欧姆表原理的探究式教学设计

教学设计
敎学参考
第49卷第10期2020年10月
欧姆表原理的探究式教学设计
黄福
(南宁市第二中学广西南宁 530029)
文章编号：1002-218X (2020) 10-0044-02
中图分类号：G 632. 4
文献标识码：B
摘要：科学探究是物理核心素养的重要组成部分，探究式学习是围绕焦点问题展开的。

围绕直接测量电阻的仪器这
一焦点问题展开讨论，通过学生小组设计直接测量电阻的方案以及对方案进行分析和改进，并修改表盘，让学生建构 有关欧姆表原理的相关知识，理解欧姆表各种操作。

关键词：欧姆表；科学探究；教学设计
一、设计理念
以将电表改装的知识进行迁移，设计电路。

从三维目标到核心素养，科学探究一直都是课程 目标的重要组成部分。

科学探究已经成为科学课的 主导模式，它围绕焦点问题展开，让学生通过解决问 题建构知识。

教学中，问题的提出很关键，要能引起 学生的兴趣并且学生可以利用已经掌握的知识真正 去探究，而不是按照老师的设计假探究。

本节课的探 究是理论探究，重点是欧姆表的理论设计。

从实际问 题出发，从需要出发，让学生经历欧姆表的设计过程， 从设计者的角度建构欧姆表的相关知识，这就是探究 式学习的思路。

本节课难点的突破不是从欧姆表本身进行的，而 是通过改装电路来引出欧姆表的设计，利用已有知识 来化解难点，真正让学生理解欧姆表的原理。

教学中 不是直接提出欧姆调零和换挡的操作，而是从测量的 需要出发，从测电阻的角度发现需要的操作。

欧姆表 的原理、结构、操作都是围绕着直接测电阻这个焦点 问题展开，通过学生的探究很自然地化解了难点，理 解欧姆表的原理及使用规则。

二、教学流程
教学流程设计如图1所示。

复习引 入，提 出问题
=0分组设计方案展示讨论方案
修改
表盘〇
进一步
改进方案
=>
总结
图1
三、教学过程1.复习引入，提出问题从电表改装的复习引人，强调修改表盘后可以直 接读数，为问题的引出埋下伏笔，由此提出探究的焦 点问题：如何设计一个直接测量电阻的仪器。

设计意图焦点问题是探究式学习的出发点。

电表的改装实际就是通过设计不同的电路，根据欧姆 定律计算某个电学测量量（比如通过电流算电压），将 计算好的数值表标注在表盘相应位置（修改表盘），便 得到新的测量仪器。

由此可以得到启发：是否可以设 计仪器实现在表盘上直接读出电阻的数值。

学生可
2.分组设计方案
学生分组讨论设计方案。

设计意图在设计方案的过程中教师不宜过多 引导，让学生充分利用知识的迁移，通过讨论得到设 计思路:通过电流计算电阻。

学生可能会受到课本电 路图的影响，因此在引导过程中要鼓励学生抛弃课 本，通过小组讨论来设计。

3.展示讨论方案将学生设计的方案分层讨论，第一个讨论的是最简单的表头设计电路图（图2)。

该电路图可以直接测量电阻。

学生解释原理：根据闭合 电路欧姆定律计算待测电阻的公
式
艮
— r _
rA
，其中r 是
图2
电源内阻，rA 是电流表内阻。

教师提问：这个设计有什么问题吗？
学生回答：如果待测电阻太小电流表会超量程。

教师继续提问：有什么解决方案？学生回答：接一个保护电路的电阻。

接着展示学生的第二种设 计方案：电路图如图3。

学生解释原理：该电路图 中定值电阻的作用就是当待测 电阻为零时，让电流表达到满偏电流，即保护电路。

测电阻的公式扎
—R 。

，其中r 是电源内阻，rA 是电流表内阻，i ?。

是定 值电阻。

教师总结：至此，欧姆表电路图就设计好了，实现 我们的目的。

那么设计好电路图之后我们还需要做 什么？
学生回答：改表盘。

设计意图以上两个电路图学生能设计出来，会 有学习小组在此基础上加上了滑动变阻器，他们的理
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Vol.49 No.10
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由是，课本的电路图有滑动变阻器，一般电路都有滑 动变阻器，但并不理解滑动变阻器的作用。

因此教学 中先避开滑动变阻器而利用简单的电路让学生理解电流和电阻的关系，理解欧姆表的原理：闭合电路欧 姆定律。

4.修改表盘
利用具体的数据(£=1. 5 V，Jm= 3 m A),小组讨 论修改表盘，如图4。

小组展示，并让学生总结表盘的特点。

教师总结并强化电流和电阻的关系，提出中值电 阻的概念。

提出问题：如果要测量7 500 的电阻怎么办？
设计意图具体的数据能带来更直观的感受，也 能化解电流和电阻关系的难点。

没有给电流、电源和 定值电阻的阻值，让学生通过讨论发现它们的总阻值 是可以计算的，进一步理解欧姆表的原理。

通过学生 自己标刻度能对表盘有清晰的认识，从而引出测量大 电阻的问题，形成认知冲突，学生能很快发现设计的缺陷，意识到要换量程。

5.进一步修改方案
小组讨论方案的修改。

学生：将欧姆表的内阻换成更大电阻（如 7 500⑴就可以了。

老师:如何改变内阻。

学生：需要滑动变阻器（电阻箱）。

老师追问：用7 500 n的滑动变阻器能实现吗？
学生讨论后发现：电动势太小了，需要换电源或 者电流表。

老师总结：测量前需要保证外电阻为零时电流表 满偏，所以内阻由电动势和满偏电流决定，要换内阻 应该是调整电动势或满偏电流。

为了方便调节，就要 用滑动变阻器，电路图如图5。

滑动变阻器的作用是调节让外电阻为零时电流表满|~~l|~[=□~偏，即为欧姆调零的操作。

&_____老师：调整量程后，内阻改Y
变，表盘上的中值电阻也改变，f f l5
那么同一个表盘上就要标很多
数值，这对于表盘设计和读数是不利的。

怎么办？
学生观察讨论后发现:读数成倍率增大。

学生总结欧姆表表盘和倍率的特点，并读数。

设计意图由测量不同的电阻需要引人改变电表量程的想法，由此引进滑动变阻器和欧姆调零的操作就顺其自然了。

欧姆表的倍率设计也是由表盘读
数的冲突而来的，表盘要既简洁又能测大范围的电阻
就要设计成读数乘以倍率，学生也很好理解。

6.总结
老师总结欧姆表的原理、结构以及使用规则。

四、教学反思
在教师的引导下，学生分组设计直接测电阻的仪器，学生对设计方案进行讨论从而进一步探究方案存
在的问题，这样不仅能深刻理解欧姆表原理，也能体
验仪器的设计过程，提升质疑能力。

本节课属于理论探究，学生经历了探究式学习中
的几个基本环节，在交流讨论中需要评估方案的可行
性及解决遇到的问题。

在设计方案的讨论中选择的
讨论步骤可以让学生先理解原理，然后再理解欧姆调
零和换挡操作。

在探究教学中，如何让学生能够真正
地从问题本身去思考、去探索、去反驳，而不是引导痕
迹太明显的假探究，这是我们需要思考的问题。

本节课如何让学生真的能开放的去设计直接测
电阻的仪器，而不是受课本电路图的影响是关键。

教
学中确实存在学生根据课本去设计，看到课本的电路
图有滑动变阻器，他们也用了滑动变阻器，可是却不
知道为什么要用，也想不到其实不用也可以实现测
量。

教师的引导还需要进一步研究，引导少学生想不
到利用电流算电阻，引导多又限制学生的思维，这一
点仍需努力。

探究式学习以学生为主体，学生通过探索某个问
题建构相关的知识体系，掌握知识、提升能力。

这样
的学习过程比讲授式更深人，学生不仅学习了知识，
也提升了能力。

探究式教学的设计以问题为核心，从
问题出发，让学生去寻找解决问题的方案，并通过交
流讨论去质疑方案，不断完善方案。

问题应是开放式
的问题，是学生力所能及的问题，能让学生有想法，想
法不唯一，这样才能形成讨论和辩论，达到探究的目
的。

科学探究不仅能让学生自主建构知识，还能培养
思考、合作、质疑等能力。

探究式教学是当前科学课的主要模式，需要教师
去挖掘问题，恰当地引导，合理地组织探究，敢于放手
让学生去探究。

给学生一片空地，他们会还给我们一
片森林。

参考文献
[1] 赖义平，宋善炎.基于物理学科核心素养的教学设计
[J].中学物理教学参考（下半月•综合），2019,48(8):
67-69.
[2]吴金波.“多用电表的原理”教学案例[J].物理通报，
2018(5)73-77.
[3]闫美娟多用电表的原理”教学赏析[J].中学物理教学
参考（下半月•综合），2017,46(6>:48-50.
(本文编辑：刘富民>
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