“设计式”学习在高中物理教学中应用--以测小灯泡额定功率的教学为例.pdfVIP

2012年第十六届华东六省一市物理学会联合年会论文集 79 “设计式”学习在高中物理教学中的应用 一以测小灯泡额定功率的教学为例 陆 军 (上海市崇明中学，202150) 物理教学中的设计式学习是指在物理教学中，让学生通过完成一项有挑战性的设计型任务来 学习有关的物理知识和技能．为了应对挑战，学生需要形成某种设计方案，利用有关物理知识来 论证、优化设计方案．在完成该设计型任务的过程中，学生需要不断地思考对物理知识的理解， 通过解决设计过程中遇到的困难，主动、高效地学习相关物理知识和技能． 1 “设计式学习”的主要环节与一般程序 1．1 “设计式学习”的主要环节 1)提出需要完成的任务 在这一环节，教师要在课堂上向学生提出一个需要解决的问题，这是设计式学习的起点．教 师提出的问题需要教师在课前进行充分的酝酿准备，把教学内容转化为一项有挑战性的设计型任 务．该任务完成过程所用到的物理知识和技能要与本节课的教学目标相一致，该任务的难度要与 学生的能力水平相匹配． 2)形成设计方案 在这一环节，学生为了完成任务，需要在收集和分析有关信息的基础上，设计出一个解决问 题的方案．形成设计方案是运用物理知识解决实际问题的过程，有助于对学生创新精神和实践能 力的培养． 3)对不同方案进行评价和选择 在这一环节，学生需要用科学的思维方法对不同的设计方案进行分析、判断、推理，通过表 达、交流，对各方案的科学性、安全性、可行性进行评价，然后筛选出合理的方案，并对方案进 行优化和完善，最终形成一个科学、安全、可行的设计方案． 4)实施选定的设计方案 这一环节，要根据设计型任务的具体内容来确定是否可以落实．设计型任务一般可以分为两类， 一类是学生可以用实验操作进行的设计方案，比如一个电路设计方案：另一类是学生不能实际实施 的设计方案，他们只是提出和论证设计方案，比如设计一个在空间站里测物体的质量的方案． 1．2 “设计式学习”的一般程序 在物理教学中“设计式学习’’的一般程序：教师提出一个需要完成的任务一学生分组设计方 案一各小组展示、交流设计方案呻师生共同对不同方案进行评价、选择和改进啼实施选定的设计 方案。 2设计式学习案例(测小灯泡的额定功率) 1)提出需要解决的问题 在物理课上，教师布置如下任务：现有一些小灯泡，上面标明了它的额定电压为lOV，但额 80 2012年第十六届华东六省一市物理学会联合年会论文集 定功率已看不清楚，有人用欧姆表测量出它的电阻约为500Q．请你设法确定小灯泡的额定功 Q， (量程分别为O～3V和O～15V)；稳压电源一只(输出电压为24V)；标有“20Q，2A”和“500 2A”的滑动变阻器各一只、电键一只及若干导线． 设计说明本节课的教学内容是分压电路和限流电路，以及电路中仪器、仪表的选择．本环 节中，教师把教学内容转化为“测小灯泡的额定功率”这样一个具有挑战性的任务，让学生在完 成任务的过程中去辨析分压电路和限流电路的区别，学会选择电表量程的方法，理解分压电路中 变阻器阻值对实验操作的影响． 2)形成设计方案 学生在接受任务后开始收集和分析相关的信息．有学生提出，既然电阻已经用欧姆表测出， ，，2 额定电压也已知，根据公式P=÷，就可以计算出小灯泡的额定功率．也有学生提出反对意见， 』( 认为欧姆表测量得到的是小灯泡常温下的电阻，其额定工作状态下的电阻值要比常温下的电阻大， 所以直接用公式计算的方法行不通．学生经过讨论后获得共识，必须用伏安法测量小灯泡的额定 功率． 在确定了用伏安法测量小灯泡的额定功率的思路后，教师要求学生把设计方案的电路图画出 来．学生设计的电路各种各样，如图l、图2和图3所示电路是其中的三个方案． 酋盛齄 图1