“把电流表改装成电压表”的创新教学，本文主要内容关键词为：电流表论文,电压表论文,改装成论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
创新教育是以培养创新精神和能力为基本价值取向的教育，它能够使学习者通过对已有知识的学习。了解前人是怎样解决具体问题的，从而模拟前人解决问题的思考方式，在现有的基础上积累经验，拓展视野，孕育创新。也就是说创新教育要求学生学习的是解决问题的方式方法，而不仅仅是知识的本身。因此，创新教育不应只是一个时髦而响亮的口号，而应落在工作的最实处。创新是事物发展过程中量的积累，是量变过程，同时创新又是创造的突破口，是事物的突变，是一个全新事物和方法，是事物发展过程中的质变。物理的实验教学应能够很好的体现这一质变过程。下面以高中物理电学实验“把电流表改装为电压表”为例，谈谈创新教育的具体实施。
一、实施多种实验方案
人类正步入信息社会，各种信息的数量急剧增加，成分日趋复杂。显然只有单通道的集中思维，已不能适应现代社会发展的要求，还需要有多通道的发散思维与之协同互补。在物理实验中，即使实验目的和要求相同，但如果实验原理和实验器材不同，实验方案也往往具有多样性。因此，在实验教学中，如果能选择典型的课题，通过多种实验方案的设计和实施，就可以培养学生的创新能力。
测导体的电阻是高中物理的一个重要实验，一般采用伏安法进行测定。然而完成“把电流表改装为电压表”实验后，学生知道了可以用半偏法测电阻。这无疑向学生传递这么一个信息：同一实验目的，可以实施多种实验方案。
具体做法：开放常规实验器材，如电压表、电流表、变阻器、电阻箱、电源、万用表、导线、各种类型的开关等，让学生根据同一实验目的，结合所学的电学知识，自己设计实验方案，选择实验器材进行实验。
目标：（1）利用电学实验常用的仪器、仪表，可能有哪几种测量导体电阻的方法，要求画出实验电路图，并说明其测量的原理和方法；（2）这些方法中，哪些是比较合理的？哪些是比较精确的？
学生通过广泛联系和运用所学的知识和方法，集思广益，初步提出了近十种方法，其中一些方法不乏闪烁着创造性思维的火花。对此，再组织学生讨论、辨析，对合理的加以肯定，不恰当的指出问题所在，对无法完成的方案阐明其原因。各种方案在一一讨论以后，只要条件许可，都可组织学生自己动手操作，进行实际测量。
二、突破实验仪器局限性
审视传统的物理教学，我们的观点总是强调确定性，排斥可能性，在这种教育的熏陶下，培养的学生往往长于求同，而弱于求异，其结果往往是墨守成规，缺少创新。要真正塑造创造型人才，教师在教学中必须要鼓励学生勤于观察、敢于质疑，勇于发问，即便对那些已成定论的东西也不妨去重新审视或争论一番，使之不成为僵死的教条。以电学测量性实验为例，由于每一种测量仪器都有其基本的固定的作用，如用电压表测电压、电流表测电流，并且都有一定的测量范围等，但如果要求突破测量仪器固有的功能（局限性），如在教师关注下，用电流表去测电压、用电压表去测量电流或用小量程去测大电流、高电压等，这对培养学生的创新能力无疑是一条很好的途径。
学生认识电流表、电压表的本质，是建立在“把电流表改装为电压表”实验基础之上的。通过实验，学生知道了如何把电流表改装为电压表、如何扩展电压表的量程。这样，用电流表去测电压，用小量程电压表去测高电压的问题就解决了。我们不应局限于此，应积极创设物理问题情景，使学生对电流表有更深刻的理解，以便灵活地解决实际问题。
例 要测出一个未知电阻的阻值R[，x]，现有如下器材：刻度不准的电流表A、变阻器R[，1]、电阻箱R[，2]、电源、单刀单掷开关S[，1]、单刀双掷开关S[，2]、导线。画出实验电路图并写出实验操作步骤。
图1
解析：此题因电流表的刻度不准，显然不能用伏安法测R[，x]，但由于学生做过了“把电流表改装为电压表”实验，对电流表有了更深刻的理解，把替代法这一实验原理迁移过来，经过知识整合，很快设计出了测R[，x]的实验原理图，电路如上图所示。
三、改变实验原理，减少系统误差
实验误差总是客观存在的。在很多情况下，系统误差是影响测量结果的主要原因，可是它又常常不明显的外现出来，有时却给实验结果带来严重影响。因此，用“批判”的眼光发现并正视实验的系统误差，再想方设法予以修正以尽量消除它的影响，这既是误差分析的重要内容，也是从理性的角度进一步完善实验原理、设计更精确的实验方案的重要依据。爱因斯坦在《论教育》中谈到：“发展独立思考和独立批判的一般能力，应当始终放在首位。如果一个人掌握了他的学科基础理论，并且学会了独立地、批判的思考和工作，那么他必定会找到自己的道路，而且比那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。”
“把电流表改装为电压表”实验是用半偏法来测电流表内阻的，如图2所示。
图2
本实验只有在满足R[，1]远大于R[，2]前提下，才可以认为电流表内阻R[，g]=R[，2]。这说明如果实验原理不完善，实验结果就会存在较大的系统误差，这在教学中必须告诉学生，引导学生完善实验原理，以便提升他们的创新能力。重新设计后，系统误差大为减小，如图3所示，实验原理：先闭合开关S[，1]，再将开关S[，2]与a相连，调节滑动变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下G[，1]的示数I；然后将开关S[，2]与b相连，保持滑动变阻器R的滑片位置不变，调节R[，1]，使电流表G[，1]的示数仍为I时，读取电阻箱R[，1]的读数r，则电流表G[，2]的测量值r[，g]=r，在该实验原理下测得的实验结果，其精度明显高于用半偏法测得的精度。
图3
四、移植创造，学以致用
建构主义教育理论认为，学习总是与一定社会的背景即“情景”相联系的。在实际情景下进行学习，可以促使学习者利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和顺应当前学习到的新知识，从而赋予新知识以某种意义。如果原有经验不能同化新知识，则要引起“顺应”过程，即对原有认知结构进行改造和重组。因此，尽可能要创造真实的情景。真实的情景能揭示新的事实与学生原有认知结构之间的矛盾，有效地激发学生认知冲突，从而启动学生思维，激发创新愿望。
“把电流表改装为电压表”实验，使学生知道了如何刻制电表表盘。如果在教学中进一步引伸。把表盘进行改头换面，创设出新的物理情景，这样就会唤起学生的创新意识。
例 可以用电学方法来测水流的速度，如图4所示。将小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点。开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度，为了测定水流的速度v，在水平方向固定一根电阻丝BC，使C端位于O点的正下方，它与金属丝接触良好，不计摩擦，还有一个电动势为ε的电源（内阻不计）和一只电压表。
（1）设计一个电路，使水流速度增大时，电压表的示数也增大，在题图上画出原理图。
（2）已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F=KDv（X为比例系数，D为小球的直径），OC=h，BC长为L，小铅球质量为m，当小铅球平衡时电压表示数U，请导出v与U的关系式。
图4
面对这个全新的物理情景问题，学生只要把所学的电学知识和力的平衡知识有机地结合，就很容易解决，电路连接如图5所示，v与U的关系式为：v=mgIU/εhKD。学生在解决问题的过程中，能体验到学习物理的重要性以及发明创造其实并不神秘，只要掌握了要领，同时肯于动脑，每个人都能成为发明家。如果将这种体验运用到学习及其他工作中去，就能产生意想不到的效果。
图5
创新教育是一项长期而艰苦的工作，教师惟有转变观念、更新知识，不断地摸索才能应用创新教育于物理教学，才能在创新教育中一显身手。