促进学生认知发展的课堂教学设计

【案例背景】

《闭合电路的欧姆定律》是电学知识的最核心内容之一，包含了许多科学思想方法，是学生学习科学思想方法，提升探究素养的好素材。闭合电路欧姆定律进一步揭示了闭合电路中内外电压与电源电动势的关系，是分析电路的重要理论基础，也是能量守恒规律的应用。因此本节内容的教学是本章的一个重点内容，教学效果的好坏直接影响学生对于整个电学内容的理解和掌握。在整个电路知识体系中起着承上启下的作用。通过本节的学习，学生可以在上一章的基础上对电路的认识更加完整，在学习中通过实验引导学生理解闭合电路欧姆定律，让学生强化能量观念，能用能的转化和守恒的观点分析解决电路问题，充分体会功能关系在物理学中的重要性。在教学之中，根据教材的编排特点，遵循认知的一般规律，在教学中，需要以实验为基础，从初中的部分电路过度到高中闭合电路。针对教材特点和学生特征，主要采用情境化教学法、问题启发引导法、实验法等，通过对情境实验引入的不断拓展升华，使学生的科学思维层层递进。学生主要采用课前自主预学、课上自主探究和小组合作探究学习法相结合。

【案例设计】

一、教学目标

物理观念：通过类比知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式；通过演示实验知道电源的电动势等于内电压、外电压之和；理解闭合电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

科学思维：从功和能的角度理解非静电力及非静电力的作用，构建电源模型；通过实验数据分析培养学生的逻辑思维能力。

科学探究：通过测量内电压、外电压的实验培养学生探究的意识；通过探究电源两端电压和电流的关系，理解路端电压与电流关系的本质。

科学态度与责任：利用物理知识解决实际的生活问题和解释生活现象，培养学生的兴趣；通过本节内容的学习，使学生体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的习惯和意识。

二、教学重、难点

重点：建立闭合电路欧姆定律概念；路端电压与外电阻、电流之间的关系

难点：闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和；应用闭合电路欧姆定律解决实际问题

【案例实施】

一、创设情境，引入课题

组织复习焦耳定律，明确灯泡通电发热的原因。

情景一：

师提问：如上图：闭合S0，读出电压表的示数U0。思考一下，当完全相同灯泡越并越多时，①电压表的示数是否变化？②小灯泡的亮度是否变化。（多媒体出示实验演示）

（生活动：观察图片，给出猜想答案并观察实验验证）

师提问：通过实验，回答以下问题，①实际观察到电压表的示数和灯泡亮度变化和之前猜测的灯泡变化是否一致？②实验中发现电源两端的电压越来越小，灯泡亮度越来越暗，减小的电压哪去了？如何解释这一现象？

（生活动：根据实验回答）

师：（展示电路图，讲解闭合电路概念）思考一下，①什么是内阻？②内外电路中，若规定负极为零电势，闭合电路中电势如何变化？

【设计意图】通过实验演示和问题，激发学生认知冲突，引导学生观察实验进行猜想并结合所学进行解释。

二、建立概念，深化探究

师：阅读课本83-84页，思考①电源外部，正电荷将怎样移动，电源内部，正电荷将怎样移动？②电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？③电源内部的非静电力的作用是什么？④类比分析电源的作用是什么？

（生活动：阅读教材尝试回答问题）

情景二：

多媒体出示手动抽水水循环视频

师：俗话说“人往高处走，水住低处流”视频中水泵的作用是什么？

多媒体出示汪汪队滑滑梯视频。

师：视频中电梯的作用是什么？

（生活动：观察视频回答问题）

师：不同抽水机工作时，可以用单位质量的水所增加的重力势能来反映抽水机的抽水能力差异，仿照这个想法，你认为应该如何反映电源的做功本领的差异？

（学生结合教材进行回答，教师在点评中给出电动势的概念，进行知识讲解）

师：思考一下，电源电动势等于电源两端电压吗？

（生活动：思考问题，完成易错点辨析）

师：对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少，那么电流I跟电源电动势E及内阻r、外电路的电阻之间有怎样的关系呢？

（生活动：从能的角度推到分析闭合电路欧姆定律）

师：既然闭合回路中电源内阻会与外电路电阻串联分压，那么内阻上的电压和外阻上的电压我们分别称为内电压和外电压，它们之间是否会有怎样的联系呢？我们通过这样一个电路实验来探索一下。（展示电路实验）

（生活动：观察实验总结规律）

【设计意图】通过演示实验，引导学生处理实验数据，培养学生的作图能力和逻辑思考能力，根据问题逐步完成知识讲解。

三、结合生活实际，应用规律

多媒体出示例题

【例】手电筒里的电池，使用一段时间后，灯泡会变暗，这时需要更换新电池。有些人不舍得丢掉旧电池，就用一节旧电池串一节新电池使用，你觉得这样做合理吗？请进行论证说明。（新电池电动势1.5V，内阻0.3Ω，旧电池电动势约1.3V，内阻约10Ω，灯泡电阻约10Ω）

1、使用两节新电池，灯泡两端电压？

2、使用一节新电池，一节旧电池，灯泡两端电压？

3、通过对比，说明新旧电池搭配是否合理？

【设计意图】通过对生活中闭合电路的欧姆定律的应用分析，增强学生的知识应用意识，激活学生学习兴趣。

【总结反思】

本节课通过基于问题的探究式教学和实验教学相结合的教学模式，在演示实验中激发学生的认知冲突，通过合作交流、自由表达，在问题解决中完成新规律的认识和新概念的理解，有效提升学生的思维品质。但是受教学条件有限，没有给学生提供实操机会，将在后续教学安排中，设计学生分组实验课程，巩固所学。