王辉
绍兴市上虞区小越中学，浙江 绍兴 312000）
摘要：本文以高中物理人教版“欧姆定律”为例，通过探究性和生活化的实验情景，环环相扣的问题，开展活动探究式教学，让学生亲历知识的建构过程，激发学生的学习兴趣，培养学生学习的主动性，从而不断提高学生的自主探究能力和发散性思维。
关键词：科学探究；欧姆定律；伏安特性曲线；课堂教学
科学探究是物理学科核心素养的一个内容，意在提高学生通过提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并作出解释，以及对探究过程和结果进行交流、评估和反思的能力。高中物理与初中相比，不仅在知识的深度上还是在广度上，都有所提升，这使得学生在学习物理中会遇到种种困难，教师可以通过科学探究性实验的建构让学生对比初高中知识，以便更好地理解物理知识，培养学生学习的主动性，激发学生对物理实验的兴趣，提高学生科学探究的能力。
本文以高中物理人教版“欧姆定律”一节为例，通过设计一系列的实验探究与问题引导，让学生动手亲历知识的构建，在激发学生对物理课堂兴趣的同时也培养学生科学探究的能力。以此来探讨物理实际教学中培养学生科学探究的策略。
1、教材分析
“欧姆定律”是人教版《物理选修3-1》的内容，有三个内容：电阻、欧姆定律、伏安特性曲线。在教材的编排上，它在学生学习电源、电流、电动势之后，在闭合电路欧姆定律、焦耳定律之前。符合学生的认知规律，既保持了知识的结构性，系统性，也为后面的电路分析提供了进一步学习的基础。与初中相比，本节课也是对初中已学过内容的复习和提高。本节课承上启下，对学生学习高中物理电学部分十分重要。
2、学情分析
2.1、知识层面：在初中阶段，学生对于电学部分有一定的学习，知道欧姆定律和电阻，也知道用伏安法去测量电阻的方法，但对于电流表的内外接法和滑动变阻器的限流、分压接法的理解需要老师进一步的引导与共同探究。
2.2、能力层面：学生有一定的技能基础和操作经验，但对于复杂电路实物连接的技能和经验有所缺乏。
3、课堂主要活动的设计及分析
在课堂上进行欧姆定律教学时，很多采取的教学方法都是直接给出电路图，并指出是电流表外接和滑动变阻器分压，强调滑动变阻器分压在这个实验中起到的作用，让学生加以理解和记忆，在这个过程中学生是很迷茫的，对于知识点的记忆也是在不胜理解的基础上形成的。
3.1自主设计电路，探究欧姆定律
活动一：回顾初中实验探究过程，引导科学探究。
在初中的欧姆定律探究中采用的电路图与高中阶段所要求的是不一样的，明显的不一致在于滑动变阻器的接法上，对学生而言，就算老师讲解的再详尽再仔细也很难一下子搞懂和理解滑动变阻器分压和限流的接法区别所在。让学生在实际操作中找出区别，利用科学探究来得出结论更能够使学生领会探究思路，加深对知识点的理解。
让学生自行设计探究欧姆定律的实验电路图，有不少学生设计出如图1所示的实验电路图---采用伏安法、电流表外接的电路图，但对于滑动变阻器的接法则一般采用限流接法。
以此电路图为基，让学生连接实物并开始动手实验，并记录数据。
活动二：提出质疑并引导学生讨论，更改电路方案。
教师提问：我们是否可以通过此种连接得到数据并作出U-I图像？所作出的图像是否是一条过原点的直线？如果能够经过原点，那么经过原点代表着当U=0V时I=0A,我们能否在实验中得到这组数据？
学生对于前两个问题的回答是很直接和肯定的，对于能否在实验中得到当U=0V时I=0A各抒己见，可以让学生动手操作，得出结论引发思考，如何更改电路图才能得到过原点的一组数据？
此过程中，教师提出滑动变阻器在电路中的作用，以此来启发学生，开阔思维，并让学生去探究电路图中滑动变阻器的接法。滑动变阻器接入电路的作用是保护电路并能够改变电路的电流与电压的大小。图1中的接法中滑动变阻器连入电路的有效电阻位于最大值时，但电压表和电流表的示数都不可能为零。要让电压表和电流表的示数为零，则必须是让电阻和电流表、电压表所在的电路被短路。让学生尝试利用滑动变阻器的接入使电阻和电流表、电压表所在的电路被短路，最终可以得到如图2的电路图。
学生按图2连线，则当滑动变阻器滑片移到最左端时，蓝色虚线框上面部分就会被短路，此时我们从电压表和电流表中得到的数据就是当U=0V时I=0A。
设计意图：通过以上两个活动的设计，让学生思考滑动变阻器在电路中的不同接法导致电压表和电流表不能的测量范围，引导学生自主进行科学探究，充分发挥学生的主动性，对实验过程观察的现象进行归纳、整理和分析，亲历概念、规律的构建，从而得到限流和分压两种连接方式，使学生的自主学习能力和发散性思维能力得到提升。
3.2掌握欧姆定律，探究伏安曲线
活动三：建立电阻概念，加深规律理解，掌握欧姆定律。
教师提问1：通过观察U-I图像（图3），能发现什么规律？
让学生自主观察图像，对于图像的观察通过在V-T、X-T图像的学习已经有了一定的掌握，这也是一个很好的复习图像处理得到结论的机会，学生经过一番观察，不难得出结论。之后，教师补充：导体两端的电压和通过导体的电流之比，称为导体的电阻，用R来表示，定义式为R=U/I（R仅与导体自身的性质有关）。
教师提问2：可以说R与U成正比与I成反比吗？为什么？
设计意图：在处理实验数据时，教师引导学生使用图像法来分析从而得出结论，让学生在观察思考、交流互动中培养科学探究的能力、表达能力和观察能力。
活动四：研究导体的伏安特性曲线。
教师：在实际应用中，我们通常用纵坐标代表电流I，用横坐标代表电压U，这样画出的I-U图像就是导体的伏安特性曲线。所以上述实验中的图像就变成了如图4所示。
教师提问1：此图中的斜率有什么物理意义？
教师提问2：如果我们把导体换成小灯泡，那么它的伏安特性曲线又会是怎么样的？
教师：我们也可以用伏安法来进行实验探究。
教师提问3:设计怎样的电路图呢？
教师：只需将图2电路图中的导体换成小灯泡即可，如图5所示：
学生了解实验仪器选择、实验步骤后，分组进行实验，自己设计表格并记录数据，画出小灯泡的伏安特性曲线。
教师提问4：大家观察画出的图像有什么特点？为什么会这样？
设计意图：分组实验，激发科学探究，锻炼思维能力，培养动手能力，同时也加强师生之间的交流互动。学生自主收集数据并画出图像，实验完成后，让学生发表实验结论，培养学生的表达、评估和反思的能力。分组实验让学生有参与感，也调动学生的学习兴趣，激发学生科学探究的兴趣，培养学生科学探究的能力，体现学生为主体的教学理念。
4 结束语
学生的物理学素养并不是一蹴而就的，需要在一堂堂重理解和实践的课堂中不断生成。教师需要加强理论学习，领会课标思想，转变教学方式，尤其是学生的学习方式，设计合宜的科学探究活动让学生发展、建构、理解、应用概念。教学过程中，更要一步步引导学生发现和提出问题，根据解决问题的需要，通过实验收集和选择有用的信息，基于证据和逻辑对问题做出合理的解释，将科学探究能力的培养渗透在教学过程中，让学生善于发现问题，并有意识的对问题做出实验探究，不断提高学生的科学探究能力，促进学生物理学科素养的形成。
参考文献：
[1]普通高中物理课程标准（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2018:4-5.
[2]鹏前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理，2016.(2):1-2.
[3]古寿林.基于核心素养的物理实验教学探究[J].物理之友，2018.(9)：13-15.
[4]梁旭.指向核心素养的教学目标研制[J].中学物理教学参考，2017（4）：4-6.
[5]余雪妹.基于物理核心素养提升的教学设计策略[J].物理教师，2018（9）：9-17.
[6]夏波.基于核心素养的物理教学设计策略探讨---以“科学探究：欧姆定律”为例[J].物理之友，2017（10）.