建構物理模型在初中物理教學設計中的應用

袁郭華

摘 ?要：建構模型素養是物理核心素養中所提到的能力之一，目的在于幫助學生將抽象化的物理概念轉變為可視化的實物模型，從而幫助學生直觀的感受物理現象的發生規律，進而促進學生抽象思維的發展，使其能夠在學習過程中快速的掌握物理知識。總體而言，建構模型就是將物理知識與實際問題聯系在一起，從而引導學生在解決問題的過程中對物理知識進行總結。

關鍵詞：建構模型;初中物理;教學設計;歐姆定律

歐姆定律是一項綜合較強的內容，其中不僅包含了利用字母表達式來推導電路中電流、電阻、電壓三者之間的關系，同時還包括了電路識別與分析等內容，除此之外，更是為后續的單電表法測電阻進行了鋪墊，因此掌握這部分內容對學生來說十分重要。在進行教學設計的過程中，教師需要注重對物理建模思維的體現，從而讓學生對知識的把握更加直觀真實。

一、課題導入

探究歐姆定律的內容，需要引導學生從發現電阻、電壓與電流三者之間的關系入手，從而由此引出歐姆定律公式：I=U/R。除了需要讓學生正確的記住公式中各個物理量所代表的電學單位之外，教師還需要對學生強調歐姆定律發生的基本原則，也就是同路、同體、同時這三個要求，只有對這“三同”有了足夠的了解，學生才能夠正確的使用歐姆定律，并借助歐姆定律去理解發生在身邊的電學現象。為此教師可以利用真實模型來幫助學生掌握歐姆定律知識，并由此導入課題，引導學生正確認識歐姆定律內容。

問題一：一個燈泡與12v的電源連接在一起，現已知燈絲的電阻是30Ω，請計算電源接通時，通過該燈絲的電流為多少？

解析：已知電路的電壓與電阻分別是12v與30Ω，根據歐姆定律內容，可以計算電流為I=U/R=12v/30Ω=0.4A。根據這道問題，教師可以引導學生正確認識電路中電壓與電阻、電流之間的關系，并重點強調“三同”原則，引導學生總結出同一電路中，流經電路的電流，與該電路的電阻成反比，并與其兩端的電壓成正比。同時在此基礎上，引導學生掌握國際單位kΩ的單位換算，并強調家庭電路的電壓為220v這兩個知識點，以此來強化學生對知識的應用能力，使其能夠通過歐姆定律來解決實際問題。

二、變式強化

學生在掌握了歐姆定律的基礎內容后，教師需要為學生進一步引導出歐姆定律公式的幾種變形，分別是R=U/I，U=IR。但是在講解這兩個變形式子的過程中，教師一定要特別強調：電阻是物體本身所獨有的一種特性，電阻本身的大小與通過物體的電流和電壓之間不發生關系。但是通過物體的電流卻是會受到該物體本身的電阻以及與其連接的電源電壓所影響，因為其自身電阻的大小決定了通過其本身的電流大小，而與之相連的電源電壓更是物體產生電流的根本原因，但通過物體的電流為零時，不代表該物體的電阻也為零。因此以上兩個變式雖然與歐姆定律相似，但是卻不可以因此而認為電阻與導體的電壓或電流為正比。

這一階段的學習內容對于學生的邏輯思維有很高的的要求，為了幫助學生更好地理解這些內容，教師可以借助生活實物模型來幫助學生理解這兩類變式的應用，并借助家庭電路中電壓恒定不變的方式，來幫學生進一步明確電阻、電壓、電流三者之間的關系，從而在教學過程中將物理模型構建的方法體現出來。

問題二：小明與媽媽一起去買電熱爐，通過觀看產品說明書，小明了解到A款水壺通過電爐絲的電流為5A，B款水壺為4A。為什么同處于家庭電路之中，兩款通過兩款水壺的電流大小不相同？

解析：學生通過實例分析，很快能把無題干中的關鍵信息“家庭電路”，進而判斷出家庭電路的電壓為220v，最后根據公式R=U/I，便可以迅速判斷電壓相等的情況下，造成電流大小不同的原因只能是兩款水壺的電阻不同，因此根據公式可以分別求出兩款水壺的電阻大小，并明確了電阻不會隨著電壓與電流而發生改變，相反電阻是決定了電流大小的因素之一。

三、串并聯電路進階

學生在掌握了歐姆定律之后，并且能夠熟練應用不同變式來完成簡單問題，教師需要為學生相應的提升難度，可以結合實際電路圖來引導學生直觀的了解在串并聯電路中歐姆定律應用方式的差異性，從而加強學生對知識的實際應用能力，并系統的總結知識規律。

問題三：在某電路圖中，假設經過R1的電流為0.5A，那么請根據圖一解決以下問題：

1.能否計算出R2的電流為多大？

2.假設R1=20Ω，那么能否計算出其電壓為多大？

3.電路兩端的電壓為15v的情況下，請計算U2處的電壓。

解析：在這道題中，教師首先需要應到學生對題干中的未知量與已知量進行分析，并結合歐姆定律內容來判斷其中的關系，進而分析求解這三個問題需要利用到哪些物理量，以此作為解題的突破點。其次，需要提醒學生不可忽略“三同”原則。并在講解過程中，通過文字說明為學生羅列出題干中各個量之間的關系。繼而為學生展示并聯電路中，歐姆定律的使用技巧。

問題四：如圖二所示，開關斷開時電流表的讀數是0.4A，開關合上則為0.6A。已知R2=8Ω。求R1的阻值和電源電壓。

在解決這兩個問題之后，學生便會對歐姆定律的實際應用有一個初步了解，進而教師可以為學生展開更多的變式訓練，引導學生更加靈活的應用歐姆定律去解決實際問題。

三、結語

綜上所述，所謂建構模型即指通過實際問題來幫助學生了解物理知識，并在教學過程中逐漸引導學生發現不同問題之間的銜接點，使得其能夠通過已有的知識經驗去理解下一階段的內容，從而為學生整理出了彼此間具有緊密邏輯聯系的知識框架。

參考文獻：

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