆定律、電路和邏輯電路的基本原理的學習中又必須以電阻定律為基礎。因此，電阻定律在整個高中知識體系中占有重要地位。

由于探究決定導體電阻大小的因素的實驗，實驗器材簡單，電路不復雜，實驗方案簡單易行，實驗容易成功，所以可以讓學生參與探究的全過程。只要教師對學生提出的猜想、實驗設計思路等不加限制，充分發揮學生的能動性，讓學生通過自主學習與交流合作，分析、處理實驗信息，得出電阻定律，就能達到既加深學生對“電阻率”和“電阻”概念的理解，又能達到提高學生科學探究能力的目的。在“電阻”一節的教學中，還要讓學生進一步學習和運用控制變量法。總之，本節應突出學生參與實驗探究的全過程，這對培養學生的學習方法、提高解決實際問題的能力具有重要的意義。

2 學情分析

在學習“電阻”這節內容時，高中生由于在初中時已定性研究了導體的電阻大小與它的長度、橫截面積、材料種類之間的關系，所以感覺“似曾相識”，容易忽視電阻定律建立的過程，只記住結論。電阻率是學生學到的第一個由多個物理量直接導出的概念，對學生來說比較抽象，是教學的難點。

新課程標準倡導多種學習方式，其中科學探究是重要的一種學習方式，高二年級學生已具有初步的科學探究能力，因此本節適合他們進行科學探究。

3 教學目標

3.1 知識與技能

理解電阻定律及電阻率的物理意義，并知道電阻及電阻定律在生活中的應用。

3.2 過程與方法

(1)經歷探究決定導體電阻大小因素的過程，進一步學習控制變量法。

(2)在對決定導體電阻大小的因素數據的處理過程中，培養和發展處理信息的能力和合作、交流的能力。

3.3 情感、態度與價值觀

在成功探究影響導體電阻大小因素的過程中，體實驗成功的喜悅。

4 器材及媒體準備

學生分組實驗器材：電流表、電壓表、滑動變阻器、電池組、電鍵、導線若干、錳銅合金、鐵導線若干。

媒體：多媒體課件。

5 教學過程

5.1 創設情境，提出問題

【教學事件1】教師播放用flash編制的多媒體課件演示實驗。引導學生思考、討論電阻R的大小由什么決定呢？

【教學設計說明】根據新課程的精神，從創設的實驗情境中，讓學生發現感興趣的問題，進而提出可供探究的問題，能夠激發學生的學習興趣。

5.2 猜想與假設

【教學事件2】教師進一步引導學生猜想，導體的電阻與導體橫截面積、長度、材料和溫度之間有怎樣的定量關系？

留給學生思考時間，讓學生之間進行討論。由學生代表陳述“導體的電阻與幾個因素的可能定量關系”的猜想。

學生可能的猜想1：導體的電阻可能與導體的長度成正比，二次方成正比，等。

學生可能的猜想2：導體電阻可能與橫截面積成反比，也可能成正比。

學生可能的猜想3：導體的電阻隨溫度越高，電阻越大，也可能溫度越高，電阻越低。

學生可能的猜想4：導體電阻可能與所制作的材料有關。

教師詢問同學還有什么補充意見的嗎?

【教學設計說明】猜想不是胡亂猜想，是根據已有知識和經驗對物理實驗可能出現結果的預測，引導學生養成有根據的進行科學猜想與假設的習慣。

5.3 制定計劃，設計實驗

【教學事件3】教師引導學生確定實驗方法。教師引導學生回憶物體加速度與物體質量、物體受力的關系時，所用的方法，即控制變量法。本節課仍采用這種實驗方法來研究。

【教學事件4】教師引導學生設計實驗方案和實驗表格。

【教學設計說明】“制定計劃，設計實驗”是科學探究過程中的重要環節，依據確定的探究課題和已有的條件，讓學生經歷設計影響電阻大小因素的方案和設計實驗的過程，給學生創造鍛煉機會。

5.4 進行實驗，收集實驗數據

【教學事件5】讓學生仔細觀察課桌上提供的實驗器材，（電阻絲的材料，長度比，橫截面積比用標簽明確標注）如圖2所示，利用它們能否達到實驗的目的？如果感覺不能，還需要什么實驗器材，可以提出。

【教學事件6】小組實驗。實驗可采取3-4人的小組實驗。把決定導體電阻大小的因素探究實驗分成四個小實驗，因為時間的限制，各實驗小組可以選擇其中一個實驗來研究，如果有時間再作其它實驗，最后交流成果。

實驗1：S、T、ρ不變，只探究電阻R與長度L之間的定量關系。

實驗2：L、T、ρ不變，只探究電阻R與橫截面積S之間的定量關系。

實驗3：S、L、T不變，只探究電阻R與材料ρ之間的定量關系。

實驗4：S、L、ρ不變，只探究電阻R與溫度T之間的定量關系。

各實驗小組按照實驗步驟進行，仔細觀測實驗現象，并記錄實詳實驗數據。

【教學設計說明】“進行實驗，收集實驗數據”是在教師的指導下，學生依據探究方案操作實驗，實驗數據是下一步進行科學分析的根據，因此指導學生在收集實驗數據時，應該給學生提出“嚴謹、認真、仔細”的要求。

5.5 分析與論證

【教學事件7】小組內學生交流、評價和歸納，得出結論。在此過程中，教師給予及時指導。

【教學設計說明】 “分析與論證”能力是科學探究能力的重要組成部分，這個能力只能在學生經歷“分析與論證”的過程中得到鍛煉、養成。

【教學事件8】教師收集各實驗的實驗數據及結論并在大屏幕上展示，在教師的引導下，讓學生自己由實驗1、2、3總結出電阻定律并得出公式：R=ρL/S。

對實驗4，得出電阻率單位并說明其物理意義。

綜合4個實驗，電阻定律應理解為：在溫度一定的條件下，同種材料的導體，其電阻R與它的長度成正比，與它的橫截面積S成反比、導體的電阻R與構成它的材料ρ有關。

引導學生仔細閱讀課后電阻率表，加深對電阻率概念的理解。

【教學事件9】利用學生身邊的實例，介紹電阻及電阻定律在生活、生產中的應用，加深電阻、電阻定律的理解。使學生體會到物理就在自己身邊。

【教學設計說明】在物理教學中，經過科學抽象得出結論后，應該引導學生在運用所學知識解決實際問題的過程中，加深對所學知識的理解。

5．6 反思探究過程，評估得到的結論

【教學事件10】引導學生評估全班得到的結論的適應范圍，對本小組的探究過程進行反思。

【教學設計說明】探究結論的適應范圍與探究過程的條件有關，應該引導學生養成在探究后對探究結論和過程進行評估與反思的良好習慣。

5．7 課堂小結，鞏固提高

（1）知識總結：電阻定律、電阻率。

（2）方法總結：控制變量法；科學研究的一般程序：提出問題——科學猜想——實驗探究——分析論證——交流——評估。

【教學設計說明】對本課的知識進行系統的總結，幫助學生記憶和復習，構建自己的良好知識結構。

6 板書設計

電阻定律

副板書1.電阻定律（1）內容：……（2）表達式：R=ρL/S2.電阻率（1）物理意義：………（2）單位：Ω·m（3）金屬導體的電阻率隨溫度升高而增大。3.身邊的電阻例如：…………副板書

【教學設計說明】 板書設計是教學中不可缺少的部分，它不僅是一種教學手段，更是一門教學藝術，是備課、授課中的一個重要環節。 

注：牛英申，山東曲阜師范大學工物理工程學院教育碩士。

參考文獻:

［1］普通高中物理課程標準.中華人民共和國教育部制定.2003年

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。