初中物理“电源电压”教学设计方法略探
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摘 要：“电源电压”一课的设计以物理学科核心素养为指引，努力体现两个特色：一是注重科学态度的培育，让学生阅读电源发展的历史、经历还原“伏打电堆”的活动过程，体验科学家研究与发现的成就，树立敢于质疑、勇于探索的科学精神，养成严谨认真、实事求是的科学态度;二是注重教学方式的变革，利用电子设备构建信息化学习环境，提供自主学习资源包，培养学生自主阅读、善于观察、勤于思考、合作探究和表达交流等学习习惯。
关键词：初中物理;创新教具;类比学习;自主学习
作者简介：宣爱东，上海市长宁区娄山中学理化教研组组长，中学高级教师。（上海 200050）
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2019）02-0073-03
一、教學任务分析
本节课是上海教育出版社九年级物理第七章“电路”第一节“电流电压”的第二课时，主要内容包括电压的初步概念和电压表的使用等。电压是初中电学的基本概念之一，正确使用电压表是学生必须具备的基本实验技能。本节课的学习是后续学习欧姆定律、电阻等电学知识的重要基础。
在七年级科学课的学习过程中，学生已经初步学习了简单电路的相关知识，以及电流表和电压表的使用，但并没有对电流、电压概念进行较为深入的学习。通过前一课时“7.1.1电荷电流”的学习，学生已经知道金属导体中有大量脱离原子核束缚、可以在原子核外自由移动的带负电的自由电子，也知道在电解液中有大量可以自由移动的正、负离子，为本节课对电压概念的学习做了铺垫。同时，前一课时关于电流概念和电流表使用的学习，则为本节课学习电压表的使用奠定了基础。
本节课首先通过演示简单电路中小灯的发光引出新课;然后通过学生“还原伏打电堆”的活动以及观察电压与水压类比的演示实验，知道电压的初步概念;随后联系生活实际，了解掌握电压的单位及一些常见的电压值;最后学生通过阅读电压表使用电子说明书，学会使用电压表，完成自制伏打电堆的电压、干电池电压以及电路中小灯两端电压的测量。
本节课的学习强调学生的主动参与，让学生在实验、讨论、交流的过程中建构物理观念，感受类比、归纳等认知事物的科学思维方法，感悟合作学习的重要性，从而逐步养成严谨认真、实事求是的科学态度，培养学生勤于观察、善于思考、敢于质疑、学以致用、勇于实践的科学探究意识。
二、教学目标和重点难点
第一，通过“还原伏打电堆”的活动以及观察电压和水压的类比实验，知道电压的初步概念，掌握类比的科学方法，体验科学家研究与发现的过程。第二，通过阅读电压表使用说明书和分组实验，学会正确使用电压表测量电压，灵活运用比较、归纳的科学方法，感悟合作学习的重要性，养成严谨认真、实事求是的科学态度。
教学重点：掌握电压表的使用方法。
教学难点：让学生了解电压的初步概念。
学生的实验器材：电压表、电池组、电键、小灯泡、电解液、铜片、锌片、灯架、iPad、学习活动卡片等。
教师需要的演示实验器材：自制“伏打电堆”演示器、自制“水流形成”“电流形成”演示器、简单电路板等。
三、教学设计思路
本节课的主要内容分为两个部分：一是电压的概念，二是电压表的使用。本节课的基本思路是通过学生“还原伏打电堆”活动和通过电压与水压类比的活动，构建电压的初步概念。然后，学生在信息化资源支持下开展自主、合作和探究学习，学会正确使用电压表测量电压。
1. 本节课要突破的难点：理解电压的概念。
方法一：再现历史，激发兴趣。尊重物理学史，学生利用教师自制“伏打电堆”学具，体验研究与发现的成果，激发学习电压的兴趣。
方法二：创新教具，助力理解。利用自制“水流形成”和“电流形成”演示器，将“电压”与“水压”进行类比，利用彩色灯带模拟电子的定向移动，将电流形成的微观过程变得可视化、形象化、浅显化，帮助学生理解电压的概念。
方法三：技术辅助，自主学习。利用iPad向学生推送数字化学习资源包，学生自主阅读、讨论资源包中的资料，学习电压的初步概念。
2. 本节课要突出的重点：电压表的使用。
方法一：阅读文本，自主学习。让学生对照电流表阅读电压表使用说明书，学习电压表使用方法。
方法二：合作实验，实践应用。学生合作完成用电压表测“伏打电堆”的电压、干电池的电压以及测量小灯两端的电压，反复操练，学会正确使用电压表。
方法三：技术辅助，评价促进。利用iPad构建课堂小型局域网络，学生利用iPad阅读资源包中的资料，完成实验并上传实验数据，小组的实验情景通过投影可以同时呈现在教室屏幕上，从而优化实验的呈现方式。通过小组实验活动的展示，可以增加学生交流评价的机会，通过评价促进学生的学习。
四、教学流程
1. 教学流程图说明（见图1）。
情景I演示实验1：演示使小灯发光的电路，提出问题：为什么电源能使电路中的电荷定向移动形成电流？
活动I学生实验1：借助数字化学习资源包和自制“伏打电堆”学具，完成“还原伏打电堆”的活动。
情景II演示实验2：借助自制“水流形成”和“电流形成”演示器，类比水压形成电压的初步概念。
活动II学生实验2：借助数字化学习资源包，使用电压表测量自制伏打电堆的电压、干电池电压以及电路中小灯两端的电压。
2. 教学主要环节。
第一环节：开展“还原伏打电堆”活动和“电压”与“水压”类比活动，知道电压的初步概念及电压的符号、单位以及一些常见的电压值。 第二环节：借助数字化学习资源包，阅读电压表使用说明书，使用电压表测量自制伏打电堆的电压、干电池电压以及电路中小灯两端的电压。
五、教学过程
1. 导入。演示实验1：演示使小灯发光的电路。
【提出问题】为什么电源能使电路中的自由电荷作定向移动形成电流？
【设计意图】从现象的观察中产生疑惑、提出问題，在激发学生继续学习兴趣的同时，引入新课。
2. 新课：电压的初步概念。
【学生实验1】阅读“资源包1”，了解电源发展的历史并交流，完成“还原伏打电堆”实验。
学生利用iPad在iTunse U 中选择“还原伏打电堆”实验的难度，1星最简单（图2），其次为3星（图3），5星最难（图4），选择后完成实验。
【设计意图】了解物理学发展过程中的偶然与必然，激发学生的好奇心和学习的热情，体验科学家研究与发现的过程，树立敢于质疑、勇于探索的科学精神。
【演示实验2】演示水流冲击叶轮转动（图5）和演示电路的工作情况（图6），类比水压形成电压的初步概念。
【设计意图】知道电压是使导体中自由电荷定向移动形成电流的原因，电路中的电源是提供持续电压的装置，感受类比的科学思维方法。
3. 电压表的使用。
【学生实验2】阅读“资源包2”，学习电压表使用说明书，并观察电压表，对比电流表的使用思考电压表的使用;使用电压表测量自制伏打电堆的电压、干电池电压以及电路中小灯两端的电压;汇报实验过程，归纳正确使用电压表的方法。
【设计意图】知道电压表的量程、最小分度值和使用方法，养成自主阅读、实验探究和表达交流的学习习惯，采用对比学习方法提升学习能力。
六、教学反思
本设计是代表上海市参加“第六届全国中学物理名师课堂教学展示”获得一等奖的参赛课案。利用彩色灯带模拟电流形成，将看不到摸不着的电子定向移动转化为实物呈现在学生眼前，学生看到“真实的电流”的瞬间不禁为此惊呼;利用水箱、叶轮模拟水流形成，且为了与电路对比，将水箱做小、叶轮做大，克服很多技术、工程上的难题，确保叶轮正常转动。采用类比的方法，建立电压概念，突破教学难点。“伏打电堆”实验如果要成功的话只需要3张吸水纸，但其实给了5张，也就是给了学生失败的可能性。实验给予学生充分的探索空间和支持，允许学生有一定的空间失败，继而了解物理学发展过程中的偶然与必然，让学生知道科学不是一蹴而就的。利用iPad构建课堂小型局域网络，优化课堂教学方式，引领未来课堂教学模式。整节课思路清晰，教具、学具新颖，学生乐学，取得了很好的课堂教学效果。
责任编辑 袁静琴
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