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1、闭合电路的欧姆定律教学难点的分析与突破 闭合电路的欧姆定律是高中物理恒定电流一章中的重要定律之一，也是高中物理中的教学难点。本文就这一教学难点形成的原因进行分析，并运用建构主义理论的一些观点，结合自己的教学实践，提出一些突破教学难点的思路和方法，供同行参考斧正。 一、难点形成的原因分析 首先，从教学内容本身看，闭合电路的欧姆定律所涉及的内容偏重于数学推理，因而比较抽象，加之没有令人信服的实验，学生难以形成比较深刻的理解，客观上有一定的难度。 第二，从教材结构看，教材采用了传统的处理方法，其流程为：先利用所学知识推导出闭合电路的欧姆定律数学表达式，根据表达式给出闭合电路的欧姆定律，再对闭合电路的
2、欧姆定律表达式进行分析，得出路端电压随着外电阻变化的规律，最后，应用举例。这样的程序，数学演绎推理的味道很浓，缺少了对物理规律的感知认识的过程，学生不能深刻理解闭合电路的实质。 第三，从学生的认识结构和能力水平来看，学生在学闭合电路的欧姆定律之前，欧姆定律给他们留下了很深的印象，他们不知道电源有内阻，因此，常常把路端电压看成是不随外电路变化的。这种先入为主的错误观念，形成了不可小看的思维定势，绝不是通过几次讲解就能逆转的。还有，学生对电路的分析能力一直是一个薄弱环节，也给新授内容的理解和掌握造成了不可忽视的困难 第四，从教学方法上看，受传统的应试教育的影响，有些教师不求学生理解，只求学生会解题
3、，教学时省去了实验及必要的物理方法传授。把时间花在训练学生的解题能力上，把学生培养成了机械化的解题机器，这种“掐头去尾烧中段”的教学法，严重扼杀了学生学习的主动性、创造性。由于学生对规律缺乏正确、深刻理解，结果，一旦遇到新的问题、新的情境，就无从下手，学生的能力得不到培养和发展，在主观上增加了教学难度。二、突破难点的理论依据和教学思路。 建构主义理论的核心即为：“知识不是被动接受的，而是认知主体积极建构的。”因而，用建构主义来解释学生的学习活动，其本质是：学习不是学生对教师所授予的知识的被动接受，而是一个以其已有的知识和经验去过滤和解释新知识、新信息，并通过自己的活动对新知识构建起自己的正确理
4、解。 建构主义观点应该能给我们的教学观带来一些有益的启迪。正如笔者在上一节难点形成的原因分析中所述，教材的内容、结构、学生的思维模式和认知特点 (包括一些消极的思维定势)，都会给课堂教学带来困难。因此，教师在教学设计时，首先要考虑的不是将课本上的知识灌输给学生，而是为学生的建构创造良好的环境。基于这种指导思想，我在进行教学设计构思时，首先通过演示实验引出学生暂时还无法解释的新问题，一下子撩拨了学生的好奇心，激发了学生探求新知识的兴趣和动机，为突破难点提供了良好的情景。其次，教师设计教学程序时，应充分考虑学生的认知特点，引导学生仔细观察，激励学生积极思维，尽可能地让学生运用物理思想方法主动地去探
5、索闭合电路的欧姆定律的本质，教师只是在适当的时候再作点拨、启发、整理、归纳。这样，既有利于学生主动构建新知识，又有利于学生创新意识的培养。第三，针对教学内容和教材结构所体现出的难点，我注重体现物理学科的特点和物理学研究的思想方法，借助图象分析，形象直观地展示了物理过程以及物理量之间的变化关系，让学生多角度地领悟物理思想方法。第四，加强对学生的学法指导，在让学生较深刻理解闭合电路的欧姆定律之后，通过典型问题的剖析，达到巩固提高的目的，这也是分解教学难点的具体方法。三、突破难点的教学设计1、营造能引起学生认知冲突的问题情景设计一个如图1所示的电路，让学生观察并解释看到的现象。敏锐的学生发现电路(1
6、)变到(3)时，灯泡变暗了，并且觉得这个现象用以前的知识不好解释，强烈的认知冲突，使学生对外电压 (即路端电压）由哪些因素来决定的这一问题产生了浓厚的兴趣，激发了他们的探求新知的强 图1烈动机。通过演示实验，不但激发学生的学习动机，又把本节课的学习任务 (即运用闭合电路的欧姆定律讨论路端电压是怎样随着外电路电阻R的变化而变化的)，置于一个有利于学生主动建构的情景中，为突破难点提供了良好的开端。2、让学生积极主动地去探索物理规律、构建自己的正确理解。利用闭合电路的欧姆定律对电路进行讨论时，我设计了两个探索性的问题： (1) 闭合电路中的各个物理量中，哪些是不变的量；哪些是自变量；哪些是因变量。(
7、2) 如何利用公式的变形来分析诸量的内在联系。 对于问题 (1)，大多数学生不难作出正确的解答，即电动势E和内电阻r一般是不变的；外电阻R为自变量；电流强度I、内电压U，外电压U为因变量。但对于问题 (2) (既本课的难点)，学生议论纷纷，但仍感踌躇。这时，教师再作点拨，以修正学生的思路，在充分讨论的基础上，教师再将学生的探索过程加以归纳整理，形成清晰的流程：R,则I=0，U=0，U=E, 这时电路开路。R=0, 则I=E/r, U=E, U=0, 这时电路短路。实践证明，象这样通过学生主动、积极地探索而得到的知识 (尤其是作为难点的知识)，才会真正成为学生自己的东西。 3、既加深对规律本质的
8、认识，又领悟物理思想方法通过学生主动积极的思维活动，辅以教师的点拨、归纳，闭合电路的欧姆定律这部分的知识已初步建构、同化到学生的知识体系中，从这意义上讲，难点已被分解。但是，以往的教学实践告诉我们，学生对闭合电路的欧姆定律的掌握还是肤浅的，缺少对其本质的深刻理解对此，我采用了图象法进一步阐述闭合电路的欧姆定律的内在规律。图象不仅能给学生更多的信息，而且能象电影的慢镜头一样，使学生看清楚物理过程以及物理量之间的变化关系，更重要的是，图象法是研究物理现象和规律的常见工具，业已成为物理思想方法的一个重要组成部分。作为一名物理教师，应在教学中不失时机地运用这一手段，让学生领悟、掌握这有力的工具。 图2
9、(a) 为欧姆定律U=IR的伏安特性曲线，R=tan。 图2(b) 闭合电路的欧姆定律 U=E-Ir 的伏安特性曲线，r=tan。把图2(a) 和图 (b) 结合起来，讨论内外电阻的变化与外电压的关系：（1）、E、r不变，当外阻变大时， R 1R2 ，U2U1 外电压增大；当外阻减小时，1外电压降低；当断路时，R，U=E，如图2（c）所示。（2）、如图2（d）所示，E、r不变，当内阻增大时，（即r2= tan2 r1= tan1），外电压降低；当内阻减小时，（即r1= tan1 r2= tan2），外电压升高；当电源内阻可以忽略不计时（即r= tan=0，=0），如图2(b) 虚线所示，外电压
10、不变U=E. 值得一提的是，以上过程如能制成多媒体课件 (笔者正在酝酿、操作)，将会产生更佳的效果。4、加强学法指导，完善和优化学生的认知结构至此，学生对闭合电路的欧姆定律已有了较深刻的理解，初步构建了正确的认知结构，但是否会用新知识来解决问题? 即难点是否真的已被突破? 为此，我给出一个新的物理情境。设计一个实验，电路原理图如图3所示。首先，让学生利用公式进行逻辑推理，当电路中R2减小时，分析灯L、表V1、V2、A读数的变化情况。理论分析如下： 然后，在请一位学生上讲台，按图3进行实验。将滑动变阻器的滑片自左向右滑动 (即R2减小时)，观察到灯L变暗，V1读数变小，V2读数变小，A读数增大。
11、 理论分析与实际现象一致 (学生的喜悦之情溢于言表)。这样的教学设计，使学生在学习过程中能够用新学的知识分析解决问题，更好的构建了自己对知识 (尤其是难点知识) 的正确理解。另一方面，正因为是难点，学生在心理上或多或少会存在一些疑虑，那么，“实践是检验真理的唯一标准。”实验的结果彻底消除了这些疑虑，学生的认知结构得到完善和优化。 四、结语 教无定法，突破难点的教学方法也足多种多样的。只要我们尊重物理学科的特点，遵循学生的认知规律，摒弃“灌输式”的空洞枯燥的说教，让学生主动、积极地参与课堂活动，并且在这些学习活动中提高思维能力、培养创新意识，就可以找到既丰富多彩又行之有效的突破教学难点的方法。4用心 爱心 专心
