猜想探究，自主构建——“电阻定律”教学设计，本文主要内容关键词为：教学设计论文,电阻论文,定律论文,自主论文，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。
本节内容安排在学生学完了恒定电流的基础知识——“欧姆定律”“串并联电路”之后学习，可以看做是欧姆定律、串并联电路特点等知识的应用。该内容对学生来说并不困难，但关键是对电阻定律的探究方法、探究过程，是学生尝试运用探究方法研究物理规律的一节示范课、启迪课。教材提供了实验探究和理论探究两种方法，学生们通过自主学习、合作交流、设计实验、操作实验、观察实验现象、归纳总结实验数据等过程得出规律，然后再用理论探究辅助证明。两种方法相互结合、相辅相成，可让学生们体验到实验探究和逻辑推理相结合的和谐之美。
目标定位
一、知识目标
(1)深化对电阻的认识，理解电阻定律，能用电阻定律来进行有关计算。
(2)理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。
(3)能根据实验要求及器材设计实验方案，并正确连接电路。会使用电流表和电压表。
(4)学会根据探究目标整理和分析数据，得出相应的结论。
二、能力目标
(1)熟悉科学探究的环节，体验通过控制变量来研究物理问题的思维方法。
(2)通过“设问——猜想——探究——归纳”等探究过程，使学生了解如何去开展研究活动并获取知识，培养他们的创新意识和探究能力。
(3)强化对探究过程的评价意识，养成对探究过程形成书面报告的习惯。
(4)能通过实验探究和理论探究，研究电阻与导体长度、横截面积和材料的关系，进而体会实验探究和逻辑推理是相辅相成的，都是重要的科学研究方法。
三、情感目标
(1)让学生在学习电阻定律基本知识的同时，感受实验的魅力和逻辑的力量，培养学生好奇求知、质疑创新、动手操作、逻辑思维等方面的价值导向。
(2)通过实验探究，使学生体验成功的积极情感，进一步理解知识来源于实践。
(3)使学生认识到探究活动是研究物理规律的科学方法，鼓励学生勇于发现，追求真理，激发他们的创新活力。
(4)强化学生的创新情感和创新意识，培养他们追求最佳研究方案的科研态度。
(5)让学生体会与他人合作交流的意义，并使其能主动对自己和他人的研究进行客观的评价。
方法阐释
本节课引导学生利用控制变量法探究物理规律。学生在初中已经知道了电阻与导体长度、横截面积和材料有关，并且在前面学习过了欧姆定律、分压电路和分流电路，因而本节课我们可以利用学生以前所学过的知识，让他们两人一小组进行自主探究、合作交流，从设计电路、连接电路，到最后的分析处理都由学生自己来完成。教师只是巡回指导，以让学生进行充分的交流，将话语权还给学生，最后再引导学生对实验的方案、数据和结论进行评价、交流和归纳。
通过对电阻定律的探究，让学生知道在研究一个物理量和多个量的关系时，往往采用控制变量的方法。
教学流程
一、提出问题，导入新课
师：影响导体电阻大小的因素有哪些（学生在初中阶段已学习过）?学生：与导体的长度、横截面积、材料、温度等有关。师：那么导体的电阻与上面这些因素到底是怎样的关系，成正比、反比，还是其他什么关系？请同学们大胆猜想，然后各小组谈谈自己的看法。教师留2～3分钟的时间让学生思考，学生在小组内部进行交流、讨论。
学生甲组（猜想1）：我们感觉导线越长，其对电流的阻碍作用就越大，因而初步猜想导体的电阻可能与其长度成正比；导线横截面积越大，对电流的阻碍作用就越小，就好比公路越宽，车行驶起来就越流畅一样，因而初步认定导体的电阻与其横截面积成反比；温度越高，导体对电流的阻碍作用就越大，电阻可能也就越大。
学生乙组（猜想2）：导体电阻可能与长度的二次方成正比，与横截面的平方成反比，温度的猜想和甲组一样。
学生丙组（猜想3）：导体的电阻可能与其长度成正比，和横截面的直径成反比。
师：同学们的猜想真可谓百花齐放，那么到底哪种猜想正确？是不是还存在这些猜想之外的其他关系？如何验证我们的猜想？
学生：通过实验来验证我们的猜想是否正确。
师：探究物理规律有两种方法，一种是实验探究，一种是逻辑推理。本节课我们先进行实验探究，然后再尝试用逻辑推理的方法进行探究。那么，实验上我们用什么方法去研究一个量和多个量的关系呢？
学生（齐答）：控制变量法。
设计意图 本节课引导学生去了解物理规律的发展过程，时间上虽然短了些，但猜想、实验验证、方法的选择等步骤不能省略。这对培养学生的探索能力有极其重要的意义，同时为学生将来探索其他未知领域打下了基础。
二、主动探究，合作交流，总结规律
教师事先为每组学生准备好电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干。四个不同的金属导体分别为a、b、c、d，导体b、c、d在长度、横截面积和材料上只有一个因素与a不同：a、b长度不同；a、c横截面积不同；a、d材料不同，如图1所示。
图1
师：请同学们根据桌面上提供的器材，设计出合理的实验电路，以探究电阻与某一因素的定量关系。各小组抓紧时间交流和讨论，力求5分钟内制定出详细的实验方案，并及时进行实验记录。
学生活动：讨论、制定实验方案。教师巡视，适度点拨有困难的小组。
师：请已经拿出实验方案的小组举手示意一下。
学生：举手示意。
师：请大家在15分钟内完成实验操作。注意实验的各个环节，力争有所发现。教师巡视，适度点拨有困难的小组。
学生活动：动手操作，记录数据。
师：请同学们在5分钟内对各自的实验数据进行交流、讨论和归纳。教师巡视，适度点拨有困难的小组。
学生活动：交流、评价和归纳，得出结论。
师：请同学们把刚才所探究的实验方案、实验结论作一简要的汇报。
甲组：我们设计出如下电路图（如图2所示）。在实验中选取的电阻是导体a、b、c、d，先后将它们接入电路中，用伏安法测出电阻，分析实验数据，得出结论：材料、横截面积一定的情况下，R与l成正比；材料、长度一定的情况下，R与S成反比；不同材料，长度、横截面积均相同的导体，电阻不同，说明电阻R与材料有关。
乙组：我们在实验中不需要测电流，只需将选定的金属导体同时接入电路中，如图3所示。只要用一只电压表分别测出它们两端的电压，由串联电路中电阻之比等于电压之比，就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻大小的关系，其结论和甲组同学得到的结论一样。
师：同学们做得很好，实验方法和探究结果都非常正确。其实，我们还可以采用课本第58面的实验电路图来探究，如图4所示。
图4
学生：是呀，这样可以更加方便和快捷地研究导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。
设计意图 让学生沿着前人的足迹“短暂而迅速”地重走一遍，以从中体验和学习科学研究方法。教师要有必要的介入，以使探究持续深入地展开。这是因为科学探究从来都不是一帆风顺的，它是一个极其复杂而艰辛的智力跋涉。对学生来说，其中潜在的障碍和困难，需要教师必要的点拨和指导。
三、逻辑推理，探究规律
师：换个角度，我们也可以从理论角度探究电阻与导体长度、横截面积之间的关系。
多媒体投影如图5所示，n段长度、横截面积、材料均相同的导体（每段电阻为r）紧紧串接起来，组成一个新导体，则新导体的电阻为多少？新导体的长度为多少？你可以得到什么结论？
图5
学生讨论后得出：以上连接方式相当于n个电阻串联，总电阻R=nr，总长度L=nl。可见，在导体材料、横截面积相同的情况下，R与l成正比。
多媒体投影如图6所示，n段长度、横截面积、材料均相同的导体（每段电阻为r）紧紧束在一起，组成一个新导体，则新导体的电阻为多少？新导体的横截面积为多少？你可以得到什么结论？
图6
学生讨论后得出：以上连接方式相当于n个电阻并联，总电阻R=r/n，横截面积S'=nS。可见，在导体材料、长度相同的情况下，R与S成反比。
设计意图 让学生在实验探究的基础上进行逻辑推理，既可让他们验证实验结论的正确性，又可让他们体会两种探究方法的和谐之美，享受成功的乐趣。
四、归纳分析，得出结论
师：刚才同学们总结出的规律，加以概括可以得到电阻定律：
同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比；与它的横截面积S成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。这就是电阻定律。
数学表达：
。写成等式：R=ρl/S。
师：电阻定律数学表达式中的比例常数P叫材料的电阻率。请同学们学习讨论电阻率的物理意义。
学生通过自学得出：
电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，数值上等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1
的导体的电阻。在国际单位制中其单位为欧·米，即Ω·m。金属导体的电阻率由材料决定，随温度的升高而增大。
五、对比分析，理解概念
师：请同学们分析比较电阻和电阻率的决定因素。
学生通过交流与讨论得出：电阻由导体的材料、长度、横截面积及温度决定；电阻率仅由材料和温度决定。
设计意图 深化学生对电阻的认识，使其理解电阻定律，理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。
六、知识应用，深化巩固
师：下面我们用刚学习的知识来解决一个具体问题。
例题（多媒体投影）：下面两个导体由相同的材料做成，其厚度也相同，上表面都是正方形，如图7所示。这两个导体的电阻有什么样的关系？
图7
学生思考、讨论，根据电阻定律得出：
。
设计意图 对电路元件的微型化有重要意义。
七、归纳小结，巩固提高
让学生自己归纳本节课所学到的知识和方法，由学生发言。
1.知识总结
电阻定律、电阻率。
2.方法总结
(1)科学研究的一般程序
科学猜想——实验探索——归纳总结——结论——实践。
(2)实验（探究）方法
(3)数学（推理）方法
设计意图 通过总结，可加深学生对所学知识的理解，巩固所学方法，为学生以后的学习打下基础。
教有所思
本节课采用“猜想——实验——归纳”的探究性教学模式，引导和鼓励学生围绕“探究导体电阻与导体长度、横截面积及材料的关系”，用足够多的时间自主学习、交流合作。学生们提出的探究方式多种多样，虽然个别方法有些不太成熟，甚至看上去很可笑，但这对于学生创新能力的培养是非常宝贵的。课堂上有学生的个体学习、小组学习、合作探究、学生交流汇报、实验操作和师生交流等教学组织形式，扩大了单位时间内学生主动学习的空间，释放了每个学生的精神活动，充分体现了新课程倡导的“重视对学生进行自主探究和合作学习能力的培养”理念。在这个过程中，教师的教学行为和学生的学习方式都发生了较大的变化。笔者深深体会到，教师应该是学生学习的参与者、促进者和指导者，学生应该是学习的主体，我们应提倡自主学习、探究学习和合作学习。
专家点评
点评人 朱建廉，南京市金陵中学物理特级教师，教授级高级教师。
本课例设计合理、运作流畅，符合“新课程”理念，学生主体地位得到了应有的尊重。教学目标精准，在荷载总量上较为合适，对教学的实施产生了良性的促进作用。在方法阐释中既有对教学流程的整体把握，又有对教学细节的微观关注；既有对学生地位的相关思考，又有对教师职责的准确认识。在教学流程的设计中，体现了施教者丰富的从教经验，反映了其强劲的课堂把握能力。
不足之处：在相应的教学实施中，应更多地关注动态生成和对学生质疑意识的培养。譬如，在教学流程一中，学生甲组提出猜想时有如下表述：温度越高，对电流的阻碍作用就越大，电阻也就越大。如果施教者能够对学科知识体系作精准指认，能够对教学过程中质疑意识培养的重要性与可行性有深刻认识，则在此时就应该有所作为。此外，“教有所思”所表述的内容不够丰满，实际上还应该能从这节课中发掘更为丰富的内容，从而对后续教学活动形成启迪。