序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇歐姆定律的作用范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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摘 要：本文對人教版物理選修3-1教材中引入焦耳定律的方式提出了質疑，指出了其不利影響，同時提出了自己的方案并分析了這樣引入的好處。

關鍵詞：物理選修3-1；焦耳定律；歐姆定律；純電阻電路

人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1課本對焦耳定律的引入過程如下：

電流通過白熾燈、電爐等電熱元件做功時，電能全部轉化為導體的內能，電流在這段電路中做的功W等于這段電路發出的熱量Q，即

Q=W=UIt

由歐姆定律

U=IR

代入上式后可得熱量Q的表達式

Q=I2Rt

即電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比，這個關系最初是焦耳用實驗直接得到的，我們把它叫做焦耳定律。

這里用公式推導的方式得出了焦耳定律的公式和內容，筆者認為不太恰當，理由如下：

第一，焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結出來的規律，科學實驗是自然規律最直接的反映，科學理論正確與否必須接受實驗的檢驗，正如課本上所說焦耳定律是焦耳用實驗直接得到的，焦耳定律本身就是一個實驗規律，這是焦耳通過大量實驗總結得到并經過無數次實驗驗證了的實驗結論，我們不應該淡化科學實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用，公式推導的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。

第二，這里Q=W應用了能量轉化與守恒定律來推導焦耳定律，而實際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后，又進行了長期的、大量的、精確的科學實驗，在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉化和守恒定律.并且電流通過導體時所做的電功和導體發出的電熱相等是焦耳得出能量轉化與守恒定律的重要實驗基礎.由此看來，用能量轉化和守恒定律來推導焦耳定律是不符合科學發展的實際歷程的。

第三，上述推導過程用到了歐姆定律，歐姆定律的表達式應該為[I=UR]，不應該用U=IR，另外，歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規律，用歐姆定律來推導焦耳定律會使學生認為焦耳定律也只適用于純電阻電路，對電動機等非純電阻元件求電熱不適用的錯誤認識.學生一旦建立這樣的錯誤認識再來糾正是比較困難的.

基于以上考慮，筆者認為引入焦耳定律的過程可以做一些調整.建議設計“電流通過電學元件時產生的電熱與誰有關？”的探究實驗（或者介紹焦耳所做的實驗）.通過探究實驗得出Q=I2Rt，即焦耳定律.然后結合能量轉化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉化為電熱W=Q，即UIt=I2Rt，可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內在要求.

這樣設計的好處是還原了人們認識自然規律的實際歷程，體現出了科學實驗在科學理論建立過程中的巨大作用，使人們認識到焦耳定律是一條實驗規律，物理學科是一門實驗科學，能真實反映自然規律.通過探究實驗的設計我們可以引導學生像科W家那樣設計實驗方案，探究、總結得出規律，使學生在實驗中體會科學實驗對自然科學的重要意義，也能使學生獲得科學研究的方法.

我們又利用焦耳定律和能量守恒定律反過來得出了歐姆定律，說明歐姆定律、焦耳定律雖說是在實驗中得出的，同時它們也是物理理論大廈的有機組成部分，可以反映出焦耳定律在物理理論體系中的地位和物理理論的完備性，在理論層面上證明焦耳定律可以納入已有的物理理論當中，使實驗結論和理論框架得到完美融合.更重要的是我們能夠得到歐姆定律的適用條件――純電阻電路，如果不是純電阻電路，電流做功沒有全部轉化為電熱則不能得出W=Q即UIt=I2Rt，歐姆定律也就不適用.另外我們還能體會到能量轉化與守恒定律在自然界中的普適性，歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.

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一、 課堂教學知識量大，學生難以吸收

初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節教學內容有過多次變動，實驗教材里的內容主要有兩點：一是閉合電路歐姆定律；二是路端電壓和負載的關系；此外還外加了路端電壓和電流的關系。因為知識點較多，課堂教學量很大，所以課堂上時間緊，學生思考和參與實踐都比較少，課堂上沒有充分發揮學生的主體作用。從課后反饋的情況來看，學生掌握的情況并不是太好。

因此，針對這種情況，在該課的教學中，教師可以將這一節課的內容分成兩節課來講。第一節課講閉合電路歐姆定律，在復習電動勢、內阻等概念和規律的基礎上，通過閉合電路歐姆定律的推導，引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖，闡述能量轉化的關系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練，使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關系時，教師演示實驗，讓學生有個直觀的感受，然后再加上理論分析，讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節課講路端電壓和負載的關系，路端電壓和電流的關系，在上一節歐姆定律的基礎上，導出路端電壓和負載的關系U=E1+rR，仍然是先進行演示實驗，后進行理論分析，讓學生對路端電壓和負載的關系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關系U=E―IR，先觀察實驗，通過改變滑動變阻器的阻值，使電路中電流表和電壓表的示數同時發生變化，學生會觀察到電流變大時，路端電壓變小，反之電流變小，路端電壓變大，再利用公式進行分析，這樣可給學生留下比較深的印象。

二、演示實驗，可視性較差

在演示路端電壓和負載（或電流）的關系時，學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉情況，由于表盤小，顏色暗，放在桌面上又有些低，所以站在后面的同學看不清楚，影響了實驗效果。針對這種情況，教師可以做如下改進。

在實驗課堂上做演示實驗時，一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上，把臺子升起來，使全班學生都能看清楚；另一方面對有些演示實驗，用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上，便于學生觀察；此外，如果課堂人數較少，教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗，真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果，也能提高學生的動手能力和學習興趣。

三、 學生活動少，主體作用沒有很好體現

在“閉合電路歐姆定律”教學中，一方面是教學內容安排得比較多，為了在規定的時間內完成任務，必須按照設定好的節奏進行，課堂上并沒有給學生留下較多思考和發散的時間；另一方面，教師思想保守，教學不夠大膽，認為學生物理基礎較差，害怕學生不發言，出現冷場情況，或者學生課堂發言不入主題而不好收場。針對這種情況，教師可以做如下改進。

對教學內容做了相應的調整以后，就可以給學生留有更多的思考時間和發表見解的機會，如果學生在課堂上不敢發言，教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動，學生說錯了正好可以糾正其錯誤，只要學生積極思考，積極參與，勇于發言，就要給予鼓勵，這是培養學生良好思維習慣的大好時機。因為，在課堂教學中，任何層次的學生都可以與他互動起來，就看教師怎樣引導，如何讓學生互動。當然，在實驗教學中，很多實驗具有安全性和特殊操作性，對于這類實驗教師要規范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發掘學生的好動性、探知性，讓學生從自己的角度去思考問題，讓學生在張揚個性的同時，拓展創新能力。

參考文獻

[1]雷光錦.《閉合電路歐姆定律》教學設計[J].昭通師范高等專科學校學報，2011，1（25）：111.

[2]謝建華.淺談“閉合電路歐姆定律”的教學[J].內蒙古民族大學學報，2011，3（15）：124-125.

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《歐姆定律》一課，學生在初中階段已經學過，高中必修本（下冊）安排這節課的目的，主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識；體會物理學的基本研究方法（即通過實驗來探索物理規律）；學習分析實驗數據，得出實驗結論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法；再次領會定義物理量的一種常用方法——比值法．這就決定了本節課的教學目的和教學要求．這節課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容，重點在于要讓學生知道結論是如何得出的；在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段；在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的，從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法．

本節課在全章中的作用和地位也是重要的，它一方面起到復習初中知識的作用，另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎．本節課分析實驗數據的兩種基本方法，也將在后續課程中多次應用．因此也可以說，本節課是后續課程的知識準備階段．

通過本節課的學習，要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍；理解電阻的概念及定義方法；學會分析實驗數據的兩種基本方法；掌握歐姆定律并靈活運用．

本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析．這是本節課的核心，是本節課成敗的關鍵，是實現教學目標的基礎．

本節課的難點是電阻的定義及其物理意義．盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經接觸過，但學生由于缺乏較多的感性認識，對此還是比較生疏．從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量，還是存在著不小的思維臺階和思維難度．對于電阻的定義式和歐姆定律表達式，從數學角度看只不過略有變形，但它們卻具有完全不同的物理意義．有些學生常將兩種表達式相混，對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清，要注意提醒和糾正．

根據本節課有演示實驗的特點，本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法．教師邊演示、邊提問，讓學生邊觀察、邊思考，最大限度地調動學生積極參與教學活動．在教材難點處適當放慢節奏，給學生充分的時間進行思考和討論，教師可給予恰當的思維點撥，必要時可進行大面積課堂提問，讓學生充分發表意見．這樣既有利于化解難點，也有利于充分發揮學生的主體作用，使課堂氣氛更加活躍．

通過本節課的學習，要使學生領會物理學的研究方法，領會怎樣提出研究課題，怎樣進行實驗設計，怎樣合理選用實驗器材，怎樣進行實際操作，怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律．同時要讓學生知道，物理規律必須經過實驗的檢驗，不能任意外推，從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣．

為了達成上述教學目標，充分發揮學生的主體作用，最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性，對一些主要教學環節，有以下構想：1．在引入新課提出課題后，啟發學生思考：物理學的基本研究方法是什么（不一定讓學生回答）？這樣既對學生進行了方法論教育，也為過渡到演示實驗起承上啟下作用．2．對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答．這樣使他們既鞏固了實驗知識，也調動他們盡早投入積極參與．3．在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協助，同時讓其余同學注意觀察，也可調動全體學生都來參與，積極進行觀察和思考．4．在用列表對比法對實驗數據進行分析后，提出下面的問題讓學生思考回答：為了更直觀地顯示物理規律，還可以用什么方法對實驗數據進行分析？目的是更加突出方法教育，使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識．到此應該達到本節課的第一次，通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲．5．在得出電阻概念時，要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義．此時不要急于告訴學生結論，而應給予充分的時間，啟發學生積極思考，并給予適當的思維點撥．此處節奏應放慢，可提請學生回答或展開討論，讓學生的主體作用得到充分發揮，使課堂氣氛掀起第二次，也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象．6．在得出實驗結論的基礎上，進一步總結出歐姆定律，這實際上是認識上的又一次升華．要注意闡述實驗結論的普遍性，在此基礎上可讓學生先行總結，以鍛煉學生的語言表達能力．教師重申時語氣要加重，不能輕描淡寫．要隨即強調歐姆定律是實驗定律，必有一定的適用范圍，不能任意外推．7．為檢驗教學目標是否達成，可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習，達到鞏固之目的．然后結合課本練習題，熟悉歐姆定律的應用，但占時不宜過長，以免沖淡前面主題．

1．注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹．

2．注意正確規范地進行演示操作，數據不能虛假拼湊．

3．注意演示實驗的可視度．可預先制作電路板，演示時注意位置要加高．有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上，使全體學生都能清晰地看見．

4．定義電阻及總結歐姆定律時，要注意層次清楚，避免節奏混亂．可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出，而歐姆定律在歸納完實驗結論后總結．這樣學生就不易將二者混淆．

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關鍵詞：數學推理；科學探究；問題情境；科學方法；理論聯系實際

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）1-0019-3

人教版高中物理選修3-1第二章第七節《閉合電路的歐姆定律》是電學知識的核心內容，其中包含了許多科學思想方法，是學生學習和體會科學思想方法的好素材。作為一節典型的規律探究課，本節內容較抽象，學生在學習時，對電源內電路認識模糊，難以理解電源有內阻；對內外電路的電壓與電源電動勢的關系及路端電壓與負載關系感到疑惑，對其中蘊含的科學方法未能深刻領會。“如何有效突破這些教學難點？”“如何設計好閉合電路歐姆定律的探究過程，有效實施三維目標教學？”一直是廣大物理教師研究的重要課題，本文試圖通過對本節課的教材、教法的分析，探究形成學生認知困難的主要原因以及在本節課中如何有效實施探究教學，培養學生的核心素養。

1 教材、教法分析

人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎⒌綞勢、歐姆定律、串并聯電路、焦耳定律和導體的電阻之后來學習的。很顯然，這種安排的意圖是在承接“從做功角度認識電動勢”的基礎上，引導學生從功能關系角度來建立閉合電路的歐姆定律，體現了循序漸進的教學原則。順應這種構想，教材對本節內容以如下方式呈現：先直接給出閉合電路的概念，然后從功能關系出發， 根據能量守恒，理論推導出閉合電路的歐姆定律和U+U=E，再根據閉合電路的歐姆定律，理論分析路端電壓與負載的關系。這種呈現方式的好處是：既充分體現了功和能的概念在物理學中的重要性，又有利于學生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來看這種呈現方式具有一定的合理性和科學性。

筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學，領略了執教老師們的各種處理方法，比較有代表性的是以下兩種教法：

第一種教法是沿用原教材的思路，采用比較傳統的方式，注重理論探究，先從理論上推導得出閉合電路歐姆定律的數學表達式，再應用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規律，最后引導學生運用規律解題，把立足點放在訓練學生的解題能力上。

第二種教法注重突出實驗的地位，發揮實驗在探究教學中的作用。利用實驗創設懸念，引入課題，設計探究實驗，讓學生在實驗中總結歸納出內外電壓之間的關系，再利用教材中的圖2.7-3實驗探究路端電壓與負載的關系。

根據課后反饋發現，沿用原教材思路設計的教學，效果并沒有達到設計者想象的結果，究其原因，主要有以下幾個方面：

1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的，注重于數學推理，比較抽象，缺乏令人信服的探究實驗，學生無直接經驗感知和相應的認知過程，難以形成深刻的理解。

2.教材對閉合電路，特別是內電路的建構過于直接，無感知過程，學生對教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢高低變化的模型圖難以理解，加之學生對部分電路的歐姆定律印象深刻，對電源內部的電路無直觀印象，對電源也有內阻心存疑慮，難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢。

3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關系推導得到IR+Ir=E和U+U=E，這種處理方式，會讓學生對U+U=E的普適性產生懷疑：非純電阻電路還適用嗎？

4.作為一節規律探究課，本節課包含了許多科學思想方法，教材過于注重理論推導，忽視了實驗探究，淡化了猜想、類比、比較、分析等多種科學思想方法教育，這對培養學生的探究能力和體驗研究物理問題的方法是不利的，也不利于提高課堂教學的有效性。

第二種“通過設計多個實驗來進行實驗探究”的處理方法，調動學生學習的主動性和積極性，學生能獲得更直觀的認識，有效地突破一些教學難點，但由于本節知識點多，思維量大，設計過多的實驗（特別是設計繁雜的分組實驗）勢必會分散學生的注意力，干擾學生的正常思考，擠壓學生思考和實踐應用的時間，影響了學生主體作用的發揮，效果同樣不盡如人意。

2 教學建議

2.1 尊重學生的認知規律，科學設計探究過程

從物理學史來看，歐姆定律是基于實驗而發現的，并非演繹推理的結果，教材通過功能關系分析來建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來的負面影響是學生缺乏感性認識，沒有參與知識發現過程中的情感體驗，難以形成深刻的理解，課堂上學生學習的積極性也不高。規避這種負面影響的方法就是在教學設計時，應當尊重學生的心理特點和認知規律，科學地設計探究過程，讓學生在親身探究中理解定律，體驗方法。基于這種指導思想，筆者在教學設計時，先用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電，產生了與學生日常生活經驗相矛盾的現象來設置“懸念”――引入新課。然后，引導學生針對“引入實驗”中的現象展開探究，讓學生在實驗探究中分析、思考、歸納，得出電源內電壓和外電壓之間的關系。接著再引導學生利用功能關系，從理論角度來推導、探究，讓實驗得出結論在理論上獲得支撐。最后，引а生利用所學規律解決引入實驗和實際生活中的問題。這種在引入實驗為基礎的“實驗和理論推導相互結合的探究過程”的設計，既避免了設計過多的實驗，又讓學生親身體驗了探究的過程，加深了對知識的理解，深刻領會到物理學科的嚴謹性和流暢性，感受到物理的探究之美和應用之美。同時，又能激發學生的學習熱情，使物理課堂教學產生無窮的樂趣，進而實現高效的物理課堂教學。

2.2 合理創設問題情境，引導學生質疑探究

作為一節規律探究課，本節課的重點是如何落實探究教學，讓學生在探究中理解閉合電路的歐姆定律，感知科學探究的過程和方法。在探究教學中，問題是探究的起點，沒有問題就不可能有探究，正是在問題的驅動下，學生才能積極思考，從而產生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規律形成過程的基礎上，精心創設問題情境，以問誘思，引導學生融入到探究學習的情境中去。例如：在構建“閉合電路”概念時，用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后，可設置如下問題情境：“為什么燈泡接到電動勢為9 V的電池時，亮度反而暗了？難道電池壞了？”“為什么電池與燈泡接通時兩端的電壓變小？減小的電壓哪兒去了？”“電池有內阻？可能嗎？”“我們來看看電池（觸摸電池），電池變熱了，什么原因導致工作的電池會變熱？”學生在問題的引領下觀察、實驗、體驗，由此認識到“電源內部也有電阻和電流”“電源內部電流的通路，稱為內電路”。這種以問題啟發學生思考，以實驗引導學生體驗來構建閉合電路的方法，既彌補了教材對內電路建構的非直觀性，也讓學生經歷了在質疑中分析、探究的過程，學生對閉合電路的認識潛移默化、水到渠成，遠比直接灌輸效果好。

在引導學生從能量角度驗證實驗探究結果時，設置如下問題情境：“剛才我們通過實驗探究了閉合電路中的電流規律，這個結論可靠嗎？”“如果我們能從理論上找到依據，是不是更可靠？如何從理論上來分析呢？”“從能量角度行嗎？”“內、外電路在時間 t 內消耗多少電能？ ”“這些能量從何而來？”學生在上述問題的引導下，發現也可以從能量角度來推導得出與實驗相同的結果。

在引導學生探究路端電壓與負載的關系時，設置以下問題情境：“實驗表明，燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故，你們能說說路端電壓與什么有關嗎？”“它們之間具體的關系是什么？”“如何設計實驗來研究呢？”“從實驗數據中能得出什么結論？”“能從理論上分析為什么會發生這樣的變化嗎？”“如果外電阻斷開，路端電壓為多少？外電阻短路，路端電壓又為多少？”“誰能說說路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么？”在這一個個問題的引領下，學生從實驗探究到理論分析兩個方面找到了路端電壓與外電阻的關系，不僅體驗了科學探究過程，提高了理論分析和實驗探究的能力，也養成了樂于探索、勤于動手的好習慣。

2.3 注重滲透科學方法教育，加深對規律本質的認識

作為一根主線，科學探究法貫穿在整個課堂教學過程中，教學中要注意尊重學生的心理特點和認知規律，強化科學探究法的顯性教育：以引入實驗為線索，引導學生經歷“觀察實驗、提出問題、猜想假設、設計實驗、分析論證”等過程，領會科學探究的方法。

“閉合回路中的電勢變化”抽象而難以理解，突破這一難點的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來形象地說明這個問題，但這種模型對學生來說還是比較抽象，難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類比，來說明閉合電路中的電勢高低變化情況。這樣的方法，既簡單又源于學生的生活經驗，學生容易接受，教學中應注意引導學生體會類比法的作用。

“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導”和“路端電壓與負載的關系推導”中兩次用到，教學中要注意借助問題情境，把規律的探究以一個個問題的形式呈現出來，讓學生在問題的引領下經歷演繹、推理過程，構建對“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負載關系”的正確理解，體驗演繹推理過程中獲得成功的愉悅。

另外，本節課中，要特別注意引導學生在了解路端電壓與負載電阻的關系的基礎上，通過極限法分析和理解電路斷路時的路端電壓和短路電流的現實意義，體會極限法在物理學習中的作用和意義，有效地訓練學生突破思維定勢，培養創造性的思維能力。

2.4 注重理論聯系實際，物理與生活的聯系

研究和學習物理最重要的方法就是理論聯系實際，將理論和實際、物理與生活聯系起來，可以幫助學生更透徹地理解所學的物理知識，培養學生的創造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產、生活聯系密切，教學設計時，應注意還原知識的產生背景，注重將知識應用于實際生活。例如：新課引入可以從生活現象來提出問題，引發學生思考探究；在得出路端電壓與外電阻R的關系后，引導學生通過將R推向兩個極端情況的分析，來理解實際中“為什么電源開路時路端電壓就等于電源的電動勢”及“為什么電源不能用導線直接相連”；在學完了本節知識后，可引導學生用本節課所學知識分析解決新課引入及生產、生活中的實際問題。讓學生充分地感知從生活走進物理、從物理回到生活的過程，培養學生利用物理知識分析解決實際問題的能力，建構對知識（尤其是難點知識）的正確理解，從而真切地感受所學物理知識的實用性，充分理解物理學科對時展的深遠意義。

參考文獻：

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關鍵詞：歐姆定律；探究案例；教學設計；解讀反思

一、教育背景與設計理念

2011年教育部頒布了經修訂的《義務教育物理課程標準》（以下簡稱“新課標”），這是我國義務教育新課程實驗取得階段性成果的標志，更是廣大新課程實踐者10年經驗的總結，定稿后的新課標必將作為指導性文件引領新課改持久深入健康地發展。

為實踐新課標所倡導的“提倡教學方式多樣化，注重科學探究”的嶄新教學理念，我們在總結反思“自主·探究·合作”課堂教學模式的基礎上，更加突出“以人為本”的教學思想，以新編蘇科版物理教科書為載體，進一步改進《歐姆定律》一節的探究案例設計。在教學設計和實施過程中力圖體現以下理念：一是學生發展為本；二是比結論更重要的是過程；三是把思考還給學生。

二、內容分析與學情簡析

《歐姆定律》一節編排在學生學習了電流、電壓、電阻等概念，電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后，這既符合由易到難、由簡到繁的認知規律，又保持了知識的結構性、系統性。歐姆定律作為一個重要的物理規律，反映了電流、電壓、電阻三者間的相互關系，是電學中最基本的定律，是分析解決電路問題的金鑰匙。歐姆定律是電學的教學重點，也是新課標規定的重點內容之一。

學生通過電阻和串、并聯電路的學習已初步掌握了實驗探究的基本程序：觀察現象—提出問題—猜想假設—方案設計—實驗探究—歸納總結—解釋現象，初步具備了設計實驗方案的能力、動手操作能力和思考與質疑、交流與討論的學習習慣，對“自主·探究·合作”教學模式已初步適應并產生了興趣。了解學生的學習現狀和發展潛能，便于確定學生的“最近發展區”，從合適的教學起點出發，有針對性地進行教學。

三、探究案例與設計解讀

（一）學習目標

1.知識與技能。①掌握歐姆定律及其表達式，并能進行簡單的計算；②學習運用“控制變量法”研究問題，培養知識遷移的能力；③進一步學會使用電壓表、電流表和滑動變阻器。

2.過程與方法。①進一步實踐實驗探究的一般程序和方法；②注重實驗探究方案設計的思考與改善。

3.情感態度與價值觀。①培養學生的科學態度和探索精神；②聯系歐姆定律的發現史，滲透鍥而不舍科學精神的教育；③體驗分工合作、團結互助精神。

解讀：依據新課標倡導的三維教學目標設計學習目標，把傳統的“教學目標”改為“學習目標”更能突現學生的主體地位。這里的學習目標是指：“學生從學習的起點出發，在教師的引導、支持和促進下，通過自己積極、主動和創造性的學習能夠達成和檢測的目標。”學習目標的編寫和描述要具有針對性和可操作性。

（二）重點與難點

1.教學重點。探究實驗的操作，用數學方法正確得出實驗結論；理解歐姆定律的內容及其表達式、變換式的意義。

2.學習難點。運用數學方法處理實驗數據，建立和理解歐姆定律；運用歐姆定律解決簡單的實際問題。

解讀：以知識為本的傳統教學觀注重教師教的重點與難點，而以學生發展為本的新課標教學觀，則注重學生學的重點和難點，注重探究電流和電壓、電阻關系的過程和方法，體現了“比結論更重要的是過程”這一新課標理念。

（三）教學媒體

1.教師用具。投影設備、多媒體課件等。

2.學生用具。多媒體教學軟件，干電池4節、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關各1個，阻值不同的定值電阻3只、導線若干。

解讀：投影設備主要用于展示各組設計的探究性實驗方案和實驗數據的處理，以利于小組間交流、溝通與提升。多媒體課件包括：演示實驗電路圖的動畫幻燈片；數據處理的表格和圖像；調光電燈工作原理。

（四）教學過程

1.復習設疑，激發探究欲望。（1）提出問題：①既然電壓是形成電流的原因，那么導線中的電流與兩端的電壓有何關系呢？②既然電阻對電流起阻礙作用，那么導體中的電流與它本身的電阻有何關系呢？（學生舉手或隨機點名回答。）（2）猜想設疑：同學們對電流與電壓、電阻的關系作了各種猜想，那么這三者究竟有怎樣的數量關系呢？點出本課主題“歐姆定律”。

解讀：①在學生猜想的過程中，教師耐心傾聽而不要急著下結論，可讓學生互評，以面向全體學生，體現多元評價，發揮評價的發展。②復習舊知是為了導入新知，引起認知沖突，激發探究欲望，為后續的科學探究活動提供“腳手架”，體現了“教師是學生學習的組織者”。

2.設計實驗方案，進行實驗探究。（1）知識準備：教師向學生介紹“控制變量法”，說明研究電流與電壓、電阻間的關系時，必須保持其中一個變量（例如電阻）不變，再通過改變電壓，觀察電流是如何變化的。設問：在研究電流與電阻關系時，必須保持 不變，通過改變 ，來觀察 的變化。（2）方案設計和交流：在學生了解科學實驗的設計過程（明確研究目的，確定研究方法，設計合理的實驗方案）后，通過同桌討論，利用提供的儀器，設計一個實驗方案。選派幾組學生上臺交流設計的實驗方案，教師簡單評析后，投影實驗電路圖，介紹有關儀器，特別強調滑動變阻器在實驗中的作用。（3）實驗探究：學生分組實驗，實踐和體驗“控制變量法”，加深對歐姆定律的感性認識。（4）各組處理實驗數據，進行分析、歸納得出初步結論。新教材增加了利用實驗數據描繪函數圖像的方法，理解成正比、成反比的意思，體會構建數學模型在物理研究中的運用，培養學生的科學思維能力。

解讀：①把教材中的教師演示實驗改為學生分組實驗，一是因為學生已初步具備做此實驗的基本技能，二是使全體學生都能動手操作，參與體驗“控制變量法”，突出學生的主體地位。②本節探究課把重點放在利用“控制變量法”設計與完善實驗方案上，以初步培養學生的實驗設計能力和創新能力。③選派小組上臺交流實驗設計方案，旨在引導學生發散思維，相互取長補短，促進創新思維。④教師在這階段應不斷巡視、引導，傾聽學生討論，及時給予評價和指導，以體現“教師是學生學習的參與者”。

3.總結交流，合作共享。（1）各組匯報實驗結果，歸納得到兩個結論：在電阻不變的情況下，導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比。在電壓不變的情況下，導體中的電流跟這段導體的電阻成反比。（2）引導得到歐姆定律及其表達式。（3）強調：歐姆定律中兩處用到“這段導體”，這是強調同一導體，即電流、電壓、電阻對應同一導體，而且具有同時性。

解讀：這一環節以師生互動、生生互動為主。通過總結交流使學生的認識從感性認識向理性認識飛躍，學生的情感在全班共享中得到升華。同時對教師的教和學生的學進行評價反饋。這一階段將在教師的引導下完成，以體現“教師是學生學習的引導者”。

4.鞏固反饋，知識遷移。“模擬調光臺燈”的工作原理，作為實驗探究的有效補充。學生通過模擬實驗，學會選擇儀器、設計簡單電路、掌握工作原理，加深對常用儀器的認識。

解讀：調光臺燈的模擬實驗，讓學生明白物理知識就在身邊，物理和生產生活有密切的聯系。讓學生參與學習的全過程，體現“一切為了學生發展”的理念。

四、感悟與反思

（一）課堂教學設計應是一個動態生成方案

傳統的課堂教學設計是以教師的教和書本知識為本位，從教師的主觀判斷或經驗出發，側重于教學過程的程式化、細節化的準備，這種“靜態教案”不能適應動態生成的實際教學過程，不利于促進學生的發展。新課標理念下的課堂教學設計以學生發展為本，從學生的“現有發展區”出發，通過對教材內容的“二次開發”，精心設計動態生成方案，促進學生過渡到“最近發展區”。

（二）探究性學習的真諦是做到“形散而神不散”

雖然全班分成很多小組分散進行探究實驗，但各組都圍繞“探究電流和電壓、電阻的關系”有條不紊地進行，看似無序實是有序。在這中間，教師的組織、引導和參與十分關鍵。教師一定要遵循“組內異質，組間同質”的原則進行分組，并對組內成員的分工提出責任分工。教師一定要給小組內每位學生分配一個角色，諸如主持人、操作者、記錄員、噪音控制者、匯報人等，使每個小組成員在各司其職中自主、合作、探究學習，使每位學生都能在原有基礎上有所發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[S].北京：北京師范大

學出版社，2011.

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（1）對于萬有引力定律的表達式F=Gm1m2/r2，有同學認為當r0時，F∞。雖然萬有引力定律適用于一切物體，但公式F=Gm1m2/r2計算萬有引力時，卻有一定的適用條件：

嚴格地說，萬有引力定律的公式只適用于計算質點間的相互作用。質點本身就是一個理想化的模型，當兩個物體間的距離比物體本身大得多時，可以認為是質點。認為當r0時，F∞的錯誤原因就在于實際情況中根本不可能出現r=0的情況，也就是說，在r0時，有質量的物體也就不能再看成質點了。

對于萬有引力定律的適用還可以有下面兩種情況：一是當兩物體距離很近時，如果質量都是分布均勻的球體，此時r應是兩球體球心間的距離，二者間距離最小也是在它們接觸時，r為兩球半徑之和，而不是0。二是若為一均勻球體與球外一質點的萬有引力也可用此公式，式中r是球心到質點的距離，此距離最小是球的半徑，也不是0。

（2）對于庫侖定律公式：F=KQ1Q1/r2僅適用于真空中（空氣中近似成立）的兩個點電荷間的相互作用，在理解庫侖定律時，常有同學認為：r0時，得出庫侖力F∞。

從數學的角度分析，這是正確的結論，但從物理學的角度分析，這一結論是錯誤的，錯誤的原因和對萬有引力錯誤認識是類似的，原因在于當r0時，兩電荷已經失去了點電荷成立的條件，何況實際電荷都有一定的大小，根本不會出現r=0的情況，也就是說，在r0時電荷已經不能再看成點電荷了，違背了庫侖定律的適用條件（真空、點電荷），不能再運用庫侖定律計算兩電荷間的相互作用了。

（3）對于閉合電路歐姆定律，根據歐姆定律及串、并聯電路的性質來分析電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學量的變化情況，在分析這一動態電路的基本方法中，可以用極限方法。極限法：因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。

先用兩個例題來分析：

例1 如右圖所示電路中，已知電源電動勢E=3V，內電阻r=1Ω，R1=2Ω，滑動變阻器R的阻值可連續增大，求：當R多大時，R1將消耗的功率最大，且為多少？

解析 由P=I2R知，對于R1消耗的功率

P1=I2R1當I最大時，P1最大，要使I最大則由I=E/（r+R1+R）可知應使R=0，當R=0時R1將消耗的功率最大：Pm= R1E2/(r+ R1）2 =2W

例2 分析閉合電路路端電壓與電流關系：U=E-Ir ；I=E/（r+R）。（E、r不變）

用極限法來分析是很容易理解的。

如果從數學角度來分析，U與I成一元一次函數關系，很容易得出U與I的圖線：

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[關鍵詞]自主學習；電工與電子技術；教學效果

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2016）06008304自主學習指學生在教師的指導下，通過能動的創造性學習活動，實現自主性發展。教師的科學指導是前提條件和主導，學生是教育和學習的主體。在這種以學生為核心的教學模式中，學生構建自己的理解觀點，這屬于構建主義。這種學習模式主要可以改變知識的傳授方式，強調形成積極主動的學習態度，使獲得知識與技能的過程成為學會學習的歷程。

在歐美的大學教育體制中，有關自主學習的教學方法和教學手段應用得相當普遍[1]。許多課程的相關知識內容，教師在課堂上給出了相應的參考書目，學生需要自行閱讀大量的參考資料。歐美國家中，自主學習已經成為傳統的教學手段，所以有比較完善的自主學習體系。現階段我國大學提倡素質教育和創新教育，在應用自主學習教學手段與提高學生綜合能力方面，還有許多工作要做。在基礎課程的教學過程中，教師需通過創建系統的自主學習體系，破解課程學習中遇到的教學問題，提高大學生的學術和技能素質，這既是新的挑戰，又是新的機遇。

當前，我國的大學教學體系中，電工與子技術是為工科非電類本科專業開設的一門技術基礎課程，課堂教學學時較以往明顯地壓縮。在這種情況下，要保證教學質量，使學生獲得的知識和技能最大化，是作為教學主導者的教師所追求的教學目標。自主學習則是實現這一目標的重要教學手段。如何引導學生開展與實現自主學習，就成為筆者的研究課題。只有充分地了解與合理地利用自主學習，才能適應當前的電工與電子技術課程教學新形勢，并為大學教學自主學習系統的建設與完善提供有益的經驗和補充。

1引導學生自主學習的方法措施

1.1激發學生的學習興趣

在課堂講授中突出課程的作用。長期的教學實踐中，凝練出的電工與電子技術課程的作用是傳遞光明、動力和信息，創造財富、價值和文明。要講清楚課程的歷史發展概況，讓學生了解這門科學技術在不同的歷史階段對工業生產與人類生活產生的巨大作用[2]。

在講課過程中，穿插講述一些科學家進行科學研究的真實故事。比如，歐姆是德國人，他提出的歐姆定律起初并不被本國的科學界接受。直到后來被國外的科學家證明是正確的，才逐漸獲得國內科學界的承認；基爾霍夫21歲時就提出了著名的基爾霍夫定律；法拉第是英國人，出身于貧窮的鐵匠家庭，靠自學成才，發現了電磁感應現象。通過這些方法措施來提高學生的學習興趣和熱情。

1.2整合課程內容，將書本變薄

教師不但要注意增加學生的知識量，而且要注重對知識的組織。指導學生把握所學知識的深層結構，濃縮書本知識，使書本變薄。比如，在學習電路理論部分時，電路理論內容主要包括：電路分析方法、單相正弦交流電路、三相交流電路、電路的暫態分析、鐵心線圈電路等。表面上看知識內容很多，但是如果在教學過程中善于總結，就會發現這些內容可以通過歐姆定律和基爾霍夫定律有機地聯系起來，如圖1所示。引導學生在自主學習中要注意這2條定律是學習電路理論的主線索。直流電路分析方法是已知電源，求負載端的電壓和電流。雖然有多種分析方法，但是每種方法具體都要用到歐姆定律和基爾霍夫定律。電路暫態分析用基爾霍夫定律和歐姆定律列微分方程。單相正弦交流電路和三相交流電路引入相量概念后，用相量形式的歐姆定律和基爾霍夫定律計算電壓和電流。鐵心線圈交流電路應用基爾霍夫定律確定電壓和電流關系。這樣學習電路理論的過程，就成為不斷認識和深入理解歐姆定律和基爾霍夫定律的過程。

第6期邵力耕付艷萍孫艷霞自主學習電工與電子技術課程的方法探討

教學研究2016

圖1電路理論的主線索

1.3自主學習的教學方法

運用詢問的方法。先向學生提出問題，然后學生用不同的假設來回答問題，再綜合評價不同的回答，得出合適的答案，最后讓學生思考解決問題的過程并理解答案。

有指導的讓學生去發現。發現式學習就是學生用提供給他們的信息來構建自己理解的過程。學生獨立進行發現是非結構性發現，當教師幫助學生發現時就是有指導的發現。非結構性發現經常會使學生感到迷茫，得出不恰當的結論，而有指導的發現更實際有效。有指導的發現法對理工科課程行之有效，學生在教師的幫助下構建自己所學的知識。例如，在學習三相正弦交流電路時，對于線電壓和相電壓的關系，可用推廣的基爾霍夫電壓定律推導。但是，要引導學生發現，以前碰到的廣義回路是由部分電路和電壓參考方向組成的。在圖2三相電源的星形連接電路中，廣義回路只是由電壓參考方向組成的，屬于廣義回路的高級形式。對于u12、u1和u2參考方向組成的廣義回路，根據推廣的基爾霍夫電壓定律，可得：12=1-2，同理：23=2-3，31=3-1。這樣，通過教師的指導使學生發現廣義回路的高級形式，能夠加深對基爾霍夫電壓定律的理解和認識。

圖2三相電源的星形連接電路