對一堂實驗教學課的實錄及反思

摘要:本文通過對《測定電池的電動勢和內阻》實驗教學的實錄及反思，談新課程背景下應對課堂動態生成的體會。

關鍵詞:教學實錄;導入;反思

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)2(S)-0019-3

新課程背景下的課堂教學應以關注每個學生的發展為教學的價值追求，注重培養學生的探究精神和創新意識，培養學生敢于質疑、勇于發問的勇氣，讓課堂成為學生張揚個性、彰顯生命張力的場所。學生在課堂上的“奇思妙想”，富有個性的實驗設計，探究過程中的“突然發現”，師生智慧的靈動、思維的碰撞等，都是師生、生生交互作用與互動生成的結果，更是新課程理念所倡導的“注重預設更重視生成”的體現。現以人教版3-1第二章第9節《實驗:測定電池的電動勢和內阻》教學實錄為例，反思課堂教學。

1 教學實錄

1.1 新課導入

師:前面學習了一種測量電阻的工具——歐姆表，思考能否用歐姆表測量電池的內電阻?

生:不可以，因為歐姆表的工作原理是表內的電池與待測電阻構成閉合電路，通過表頭的電流指示來顯示被測電阻的。若將待測電池連入電路，電路的結構將發生變化，不但表頭的示數不再是電阻的標志，而且電路中的電流還有可能損壞表頭，故不能用歐姆表測量電池的內電阻。

師:很好!既然歐姆表不能測量電池的內電阻，那我們又如何來測定電池的電動勢和內阻呢?

1.2 教學過程

師:測量電源電動勢和內阻是電學中非常重要的實驗，理解實驗原理，掌握實驗方法，弄清誤差來源，是做好實驗的前提條件。如何測量電源的電動勢和內阻?請大家討論并畫出實驗電路圖。

生甲:由公式U=E-Ir知，要測量電源的電動勢和內阻，必須測出路端電壓U和通過電源的電流I，為此，可利用圖1所示電路進行測量。

師:除此以外，還有沒有別的方法?

生乙:還可以采用圖2的電路進行測量。

生:……

師:圖1和圖2是兩種最基本的測量電路，請同學們分析一下這兩種電路的測量誤差。

生1:用圖1電路測量內阻時會產生較大的誤差，原因是測出的“內阻”實際上是電源內阻與電流表內阻之和。由于電流表內阻比較小，故相對誤差較大。

師:為什么測出的“內阻”是電源內阻與電流表內阻之和呢?

生1:可以用等效分析法，將電流表的內阻“等效”地放入電源內，這樣電流表就成了一個理想的電流表，電源的“內阻”就是等效內阻。

師:其他同學還有沒有不同的觀點?

生2:若已知電流表的內阻，則可以用圖1電路進行測量，這樣就沒有系統誤差。

生3:實際上實驗室中的電流表內阻一般都是未知的。所以采用圖1電路不合適。

師:剛才的幾位同學分析得都很好。由于實驗室中電流表的內阻一般都是未知的，因此我們一般采用圖2的電路進行測量。若采用圖2的電路進行測量，產生誤差的根源在哪里?誤差結果又如何呢?

生:如圖2所示，電壓表的分流是產生誤差的根源。由于電壓表的分流，致使通過電流表的電流小于通過電源的電流，即I測

師:如何判定電源內阻的測量誤差呢?

生A:可采用等效的方法，將電壓表的內阻并入電源內阻中，使電壓表成為一個理想電壓表，這樣測出的內阻就是等效電阻，即r測=rRVr+RV，故r測

師:通過剛才的分析，我們已經知道了電源電動勢和內阻的測量值都是偏小的。那么是否還有其他的方法分析測量的誤差呢?

生B:根據生A所講的等效思想，將電壓表的內阻RV并入電源內阻中，如圖3所示，○V0為理想電壓表。設等效內阻為r′，有r′=rRVr+RV，根據E=U+Ir，得E=U+Ir′。由于U、I的測量結果都是準確的，r′既是等效值也是實際值，因此從理論上看，電源電動勢的測量值是準確的，不存在系統誤差。

師:剛才同學B經過認真的思考后提出了自己的觀點，那就是利用等效的方法可得出電動勢的測量值不存在系統誤差，這個結論與前面分析的結果是矛盾的，他的分析正確嗎?請同學們對此進行討論。

經過探究和討論，一個參加過物理競賽輔導的學生發表了自己的看法。(按教室座位的前后同學分組討論，教師深入到學生中，傾聽討論，必要時給予指導和評價。)

生C:將電壓表的內阻等效地并入電源內阻后，電源就變成了一個等效電源，我們稱之為等效電壓源(如圖4所示)。等效電壓源定理(也稱戴維寧定理)的內容為:兩端有源網絡可等效為一個電壓源，其電動勢等于網絡的開路電壓，內阻等于從網絡兩端看除電源以外網絡的電阻。根據等效電壓源定理，此等效電壓源的電動勢應為E′=Er+RVRV，等效內阻為r′=rRVr+RV，顯然有E′

師:C同學分析得非常好!B同學認為將電壓表的內阻并入電源內阻后，電源的電動勢保持不變導致了錯誤的結果。盡管B同學提出的答案是錯的，但他在聽課過程中認真動腦思考，主動探究，敢于質疑，勇于暴露自己的思維過程，精神實在可嘉。愛因斯坦曾說過:提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。C同學能將競賽輔導中學過的原理方法用來解決學習中遇到的實際問題，難能可貴。這兩位同學的精彩表現值得大家學習，請同學們給點掌聲鼓勵一下(全體同學鼓掌)。

師:用這種“等效”的方法可以很好地分析電源內阻的測量誤差問題，但在分析電動勢的誤差問題時卻需要用到“等效電壓源”定理，而大多數同學又沒有學過“等效電壓源”定理，因此有的同學對此并不“滿意”。那么大家還有更好的方法嗎?請同學們再認真思考一下。

大家又重新投入到對誤差的分析中，很快又有一部分同學躍躍欲試，急于展示自己的“研究成果”。

學生D:還可以利用圖像來研究誤差問題。我們可畫出實驗的U-I圖線(圖5中的“測量線”)。由于電壓表的分流導致通過電流表的電流I測小于通過電源的電流I，即I=I測+IV，IV為流過電壓表的電流，IV=URV，故I=I測+URV。當路端電壓U=0時，I=I測=I短;當路端電壓U較大時，I與I測的差值URV也較大。據此可以畫出真實的U-I圖線(圖5中的“真實線”)。通過比較兩條圖線可看出:E測

師:很好!D同學利用圖像法分析了電源電動勢和內阻的誤差問題，既形象又直觀，易于理解。同學們課后還可以利用圖像法再分析一下圖1的誤差問題。

師:剛才同學們積極討論，認真思考，踴躍發言，對電源電動勢和內阻的測量誤差進行了細致的分析，尤其是有的同學善于從不同的角度思考、發現和解決問題，很好地解決了學習中的疑難與障礙。同時也給我們一個很好的啟示，在今后的學習中，要學會從不同的角度去思考問題，發現問題，學會用不同的方法解決問題，以提高我們的思維能力。下面請同學們做實驗。

………

2 教學反思

優點:

(1)本節課以誤差分析為主線，不斷啟發引導學生發現問題，引起思維沖突，通過師生互動、生生互動，逐步解決疑難問題與思維障礙。首先引導學生從公式U=E-Ir出發設計出測量電源電動勢和內阻的一般電路。采用“等效法”將電流表的內阻“串入”電源內，得出測量的結果為“等效內阻”，既向學生滲透了“等效”的思想，又為下一步等效地將“電壓表的內阻并入電源內阻中”的學習做鋪墊，同時又確定了利用電路圖2進行實驗的常用電路。這種設計既符合學生的認知規律又為學生思維的遷移搭建了必要的平臺。在用“等效法”分析出電源內阻的測量值偏小的前提下，考慮到電壓表的分流導致電流的測量值偏小，再利用公式E=U+Ir判定出電動勢的測量值偏小。此時善于動腦的學生自然會想到，既然能用“等效法”分析電源內阻的測量誤差，為什么不能用等效法分析電源電動勢的測量誤差呢?而用等效法分析的結果是“電動勢的測量值不存在系統誤差”，與先前分析的結果相矛盾，這就必然會引起學生思維上的沖突，激起學生探究的欲望。此時教師沒有直接將答案告訴學生，而是引導學生去質疑、討論、爭辯，讓學生在討論和爭辯中明辨是非，體驗解決疑難問題過程中的艱辛和獲得成功所帶來的快樂。經歷過程與方法的熏陶，有效地培養了學生的交流、合作、探究和分析、解決問題的能力。盡管用“等效法”分析電源電動勢的誤差超出了課標的要求，但對于開闊學生的知識視野，培養學生的學習興趣，引導學生改變以往局限于書本知識的學習方式，將學習從課內延伸至課外、從書本引向生活、引向社會都具有積極的現實意義。

(2)本節課教師對教學過程進行了精心的預設，并且師生、生生之間也進行了多元有效的互動，課堂上出現了多處精彩的“生成”。如教材上只給出圖2的測量電路，但沒有說明為什么采用此電路，學生在設計測量電路時，設計出了圖1所示的電路;采用“等效法”分析圖2所示電路時，電動勢的測量值不存在系統誤差以及解決此問題時使用“等效電壓源定理”等都是教師事先沒有預料到的。面對課堂上的動態生成，教師沒有采取“圍、堵”或敷衍的辦法，將學生的思維生硬地“拉回”到教師預設的軌道，而是把它作為一種寶貴的教學資源加以利用，變封閉課堂為開放課堂，讓學生對課堂上生成出的問題進行思考、交流、討論，讓學生親歷探究過程，在思考中發現問題，在交流中暴露問題，在探究中解決問題，將學生的思維不斷引向深入，使學生在不斷的思維碰撞中實現能力的提升、智慧的升華。在教學中，面對靈活多樣、變化莫測的課堂，教師所做的不是對預設教案的機械執行，而是時刻觀察學生，傾聽學生，與學生進行高效互動，及時捕捉有用的信息和資源，從容應對課堂上出現的“意外”和“偶然”，不斷調整教學策略，使動態生成成為課堂教學的重要資源。

不足:

本節課并不是每一個學生都能積極主動地參與到教學過程中，教學的立足點偏低，學生的活動面偏窄且小組活動質量不高。主要原因是:

(1)教師沒有充分提供讓不同學生積極主動參與的機會，教師的提問只是面對少數“尖子”學生，大多數學生由于缺少足夠的思考時間而跟不上教師的教學節奏，出現了“尖子”學生的思維替代和掩蓋了大多數學生的思維的現象，致使部分學生的思維過程沒有凸顯出來。

(2)小組活動缺乏實效，討論的問題難度太大，超出了多數學生的能力范圍，使學生感到無從下手。如采用等效法討論電源電動勢的測量誤差，要用到等效電壓源定理，明顯超出了多數學生的能力范圍，致使討論局限于極少數學生;用圖像法分析電源電動勢和內阻的測量誤差難度較大，許多學生想不到，導致討論的質量不高。

(3)教師對小組活動缺少必要的指導，沒有對活動提出明確具體的要求，如組內成員的分工不明確，沒有確定誰主持、誰記錄、誰總結等，致使活動的組織性及目的性不強，效率低下。

參考文獻:

[1]教育部制訂.普通高中物理課程標準(實驗).2003.

[2]普通高中課程標準實驗教科書.物理選修3-1.北京:人民教育出版社，2007.

[3]王建忠.奧林匹克物理競賽集訓教材.高中.北京:知識出版社，2002.

[4]吳亞萍，王芳等.備課的變革.北京:教育科學出版社，2007.

(欄目編輯黃懋恩)