初中物理基本物理量測量課的教學策略研究

朱曉娟

【摘要】在初中物理實驗教學中，常見的一種實驗形式為測量基本物理量。本文以初中九年級“電流的測量”為例進行教學實踐，該案例展示了在測量基本物理量實驗課中的一般教學策略：明確測量物理量、認識測量工具以及掌握讀數方法。

【關鍵詞】基本物理量測量;初中物理;電流

物理課程是一門以實驗為基礎的學科，實驗課是物理教學的重要組成部分。初中物理教學應注意讓學生通過觀察、操作、體驗等方式學習科學知識和科學方法[1]。在初中物理實驗教學中，常見的一種實驗形式為測量基本物理量的實驗。本文以人教版九年級第15章第4節“電流的測量”為例，探討優化基本物理量測量類實驗課的教學策略。

一、明確測量物理量

演示實驗：教師出示電路示教板，同時演示電路中分別用一節電池和兩節電池作為電源的電路，讓學生比較兩種情況下串聯在電路中一盞小燈泡的亮度。

教師提問：為什么兩個電路中小燈泡的亮度會不同？

學生回答：兩個電路中通過小電燈的電流不同。

教師提問：大家看到電流了嗎？什么是電流呢？

類比引入：教師應用水輪機的動畫，利用“定向移動的水會形成水流”來幫助學生建立“電荷的定向移動形成電流”的概念，并指出兩個電路中電燈亮度的不同代表了電流有強弱，引入表示電流強弱的物理量——電流強度。

獲取知識：教師指導學生閱讀課本，學生自主獲得與電流相關的知識，例如電流的符號、單位及換算。

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

設計意圖：電流是初中學生第一個要學習和測量的電學物理量，在測量這一物理量之前，教師應幫助學生建構電流這一概念。由于看不見、摸不著，電流是一個相對抽象且缺乏生活經驗的概念，而初三學生的抽象思維能力還有待加強[2]，因此需要教師為學生提供充足的感性材料。本節課通過兩個電路中小燈泡的亮度不同來引導學生將所觀察的現象與電流概念相聯系，在此基礎上創設水輪機的動畫情境，利用類比法讓學生通過生活經驗“水流的流動推動水輪機的轉動”與“電流的流動導致燈泡發光”進行類比，將“水流越快，水輪機轉速越快”與“電流越大，燈泡亮度越大”相類比，從而有效幫助學生建構概念。在此基礎上，讓學生自主獲得測量物理量的相關知識：物理量的符號、單位及其換算。以上知識適用于其他物理量的測量，有利于學生知識的遷移。

二、認識測量工具

聯系舊知：教師結合學生已學過的一些測量工具，如長度測量工具尺子、時間測量工具秒表、質量測量工具天平等，從而引出電流強度的測量工具——電流表。

認識電流表：教師指導學生結合電流表實物、說明書和課本來觀察和認識電流表，并鼓勵學生記錄下電流表與以往測量工具不同的內容以及不能理解的內容。

學生提問1：之前所用的開關、燈泡均只有兩個接線柱，電流表為什么有三個接線柱？

學生提問2：電流表的刻度盤上有兩排刻度，究竟讀哪一個？

學生提問3：電流表為什么要與被測量的用電器串聯而不是并聯，可不可以并聯？

學生提問4：電流表為什么不能直接接在電源的兩端？

指導觀察：針對學生提出的問題1、2，教師指導學生繼續觀察電流表的外部結構——接線柱、刻度盤、指針，特別是接線柱的顏色和標注內容，學生發現三個接線柱中一個標有“﹣”，即為負接線柱，另外兩個接線柱上標有“0.6”“3”的字樣，應為正接線柱。教師繼續引導學生將刻度盤上的兩排刻度的量程與接線柱上的數字進行對比，學生立刻將二者聯系起來：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。此時教師強調，在接線時電流從正接線柱流入，經過電流表后從負接線柱流出。

實驗嘗試：針對學生提出的問題3、4，教師讓學生嘗試將電流表并聯接到某一用電器上，例如燈泡的兩端，并要求學生在未知實驗結果前，采用試觸的方法且選擇大量程以免損壞實驗儀器。學生在實驗過程中發現電流表試觸并聯在小燈泡兩端的瞬間，小燈泡熄滅，電流表示數超過最大量程。教師引導學生分析這一現象，并與以前所學知識“絕對不允許將導線直接接到電源兩端”進行聯系，學生得出：電流表就相當于一個能顯示電流大小的導線，所以其并聯到小燈泡兩端后，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。

比較異同：教師引導學生進一步總結電流表與以往所學測量工具的異同，學生指出測量儀表都有零刻度、量程和分度值，但電流表有兩個正接線柱，對應兩個不同的量程以及分度值。

設計意圖：學生在學習電流表這一測量儀器時，已經學過刻度尺、溫度計、天平等基本測量工具，因此教學中應注重讓學生對照實物和教材進行自主學習，在觀察和比較中提出問題，培養學生的批判質疑精神。針對學生所提出的問題，教師并未回避，而是引導學生掌握觀察的一般方法，并讓學生采用“試誤”認知沖突的方法體驗將電流表并聯在小燈泡上的后果，增強學生的感性認識和分析問題的能力。在此基礎上，通過比較的方法，引導學生將電流表與以往所學測量工具進行對比，充分利用學生的前認知，發展對新事物的認識和理解，形成一致的思維方式。

三、掌握讀數方法

聯系舊知：教師引導學生回顧刻度尺、溫度計等的讀數方法，學生總結出以往測量工具的讀數方法與步驟，找到零刻度線，認識量程，判斷分度值，注意單位。

方法進階：教師繼續引導學生將方法遷移到電流表的讀數上，學生發現在使用電流表時還需要增加兩個步驟：確認使用電流表的量程，且不同量程的分度值不同，“0～0.6A”一個大格為0.2A，一個小格為0.02A;“0～3A”一個大格為1A，一個小格為0.1A;選擇合適的正接線柱，被測電流不要超過電流表的量程。

學生提問：如何選擇電流表的量程呢？

實驗體驗：教師引導學生按照教科書甲圖的連接方式，測量電路中的電流，并且要求學生采用不同量程，并采用試觸的方法以保證用器的安全。

得出結論：學生發現在電流大小不確定的情況下，可以通過試觸來估計電流的大致范圍，從而最終決定所選擇的量程。

教師提問：當電路中的電流大約為0.2A時，我們選擇不同量程時，讀數會得到相同結果嗎？我們應該選擇哪一個量程更佳呢？

分析討論：學生讀數發現不同量程得到的結果分別是0.2A、0.22A，并分析得出產生不同的原因為分度值不同，即精度值不同。當電路中的電流約為0.2A時，應該優選“0～0.6A”的量程。教師指出，在電流表測量電流時通常應使測量值接近儀表的滿量程，相對誤差才會比較小。

設計意圖：在讀數中注重對讀數方法的強調，特別關注了學生前后知識的聯系和發展，發揮學生的主觀能動性。學生在實踐和思考過程中，發現電流表讀數和以往測量儀器的不同，并提出問題，有利于學生在今后學習中利用這一方法理解電壓表、萬用電表等儀表的讀數。

四、結束語

實驗課是物理教學的重要部分，優化學生實驗教學是提升學生物理核心素養的有效途徑之一[3]。初中物理教學中所涉及的基本測量工具有：刻度尺、秒表、溫度計、量筒、天平、彈簧測力計、電流表、電壓表等，在這類實驗課的教學中，教師可以引導學生首先閱讀測量工具的說明書或教材，明確測量的物理量，包括物理量的符號、單位和單位轉換，接著幫助學生認識測量工具，確定測量工具上的零刻度、量程、分度值，并掌握測量工具的讀數方法。學生只有掌握了使用各種測量工具的流程和方法，才能將其遷移到高中乃至生活中更多的測量儀表中，例如萬用電表、電能表等，從而提升學生的思維方式和實驗能力。

【參考文獻】

[1] 陳培鳳，及衛新.深度備課：初中物理實驗教學中發展學生核心素養的策略[J].物理教師，2019，40（2）：23-26.

[2] 黃華.《電流和電流表的使用》教學深層探析[J].中學物理教學參考，2014，43（11）：25-26.

[3] 俞麗萍.優化學生實驗教學，提升核心素養[J].物理教師，2018，39（2）：21-24.