創新自制歐姆定律實驗器，助力初中物理教學效率提升

在初中物理教學中，歐姆定律無疑是電學部分的一顆璀璨明珠，是電學知識的基礎。九年級學生喜歡動手實踐和探索未知，但在理解抽象的電學概念和規律時仍面臨挑戰。教材中對歐姆定律的闡述通常較為理論化，學生在理解過程中容易感到枯燥和抽象。所以這一電學內容既充滿了魅力又頗具挑戰。傳統的歐姆定律實驗器在實際的教學過程中往往暴露出諸多問題，如操作不夠簡便、現象不夠清晰直觀等。因此，創新自制歐姆定律實驗器，為初中物理教學開辟了新路徑。

一、師生共同創新歐姆定律實驗器

在課堂教學中，教師可以采用師生共同創新自制歐姆定律實驗器的策略，開啟主動學習之門。學生不再是旁觀者，而是參與者，親手制作實驗器讓他們對實驗充滿期待，從而主動探索歐姆定律。下面是師生共同創新歐姆定律實驗器的過程。

（一）激發創新意識

在課堂上，教師以生動有趣的方式引入歐姆定律，如講述科學家發現歐姆定律的故事，引發學生的好奇心，在展示傳統實驗器的同時引導學生思考其不足之處，然后，通過“我們能不能自己動手制作一個實驗器，來更好地理解歐姆定律呢？”這個問題再次引導學生思考和討論。這種方式能激發學生的創新意識，讓他們積極參與到實驗器的制作中。

（二）組織分組討論

教師將學生分成小組，讓他們圍繞“如何制作歐姆定律實驗器”這個問題進行討論。通過小組討論，學生可以集思廣益，共同設計出一個初步的實驗方案。

師：現在，我們分成幾個小組。小組的任務是一起討論怎么制作一個歐姆定律實驗器。大家可以盡情發揮想象，把你們的好點子都拿出來分享。

學生迅速分組，熱烈地討論起來。

小組1：我們組可以用一些生活中常見的物品來做實驗器材，如舊電池、電線、小燈泡。

小組2：我們組想做一個可以方便調節電阻大小的裝置。

小組3：我們組覺得可以用一些發光二極管，讓實驗現象更酷炫。

（三）教師指導優化

在學生討論的基礎上，教師應先肯定學生的創意和努力，然后從物理原理、實驗方法、安全等方面對實驗方案進行分析和改進，并建議學生采用簡單易行的方法進行制作，以便于操作和觀察。同時，教師應提醒學生注意用電安全，避免發生意外事故。

師：好啦，現在各小組匯報一下你們的討論結果。

（各小組依次匯報）

師：小組1，用生活中的物品是個很有創意的想法，但要注意這些物品的安全性。小組2，調節電阻的裝置具體可以怎么做呢？再深入想想。小組3，發光二極管確實能讓實驗現象更明顯，但要考慮怎么和歐姆定律的原理更好地結合起來。

在教師的引導下，各小組進一步完善自己的方案。

（四）共同制作實驗器

在確定了實驗方案后，教師組織學生一起動手制作實驗器。

師：現在我們的方案已經越來越完善了。接下來，我們就一起動手制作實驗器吧。在制作過程中，大家要互相合作，注意安全。

學生迫不及待地開始制作實驗器。

生：老師，這個電線連接得對嗎？

師：來，我們一起看看。電線的連接要注意正負極，這樣才不會出錯。

生：老師，我們的發光二極管怎么不亮呢？

師：檢查一下電路是不是連接正確，電阻的大小是不是合適。

經過大家的共同努力，一個個獨特的歐姆定律實驗器制作完成。

師生總結自制歐姆定律實驗器的詳細描述：

電源部分：采用干電池組，提供穩定的電壓輸出。

電阻部分：準備了多個不同阻值的定值電阻，可以通過開關進行切換，方便改變電阻值。同時，還使用了滑動變阻器，以便更精確地調節電阻。

測量部分：電流表和電壓表。這些儀表的精度較高，可以準確地顯示實驗數據。

顯示部分：為了讓實驗現象更加直觀，我們還加入了一些發光二極管。它的亮度變化可以直觀地反映電流的大小。

控制部分：包括開關和導線，用于控制電路的通斷和連接。

整個實驗器的制作過程并不復雜，使用了一些常見的材料，如木板、塑料盒、電線等。首先，我們將各個部分固定在木板上，然后通過導線進行連接，在連接過程中，要注意電路的正確性和穩定性，避免出現短路等問題。

二、創新實驗器，提升課堂教學質量

傳統的歐姆定律實驗器往往需要通過復雜的電路連接和儀器操作才能觀察到實驗現象，而自制的歐姆定律實驗器可以采用更直觀的方式展示實驗現象。我們制作了一個簡單的電路模型，用發光二極管來表示電流的大小，用滑動變阻器來調節電壓和電阻。如此一來，學生能夠極為清晰地觀察到電流、電壓和電阻之間的微妙關系。通過創新自制歐姆定律實驗器，課堂教學煥發出全新的活力，教學過程變得更加生動、直觀且充滿趣味，極大地提高了課堂教學的質量。這種教學方式緊緊圍繞學生展開，高度重視學生的參與和體驗，促使學生在實踐中扎實學習，在探索中茁壯成長。教師在這個過程中充當引導者的角色，巧妙地運用提問、啟發、引導等方法，幫助學生理解歐姆定律的概念和原理，培養學生的科學思維和創新能力。

師：同學們，我們一起創新自制了歐姆定律實驗器，大家記得我們用了哪些材料嗎？

生：我們用了木板、塑料盒、電線，還有發光二極管和滑動變阻器。

師：非常好。那我們為什么要用到發光二極管呢？

生：是為了更直觀地表示電流的大小。

師：沒錯。那我們現在來看看這個實驗器是怎么工作的吧。當我們調節滑動變阻器改變電阻或者電壓時，會發生什么呢？

生：會看到發光二極管的亮度在變化。

師：是的，這就說明電流在變化。那大家想想，當我們增大電阻時，發光二極管會怎樣呢？

生：我覺得發光二極管會變暗。

師：為什么呢？

生：因為根據歐姆定律，電阻增大，電流會減小，所以發光二極管就變暗了。

師：很好。那現在大家再分組進行實驗，看看還能發現什么有趣的現象。

三、自制實驗器，助力學生正確理解課時內容

（一）實驗前的引導

在進行實驗之前，教師首先明確實驗的目的和要求，然后向學生介紹自制實驗器的結構和原理，讓學生了解實驗器的制作方法和使用方法，并通過問題激發學生思考，為實驗的順利進行做好準備。

師：同學們，今天我們要用自制的實驗器來探索歐姆定律。大家知道我們這次實驗的目的是什么嗎？

生：理解電流、電壓和電阻的關系。

師：非常正確。那我們的要求呢？

生：認真觀察、積極思考、準確記錄數據。

師：很好。現在來看看我們的自制實驗器。它主要由一些常見材料組成，如電線、二極管、電阻等。它的結構設計是為了讓我們能更直觀地看到實驗現象。它的原理就是歐姆定律，當我們改變電阻時，電流和電壓也會相應發生變化。大家想想，為什么會這樣呢？

生：因為歐姆定律中電流等于電壓除以電阻。

師：非常棒。那帶著這些思考，我們準備開始實驗吧。

（二）實驗過程中的指導

在實驗過程中，教師應觀察學生的操作，引導學生正確連接電路，調節電壓和電阻，鼓勵學生提出問題和疑惑，引導他們分析實驗現象及數據，加深他們對歐姆定律的理解。

師：現在大家以小組開始進行實驗。大家在連接電路的時候一定要注意正負極，不要接錯；在操作時要注意安全，仔細觀察實驗現象。當我們改變電阻的時候，大家要注意看發光二極管的亮度變化，并且把數據記錄下來。

生：老師，我發現電阻增大的時候，電流變小了，發光二極管也變暗了。

師：非常好，你觀察得很仔細。繼續保持這樣的觀察和記錄。

（三）實驗后的總結

實驗結束后，教師組織學生回顧實驗過程，引導學生根據實驗數據繪制圖表，總結實驗結果，強化對歐姆定律的認知。

師：實驗結束了，我們分析一下大家記錄的數據。大家說說，通過實驗和數據分析我們學到了什么？

生：老師，我發現電壓增大，電流也增大；電阻增大，電流減小。

師：非常正確。這就驗證了歐姆定律。大家回顧一下實驗過程，有沒有什么成功的經驗或者不足之處呢？

生：老師，我覺得我們在連接電路的時候要更加仔細，不然很容易出錯。

生：我覺得記錄數據的時候要更準確一些。

師：大家總結得都很好。通過這次實驗，我們對歐姆定律有了更深刻的理解。希望大家在以后的學習中也能像這次一樣，認真觀察、積極思考。

（四）引導深入思考

在總結實驗后，教師可以設計以下問題引導學生深入思考歐姆定律，讓學生通過實驗，運用歐姆定律分析和解決實際問題：

1.如果我們繼續增大電阻，電流會一直按照同樣的規律變化嗎？為什么？

2.在實驗中，發光二極管的亮度變化與電流的關系非常直觀，那么發光二極管的亮度變化除了受電流影響，還會受哪些因素影響呢？

3.根據歐姆定律，當電壓為零的時候，電流會是多少呢？這說明了什么？

4.如果一個電路中的電阻突然變小，為了保持電流不變，可以采取哪些措施呢？

5.歐姆定律在我們日常生活中有哪些具體的應用實例呢？

6.在實驗過程中，有沒有哪些數據出現了異常？分析一下可能是什么原因導致的。

7.如果我們改變實驗器中的電源類型，對歐姆定律的驗證會有影響嗎？為什么？

8.從歐姆定律的角度出發，如何解釋為什么有些電器在電壓不穩定的情況下容易損壞？

四、創新實驗器，幫助學生學以致用

學習的最終目的是致用。創新自制歐姆定律實驗器在幫助學生學以致用方面起到了顯著作用。首先，自制實驗器能使學生更深入地理解歐姆定律的概念和原理，通過親自參與制作過程，學生對實驗器的結構和功能有了更直觀的認識，從而更好地掌握了歐姆定律的內涵。其次，教師利用自制歐姆定律實驗器設計實際問題和開展實驗探究活動，能讓學生在學習中感受到快樂和成就感，并將所學的理論知識轉化成實際行動，提升解決問題的能力。

（一）設計實際問題

師：同學們，為了幫助大家更好地學以致用，我們先來思考一些實際問題。如果一個電路中電源電壓為9 V，電阻為15 Ω，那么通過這個電阻的電流是多少呢？大家運用歐姆定律來分析和解決這個問題。

生：老師，根據歐姆定律公式I=■，電流I=■=0.6 A。

師：非常好。現在我們再設計一個實際問題，如我們要為一個小風扇設計一個調速器，應該怎么做呢？大家可以用我們自制的實驗器來思考這個問題。

（二）開展實驗探究活動

師：現在我們利用自制的歐姆定律實驗器進行實驗探究。大家先想想需要更換實驗器中的哪一部分，才能完成這次探究實驗呢？

生：我們應該把二極管的部分更換成一個小風扇進行實驗，這樣就能更直觀地觀察現象了。

師：非常好，那現在各小組開始進行實驗探究吧。大家先檢查一下自己小組的自制實驗器是否完好，然后根據我們設計的問題進行實驗。在實驗過程中，大家一定要認真觀察實驗現象，做好記錄。如果遇到問題，可以隨時向老師提問。

學生紛紛開始檢查實驗器，準備實驗。

小組1：老師，我們不太確定怎么開始實驗。

師：你們可以先思考一下，調速器的作用是什么呢？它是通過改變什么來調節風扇的速度呢？

小組1：我們明白了，應該是通過改變電阻來調節電流，從而改變風扇的速度。

小組2：老師，我們發現改變電阻的時候，風扇的速度變化不是很明顯。

師：你們可以檢查一下電路連接是否正確，或者嘗試將電阻的幅度改變更大一些。同時，想想在實際生活中還有哪些方法可以調節風扇的速度。

小組3：老師，我們成功地調節了風扇的速度，發現電阻越大，風速越慢。

師：非常好！你們要注意記錄下相應的數據，這樣才能更好地分析實驗結果。

（三）組織小組討論和交流

師：實驗完成后，我們進行小組討論和交流。各小組分享一下你們的實驗結果和發現吧。

小組1：我們組發現電阻越大，電流越小，風扇轉動越慢。

小組2：我們組也得出了相同的結論，而且我們組還發現，當電阻變化時，滑動變阻器可以調節電壓，使電流保持穩定。

師：大家的討論很有成效。通過交流，我們可以從不同的角度理解歐姆定律的應用。

（四）進行課堂總結和評價

師：我們通過設計實際問題、開展實驗探究活動和小組討論交流，深入理解了歐姆定律的應用。大家在這個過程中有哪些收獲呢？

生：我學會了用歐姆定律解決實際問題，還知道了如何通過實驗來驗證理論。

師：很好。大家再想一想，在實際生活中有哪些類似滑動變阻器的裝置呢？它們的作用是什么？

生：老師，我覺得家里的調光臺燈就有點像滑動變阻器，它可以調節燈光的亮度，應該就是通過改變電阻來改變電流大小的。

師：非常正確。大家課下可以以小組的形式去尋找生活中關于歐姆定律的例子，然后一起討論。

五、創新實驗器，提升教學質量反思

在以“歐姆定律”為例開展的初中物理教學實踐中，教師采用創新自制歐姆定律實驗器的舉措，經過一系列的教學環節推進，收獲頗豐。

回顧初衷，是鑒于傳統實驗器在激發學生興趣、助力學生學以致用等方面存在局限，期望通過自制實驗器打破這些困境，提升初中物理教學質量。教師利用自制實驗器開展教學時實驗現象更直觀，確實提高了課堂教學質量，使得學生更易理解抽象的歐姆定律知識，無論是在正確把握課時內容，還是學以致用上，都有了明顯進步。

然而，反思教學過程也意識到一些不足，如教師在引導學生自制實驗器時，由于學生動手能力的差異導致進度不一。在后續的教學中，教師需更加關注學生個體指導，確保每位學生都能參與其中。同時，在運用創新實驗器進行教學時，教師還可以進一步拓展探究的深度和廣度，設計更具挑戰性的問題和實驗任務，激發學生的創新思維和探索精神。

（作者單位：福建省福州外國語學校）

編輯：趙文靜