探究式复习课的实践与探索

探究式复习课的实践与探索 中国人民大学附中　周庆林 【教学内容】 高中《物理》“电阻的测量”问答式探究复习课。 【教学流程】 师：今天我们复习电阻的测量。请看下面问题：已知伏特表内阻RV约为3000Ω，安培表内阻RA约为0．125Ω，5个待测电阻Rx分别在400Ω、160Ω、19Ω、1Ω和0．25Ω左右。你能否确定测量这几个电阻的电路是选择采用安培表内接法还是安培表外接法吗?请说明理由。 （见证与点评：教师设置问题情境。） 生1：能够。因为400Ω、160Ω、19Ω左右的电阻远大于安培表内阻（0．125Ω），所以，这三个电阻的测量应该采用安培表内接法；而19Ω、1Ω和0．25Ω左右的电阻远小于伏特表内阻（3000Ω），所以，这三个电阻的测量应该采用安培表外接法。 师：请同学们仔细思考一下，他的设计有没有值得我们进一步商榷的地方? 生2：有。他的设计中认为19Ω的电阻既可以采用安培表内接法，也可以采用安培表外接法，那么，究竟设计采用哪种方法测量19Ω电阻更好一些呢? （见证与点评：学生受激发提出了新的问题。） 师：好!请同学们思考，究竟设计采用哪种方法测量19Ω电阻更好一些? （见证与点评：启发学生寻求解决问题的设计思路） 生3：我猜想，采用这两种方法测量19Ω左右的电阻，测定误差相差不多，因为同时满足RV>>Rx和Rx>>RA。 师：分析有一定的道理!还有什么更方便的方法迅速判断呢? 生4：我认为可以采用估算的方法。例如，采用“多次用两种方法粗测Rx后取平均值Rx”→“计算M=RV/Rx和N=Rx/RA”→“比较M和N的大小；若M＞N，则应该采用安培表外接法测定误差更小一些，反之则应该采用安培表内接法测定误差更小一些”。刚才的实验中M=3000/19=157．9，而N=19/0．125=152；因为M＞N，所以，测量19Ω电阻应该采用安培表外接法，测定误差理论上应该略小一些。 （见证与点评：学生解决问题的设计思路有新意。） 师：有见地。如果遇到上述“M与N相差不多”这类问题，是否还有其他更准确的测定办法呢? （见证与点评：教师进一步提出接力探究的问题） 生5：可以考虑运用“半偏（值）法测电阻”“欧姆表法测电阻”等方法进行探究。 （见证与点评：基本达到了教师预设的接力探究的目的） 师：请同学们进一步利用桌上的仪器设备进行“半偏（值）法测电阻”的实验，并讨论减小测量误差的有效方法是什么。 （见证与点评：让学生在“动手做”过程中寻求减小测量误差的有效方法。） 生6：我们小组发现，减小测量误差的有效方法是“要尽量控制电流表满偏和半偏两种状态下总电路电流趋于恒定”的大前提，围绕这个大前提，我们设计了几个具体方案进行了验证。 （见证与点评：学生展示减小测量误差的各种具体方案，确证行之有效，显示出满足感。） 师：我们刚才复习了“欧姆表法测电阻”的基本原理和操作要领，请大家按照我的设计方案，分组按要求对我预设的放在桌上的几个定值电阻进行训练性的测定。 （见证与点评：学生很熟练的进行复习测量。） 师：大家请看，我这里有一个25W　220V的电灯泡，大家想一想，如果采用这个中值电阻为20Ω（或200Ω）的欧姆表来测定它的电阻，应该怎样进行测定?大家可以自由组合成小组讨论后进行。 （见证与点评：教师运用维果斯基“最近发展区”建构主义学习理论，对学生提出了深层次的问题。） 生7：选择合适的量程就可以进行测定了。 生8：我们已经测出来了!为287Ω。 生9：他们测定的数据肯定错了，因为根据计算应该约为1936Ω。 （见证与点评：很多组的学生都说他们测得的数据也是280多Ω，甚至刚才通过计算的那组学生也这样说。这是怎么回事呢?同学们把目光聚焦到了教师的脸上。） 师：这是什么原因呢?建议大家透过现象分析问题产生的原因，然后进行大胆的猜想。 生10：我猜想，这一批实验室配置的中值电阻为20Ω的欧姆表都不准。 生11：我猜想，这个铭牌数据为25W220V的电灯泡的铭牌数据标错了。 生12：我猜想，欧姆表的电池都太旧了。 生13：我猜想，如果欧姆表和电灯泡都没有问题，那肯定还有影响电阻测定准确的因素没有被我们发现。 师：请大家再次想办法设计实验验证上述猜想。 （见证与点评：教师鼓励学生在“动手做”中验证自己的猜想。） 生10：我们这一组（认为“这一批实验室配置的中值电阻为20Ω的欧姆表都不准”）要求提供“更准确的欧姆表”辅助进行验证。 师：可以。给你们一个“更准确的欧姆表”。 （见证与点评：学生接过教师提供的“更准确的欧姆表”，在“动手做”中验证自己的猜想。） 生10：我们这一组通过实验发现，“这一批实验室配置的中值电阻为20Ω的欧姆表都不准”的猜想是错误的。 生11：我们这一组（认为“这个铭牌数据为25W220V的电灯泡的铭牌数据标错了”）要求老师提供几个25W220V的电灯泡进行验证性测定。 师：可以。 （见证与点评：学生接过教师提供的几个电灯泡，在“动手做”中验证自己的猜想。） 生11：我们这一组（认为“这个铭牌数据为25W220V的电灯泡的铭牌数据标错了”）通过实验发现，“这个铭牌数据为25W220V的电灯泡的铭牌数据标错了”的猜想是错误的。 生12：我们这一组（认为“欧姆表的电池都太旧了”）要求老师提供几节新电池轮流替换原来的旧电池进行验证性测定。 师：可以。 （见证与点评：学生接过教师提供的几节新电池，在“动手做”中验证自己的猜想。） 生12：我们这一组（认为“欧姆表的电池都太旧了”）通过实验发现，这个猜想也是错误的。 师：既然前三个猜想都不成立，最后就剩下“肯定还有影响准确测定电阻的因素没有被我们发现”了!那么，究竟是什么因素没有被我们发现呢?请大家好好想一想。 （见证与点评：学生们都陷入了沉思，只有少数学生在窃窃私语。是否进一步想提出自己的猜想呢?） 生13：我们几个同学认为，可能是测试的环境温度影响了测量的准确性。 （见证与点评：大胆地提出了自己的假设。） 师：为什么? （见证与点评：老师要求学生进一步说明假设的依据。） 生14：因为金属的电阻率是随着温度的升高而增大的。我们计算出来的电阻是25W220V的电灯泡正常发光时的电阻，此时它的温度约为2300摄氏度，而我们刚才采用欧姆表测定它的电阻时的温度约为室温20摄氏度左右，所以电阻才可能相差这么大。 （见证与点评：学生回答有理有据。） 师：很好。能否设计一个比上述三种测量电阻的方法还要准确的测量电阻方法呢? （见证与点评：教师再次提出接力探究的问题。） 生15：我见过近年的高考题中，有一种测电阻的“等效替代法”，这是一种很好的方法。它的基本原理是…… （见证与点评：学生能够广泛地获取信息。） 师：很好。还有谁愿意谈谈自己发现的新的问题。 生16：我想提出一个新的可以通过估算解决的问题给大家思考，就是“如果把两个25W220V的电灯泡串联接入220V交流电源上，此时它们的总电阻大约多大?” （见证与点评：学生能够在教师的提示下提出接力探究的问题。） 师：很好。请大家把这个问题作为今天的作业。同时能否进一步思考“等效替代法在物理学科研究中还有哪些应用”的专题呢?例如在“力的合成”“运动的合成”中的实例，能否予以参考?注意“等效替代”是一种所有学科都适用的通识通理的哲学方法，非常重要，我们应该掌握它。 （见证与点评：教师肯定学生的接力研究的提问，并且自己也参与接力提问的设置，是为了延续和调动同学们继续探究学习的兴趣。）