挂网喷浆—以“使用多用电表测二极管电阻”实验课为例
王永本体感受器
(首都师范大学附属中学北京100048)
摘要：学生在真实的实验情境中，自发地生成原始物理问题，并通过独立思考、深入探究、合作交流来解决这些问 题，可以加强问题意识，培养物理学科素养，提高解决实际问题的能力. 关键词：原始物理问题；生成；实验教学
中图分类号:G633.7 文献标识码：B文章编号：1008 -4134(2021)05 -0042 -04
阿尔伯特•爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要.因为解决问题也许仅是一个 数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需 要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步.”1原始物理问题在中学物理教学中的意义
好奇心是学习的原始动力之一，学生通常会对学 习和生活中遇到的未知事物感兴趣，由于不明白而产 生的疑惑就是问题，问题会一直伴随着学习的过程，问题教学也是中学物理教学中重要的组成部分.
中学生在学习物理的过程中会遇到大量问题，其 中大部分是经过整理的传统习题，是模型化的“抽象 问题”，也有一部分是“原生态”的原始问题.原始物理 问题是对自然界及社会生活、生产中客观存在且未被 加工的物理现象的描述.原始物理问题不同于一般物 理习题，它是在真实生活情境中存在的原汁原味的实 际问题，没有明确的已知量和未知量，解决问题所需的条件需要学生自己提取或设定.
原始物理问题源于真实的学习过程，它比抽象问 题更加接近物理学的学科本质，通过对原始物理问题 的思考，学生可以学习科学家的思维方式，经历科学 探究的过程，提高科学思维能力，让学习回归物理学科的本原.原始物理问题源于自然，联系生产生活，能 更好体现物理学的实用价值，通过解决贴近现实的原 始物理问题，学生可以体会物理学在现实生活和科技 前沿的应用，激发学习兴趣，提高探究意识和解决实际问题的能力.中学生通过物理原始问题的思考和解 决，可以巩固知识基础，联系生活实践，拓宽科学视野，提高物理学科素养.2中学物理原始物理问题的来源
中学物理涉及到的原始物理问题从何而来？从 问题产生的背景和素材来看，原始问题有理论和实践两种来源.理论原始问题来源于物理知识的学习过程，常常伴随着概念和规律的形成.实践原始问题来源于实验研究、科技进展或者生产生活实际.第二类问题依托真实的背景，来源广泛，素材丰富，贴近生活，更加容易引起学生的兴趣，也更具有实际意义.
而从问题提供的角度来看，原始物理问题有外界 提供和自我生成两种来源.学生遇到的绝大多数问题 都是外界提供的，一般来源于物理学发展的历史遗存，或者物理教学长期的资料积累.例如，物理学史上 的著名问题、教材编写者提供的部分习题、中高考物 理试卷中联系实际的试题、物理实验中遇到的问题和 生活中的物理问题等等.随着学习的不断深入，中学 生能逐渐在学习和实践中发现和提出一些问题，这些 问题源于自然、基于真实情境，具有原创性，这是自发 生成的原始物理问题.
相比于外界提供问题，学生自己发现和提出问题更有意义，教师应当在教学中倡导学生养成思考的习 惯，鼓励学生多提问题，特别是原始问题.
3原始物理问题生成的课堂实录
如何在教学中促进学生发现和提出原始物理问题？这需要教师在教学中合理设置内容，积极提供问 题情境，巧妙设置问题线索，调动学生深入思考，鼓励 学生不断质疑，让问题在课堂上不断涌现出来.可是，要在教学实践中真正做到这一点却并不容易.
最近…次在高二电学实验课堂上的经历，让笔者
作者简介：王永（1968 -)，男，安徽人，本科，中学高级教师，中学特级教师，研究方向：中学物理学科教学、高考命题.•42 •
中学物理 Vol .39 No .05
2021年3月
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1.5
正向电压作
这时候D 同学提出：我们可以用一只电压表，并 联在二极管两端，再用多用电表的欧姆档，换用不同 档位进行测量，实际记录下二极管两端的电压，并在 伏安特性图线上出二极管的工作状态，就可以粗略 算出正向电阻的数值，并与欧姆表的测量值做对比.
这个提议遭到了 E 同学的反对：一只量程3V 的 电压表，内阻大约3k n ，用它跟二极管并联，如果二极 管的正向电阻是几百或者几千欧，对测量结果影响很
印象深刻.这是一节练习使用多用电表的实验课，其 中一项内容是用多用电表测量二极管的正反向电阻， 并以此判断二极管的正负极.在这节课上，学生们就 提出了一些很有价值的原始问题.
问题1 ：二极管正向电阻到底是多少？
刚上课不久，A 学生首先发现一个问题：在用多 用电表（型号J 0411)欧姆档测二极管（型号2P 5A )正 向电阻时，如果选用不同的倍率，测得的正向电阻差 异很大，在已经进行电阻调零的情况下，分别在“ x l ” “ x 10”“ x 100”“ x lk ”的倍率下进行测量，得到的测 量值分别为5(1、45I 1、35〇n 、300011，为什么测量结果 的差异如此巨大？ A 学生随即提出两种可能：一是多 用电表有问题，二是二极管损坏了.教师让同学们做 同样的测量，大家得到了几乎相同的结果，绝大多数 同学认为，多用电表和二极管都是完好的.
这时B 同学提出：我们应该用欧姆表哪个档位进 行测量？二极管的正向电阻到底是多少？教师让同 学们思考这个问题，大家各执一词.
接着C 同学阐述了自己的观点：二极管的正向电 阻，本来就不是一个确定值，这一点可以从高中物理 课本上二极管的伏安特性图线上看出，如图1所示， 在正向电压大于0.5V 以后，正向电流会迅速增大，正 向电阻会迅速减小，在不同电压下，正向电阻自然不 同.这个解释很快得到了多数同学的支持.
大.同学们觉得他说的有道理.
怎样测量二极管的正向电压呢？教师拿来一只 数字式多用电表（DT 9205)，并且告诉同学们：数字式 电压表内阻很大，是比较理想的测量电压的工具.然 后，师生们一起再次进行测量，记录欧姆表“ x 1”“ x 丨0”“ x 100”“ x Ik ”倍率下二极管两端电压分别为: 0. 73V 、0. 64V 、0.54V 、0• 45 V ，对照二极
管的伏安特性 图线，就可以解释为什么测量二极管正向电阻时有不 同的结果了.
问题2：把小灯泡和二极管串联接到两节电池上, 小灯泡能发光吗？
接着教师请同学们思考：能用----14~~-手边的器材通过简单实验反映二极 g 管的单向导电性吗？ F 同学提出一—1|—JS
个方案：用二极管与一个小灯泡（额 图2
定电压2. 5V )和两节干电池串联，
如图2所示，看小灯泡能不能发光就能判断二极管是 否正向导通.而G 同学有不同看法：即使二极管正向 导通，电路中有电流通过，也不一定能看到小灯泡 发光.
这种情况下小灯泡能不能发光呢？同学们一时 难以回答，很快有同学动手做实验，结果发现小灯泡 基本上可以正常发光，用数字式电压表可以量得小灯 泡两端电压约为1.95V ，二极管的两端电压大约为 〇. 75V ，说明此时二极管正向电阻很小.
H 同学问：为什么会得到这样的结果呢？二极管 此时的正向电阻为什么不是很大呢？教师提示同学们 可以把灯泡和电池作为等效电源看待，作出等效电源 的伏安特性图线，在同一个坐标系中，再画出二极管
的伏安特性图线，通过两个图像的交点，来二极管 的工作状态.这时候I 同学指出：小灯泡的电阻也是变 化的，这样做不合适.接着■!同学说：不久前我们测量 过这种小灯泡的伏安特性，小灯泡正常工作的电阻大 约是5fi ，据此我们可以进行粗略的估算.然后师生一 起按照这个思路进行分析：电源电动势约为3V ，内阻 约为m ，小灯泡工作的电阻约为511，则等效电源短 路电流大约为〇. 5A ，作出的伏安特性图线如图3所 示，从图线交点可以看出，此时二极管两端电压约为 〇. 8V ，电路电流约0. 37A ，同学们觉得这个分析和实 验结果基本一致.
K 同学又提出了一个问题：如果选用不同的二极 管，结果还一样吗？
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2021年3月Vol . 39 No . 05 中学物理
抗体人源化反向电压焊
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1.0
1.5
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师生们都觉得L 同学的分析逻辑严密，问题可能 出在欧姆表内部电路上.教师很快查阅实验室资料， 发现常用欧姆表的实际内部电路如图7所示，在倍率 增大一档时，并不是仅仅靠增大串联电阻来增加内 阻，还在表头上并人电阻，通过并联电阻的变化实现 调节，表头的电流并非总电流，电源电动势也没有增 大10倍.
图7多用电表欧姆档电路图
通过教师的解释，L 同学提出的问题解决了.同 学们明白了中学物理教材中只介绍了欧姆表的基本 工作原理，并没有介绍电表的实际电路，要真正弄清 楚欧姆表如何改变倍率的细节，还需要深人了解其电 路结构和工作过程.
至此，课堂上生成的所有问题都得到了圆满的 解决.4
关于实验教学中原始物理问题生成的思考
在本节实验课上，同学们在实验过程中不断发现
和提出问题，特别是生成了一些有价值的原始问题， 这些问题的提出和解决在教学上很有意义.在教学过 程中，因为要解决自己遇到的真实问题，同学们投人 了更大的热情，在激烈的课堂讨论中，迸发出思维的灵
教师拿来一种发光二极管（型号BT 1142)，同学 们进行了同样实验，结果发现小灯泡不亮.
教师做了进一步解释：从理论上看，不同参数的 元件会有不同的伏安特性图线，如果换用不同的二极 管或者小灯泡，实验结果就会不同，即使一次实验中 小灯泡能够发光，也不能认为这是普遍成立的结论.
问题3 ：实际欧姆表的内部电路是怎样的？接着,L 同学提出了一个新问 题：按照中学物理课本上所说的欧 姆表的工作原理，如图4的电路中，E
满偏电流为匕
;，如果按照
什么是散文课本上如图5所示的多用电表电路
来分析，在倍率增大1〇倍的情况下，满偏电流不变，内 阻会增大10倍，电源电动势也应该增大10倍，在用欧 姆表测量二极管正向电阻时，如果把欧姆表作为电源 看待，我们可以在同一坐标系作两次实验中电源和二 极管的伏安特性图线，如图6，假设某个倍率下等效电 源伏安特性图线是实线a ，而我们换用更大的倍率进行 测量时，等效电源伏安特性图线应该是虚线6，从电源 与二极管的伏安特性图线的交点变化上会发现二极管 工作电流增大，二极管的正向电阻应当减小，为什么实 验结果却恰恰相反？难道是课本说错了？
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中学物理 V〇1.39 N〇.052021年3月
ST EA M教育理念下高中物理卖验设计
—以T m c k e r探究单摆运动规律为例
许文龙
(浙江省瑞安中学浙江瑞安325200)
摘要：以Tracker软件探究单摆运动规律，跨学科综合运用物理、技术、工程和数学知识，对数据进行拟合处理，并对结果作简要分析，在STEAM教育理念的指导下，通过多学科的整合，以学生为主体，充分发挥学生的主动性培养学生 的创新思维和实践能力，对基础教育物理实验的改革起到抛砖引玉的作用.
关键词：STEAM教育；Tracker；单摆
循环小数教案中图分类号:G633. 7 文献标识码：B文章编号：丨008 -4134(2021)05 -0045 -03
目前世界各国正在进人新一轮的竞争，纷纷出台了各种国家战略，以应对新技术发展与产业革命.在这种竞争中谁能胜出，关键在于人才.世界各国非常重视人才的培养，尤其是STEAM人才的培养，各国均站在国家发展战略的高度来看待STEAM教育的重要性.物理实验是基础教育的重要组成部分，它影
响学生的实践能力和科学观的培养，影响新课程核心素养理念的落实.基础教育物理实验教学急需新教育理念的引领，而STEAM教育正顺应了这样的需求.1STEAM教育理念
STEAM教育在原有STEM教育基础上加入了艺术（Art)，是科学（Science)、技术（Technology)、工程(Engineering)、艺术（Art)和数学（Mathmatics)英语首字母的缩写.STEAM将原本分散的五门学科集合成一个整体，分别代表着五类素养，分别是科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养.它有助于学生从更多视角认识不同学科间的联系，提高自身综合运用知识解决现实问题的能力.
作者简介：许文龙（1977 -)，男，浙江瑞安人，硕士，中学高级教师，研究方向：物理课程与教学、物理竞赛.
今〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜
感，在问题的一一化解中，体验到了学习的乐趣，感受到了成功的喜悦.笔者还欣喜地看到，伴随着问题的提出与探讨，同学们积极思考，主动探究，尊重事实，不断质疑，深入探寻问题的本质，表现出良好的科学素养.
一名中学生能在学习中提出有价值的原始问题，既体现学习的主动性和对事物的洞察力，还反映出学生的学习潜质与创造能力，这标志着学生学习能力到了一个新的层次.在学习中生成原始问题是一种良好的学习品质，发现、提出和解决这些问题不仅具有实际价值，还对学生的未来发展具有长远意义.
鉴于原始物理问题在中学物理教学中的重要作用，教师应当鼓励学生发现和提出原始问题，不断加强学生的问题意识.为此，教师需要调整教学思路，课前需要做精心的教学设计，课上要营造民主自由的课堂氛围，适时做出巧妙而合理的引导，其中最重要的是创设具体的物理问题情境.创设物理问题情境有很多方式，在需要建立真实的问题情境时，实验教学具
有明显的优势，因为基于真实的实验场景，有具体的
任务引导，学生能够身临其境，在边学边做中原始物
理问题应运而生.教师可以充分利用实验教学这个良
好的机会，来促进学生自然地生成原始物理问题.
参考文献：
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人民教育出版社,2019.
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(收稿日期:2020 -11 -26)
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