时间：2023-07-18 17:24:03
1.地位和作用
《欧姆定律及其应用》这一节在学生学习了电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法及电流与电压、电阻的关系之后才编排的。通过这一节的学习，要求学生初步掌握和运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法，了解运用“控制变量法”研究物理问题的实验方法，为进一步学习电学内容打下一定的基础。
2.教学目标
（1）知识目标
理解掌握欧姆定律及其表达式，能用欧姆定律进行简单计算；根据欧姆定律得出串并联电路中电阻的关系；通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养学生的逻辑思维能力。
（2）技能目标
学习用“控制变量法”研究问题的方法，培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。
（3）情感目标
通过介绍欧姆的生平，培养学生严谨细致的科学态度和探索精神，学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神。通过欧姆定律的运用，帮助学生树立物理知识普遍联系的观点以及科学知识在实际中的价值意识。
3.重点和难点
重点：理解欧姆定律的内容及其表达式和变换式的意义，并且能运用欧姆定律进行简单的电学计算。
难点：运用欧姆定律探究串、并联电路中电阻的关系。
二、说学生
1.学生学情分析
在学习这节之前学生已经了解了电流、电压、电阻的概念，并且还初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器的使用，具备了学习欧姆定律基础知识的基本技能。但对电流与电压、电阻之间的联系的认识是肤浅的、不完整的，没有上升到理性认识，需要具体的形象来支持。所以在本节学习中应结合实验法和定量、定性分析法。
2.知识基础
要想学好本节，需要学生应具备的知识有：电流、电压、电阻的概念，电流表、电压表、滑动变阻器使用方法，电流与电压、电阻的关系。
三、说教法
结合学生情况和本节特点本人采取以下几个教法：采用归纳总结法、采用控制变量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、说教学过程
1.课题导入（采用复习设置疑问的方式，时间3分钟）
复习：电流是如何形成的？导体的电阻对电流有什么作用？
设疑思考：电压、电阻和电流这三个量之间有什么样的关系呢？通过简单的回顾、分析，使学生很快回忆起这三个量的有关概念，通过猜想使学生对这三个量的关系研究产生了兴趣，达到引入新课的目的。
2.展开探究活动，自主总结结论（时间37分钟）
根据上节探究数据的基础，让学生自主总结出两个结论：导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
为了进一步得出欧姆定律的内容，可采用以下几点做法：各小组在教师指导下，对实验数据进行数学处理，理解数学上“成正比关系”“成反比关系”的意思，从而引入欧姆定律的内容；让学生思考用一个什么样的式子可以将这两个结论所包含的意思表示出来，从而引入欧姆定律的表达式。
3.说明事项
在欧姆定律中有两处用到“这段导体”，其意思是电流、电压、电阻应就同一导体而言，即同一性和同时性。
向学生介绍欧姆的生平，以达成教学目标中的情感目标。学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神，激发学生的学习积极性。
欧姆定律应用之一：通过课本第26页例题和第29页习题2和习题3，让学生自己先试做，然后教师再加以点评和补充，使学生理解掌握欧姆定律表达式及变形式的应用，达成教学目标的知识目标，充分体现了课堂上学生的自主地位。
应用欧姆定律解题时应注意以下几点问题：
（1）同一性
即公式中的U、I，必须针对同一段导体而言，不许张冠李戴。
（2）统一性
即公式中的U、I、R的单位要求统一（都用国际主单位）。
（3）同时性
即公式中的U、I，必须是同一时刻的数值。
（4）规范性
解题时一定要注意解题的规范性（即按照已知、求、解、答四个步骤解题）。
欧姆定律应用之二：探究串并联电路中电阻的关系。
（1）实验分析
在演示实验之前，要鼓励学生进行各种大胆的猜想，当学生的猜想与实验结果相同时，他会在实验中体验到快乐与兴奋，有利于激发学生的学习兴趣。
①演示实验
将两个电阻串联起来，让学生观察灯泡的亮度情况（变暗了），并说出原因（电路中的电流变小了，说明总电阻变大了）。
得出结论：串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。
②演示实验
将两个电阻并联起来，同样让学生观察灯泡的亮度情况（变亮了），并说出原因（路中的电流变大了，说明总电阻变小了）。
得出结论：并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
（2）定性分析
（提出问题）为什么串联后总电阻会变大？并联后总电阻会变小？
得出结论：电阻串联相当于导体的长度变长了，所以串联电阻的个数越多总电阻就越大；电阻并联相当于导体的横截面积变粗了，所以并联电阻的个数越多总电阻就越小。
（3）定量分析
利用欧姆定律公式以及前面学过的串并联电路中电流和电压的特点推导串并联电路中总电阻的关系得出结论：（1）电阻串联后的总电阻R串=R1+R2+…+Rn；（2）电阻并联后的总电阻=+…+。
4.小结（4分钟）
（1）理解掌握欧姆定律的内容及其表达式
（2）运用欧姆定律解决有关电学的计算题以及探究串、并联电路中电阻的关系
5.布置作业（1分钟）
本节作业的布置主要是针对欧姆定律表达式及其变形公式的运用，并结合前面学习过的串并联电路中电流、电压的特点的一些常见题型加以知识的巩固。
作业：《课堂点睛》17页至18页的习题。
五、说板书设计
欧姆定律的内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
欧姆定律的表达式：I
电阻的串联：R串=R1+R2+…+Rn
制作：欧姆表的电路连接
自制的多量程欧姆表是根据串联电路的欧姆定律制成。Arduino将电路中电压分配规律，转化为数字信号。通过数字的变化，反推出未知电阻的阻值。我们参照自制多量程欧姆表的电路图（如图1），来解析自制多量程欧姆表的原理。
5V为待测电阻Rx和已知电阻R1之间的总电压，V为电压表测得的阻值。因为串联电路的电流不变，所以根据公式可求得待测电阻的阻值为： 。
可见，要求得待测电阻的阻值，我们需要已知两个变量。一个是定值电阻，一个是A0端口电压。理论测量范围为0到无穷大。已知Arduino UNO可提供5V的电压，选择1KΩ定值电阻作为电路的已知电阻。Arduino UNO可以将电路中的0～5V电压转换成数字信号0～1023，且两者呈线性关系。例如，输入模拟信号管脚的电压为0V，转换之后的数字为0；模拟信号管脚电压为5V，转换之后的电压为1023。利用Mixly图形化编程软件，可以实现两者转换以及结果显示。图2为实际电路示意图。红色导线一端接入Arduino UNO板5V管脚，另一端作为测量电阻的引脚；1KΩ电阻一端接地，另外一端连接黑色导线作为测量电阻的引脚，同时连接蓝色导线接入A0管脚。
之前我们已经了解到A0端口的测量值和A0和GND之间电压V之间的换算关系为 ，将其代入到计算公式当中，可得A0数值和Rx的计算关系为： 。
改装：绘制欧姆表的表盘
上述的欧姆表只是一个最初的模型，测量的电阻值只能在电脑上显示。这样的欧姆表只是对其原理的一个展现，还不能成为一个独立的作品。为了使自制的欧姆表更贴近真实的欧姆表，我们可以对其做进一步改进，在图2连线的基础上，加入舵机。利用舵机角度的变化表示阻值的大小，制成指针式欧姆表。要解决的首要问题是，将测量到的电阻值转换成为舵机的角度。选择欧姆表的量程为0～10KΩ。已有舵机的旋转范围是0～180度，为了简化计算过程，我们设置舵机转动10度代表1KΩ，转动5度代表最小刻度0.5KΩ。现设置欧姆表量程为0～10KΩ，因此舵机转动的最大角度为100度。
使用直尺、半圆与圆规，在纸盒的表面画出欧姆表的刻度盘，用舵机在刻度盘上比对位置，使得舵机的转动轴和刻度盘的中心重合，以此来确定舵机的安装位置，并用笔标记。再按照舵机的尺寸，挖空纸盒表面，将舵机安装上去。舵机的三根引脚分别接Arduino UNO电源管脚、接地端与A1管脚。这样，一个独立欧姆表的连线和组装工作已经完成。图3为欧姆表刻度盘，图4为指针式欧姆表实际电路示意图。
玩转：学习小数变量的使用
程序的编写大致分为三个部分：第一个部分是对变量的定义，第二个部分是各个小程序的编写，第三个部分是用程序语句连接各个小程序，最终实现欧姆表的功能。
第一部分的程序是定义变量。变量分为整数、小数、布尔、字符和字符串。如果要给数字赋予一个变量，需要定义变量为整数变量或者小数变量。我们在这一制作过程中，需要进行比较精确的计算，计算的过程与结果必须以小数的形式呈现。因此，我们选择各个变量为小数变量。定义analog变量为小数变量，初始值为0。模拟端口A0的数值会赋予这个变量。同理，经过欧姆定律公式计算，得到的待测电阻数值用r来表示；r扩大10倍得到的数值赋予a，a与舵机旋转的角度有关系。图5为第一部分程序。
第二部分是各个小程序的编写。首先根据欧姆定律，编写待测电阻的计算程序。将模拟端口的A0数值赋予analog变量，再代入计算公式中。这里的计算公式与上述欧姆定律的计算公式一致。不同的是，总电压V原先是5V，现在是与5V对应的1023，而电压V1用变量analog表示。
名为“电阻”的程序被执行后，会得到待测电阻的精确数值。如果用舵机表示电阻值，电阻值的数值过小，需要进行放大。如待测电阻经过测量为5KΩ，如果舵机相应地转动5度，指针转动不明显。但将电阻值放大十倍为50，舵机转动50度，舵机转动明显，这样欧姆表的指示将更加精确。
所以，需要执行“舵机显示电阻”程序，程序内容为待测电阻数值扩大十倍。选择A1端口为舵机的信号输入端口，之后a与舵机转动的角度进行映射，建立对应关系。0～10KΩ放大十倍为0～100，放大的数值和舵机转动角度一一对应。图6为第二部分程序。
第三部分程序是要连接第二部分的程序（如图7）。
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1.欧姆定律的理解问题
欧姆定律是电力计算的基础，在初中阶段我们只是简单地对欧姆定律做一些介绍，但是许多同学还是对于基本概念问题感到疑惑，如果学生在欧姆定律的基本概念上犯了错误的话，将会对于今后的学习生活带来更大的错误．欧姆定律的内容是，在同一段电路中，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与电阻成反比．随着社会快速的发展，欧姆定律逐渐被人们看重，世人也逐渐明白欧姆定律的重要性．在初中物理中，老师主要建立学生对于欧姆定律的根本认知，让学生了解定律中的内涵，在变换知识重点时也可以迎刃而解．欧姆定律只适用于最简单的纯电阻电路，但是这在初中范围内已经十分实用了，不考虑在工作时的损耗，电能直接转化为内能．在解决欧姆定律的问题时要使用标准的国际单位制，单位使用伏(V)、安(A)、欧(Ω)．例如在题目中对于欧姆定律的公式进行进一步的理解，在电流流过时改变长短、改变横截面积、改变导线的材质等方法，这些因素是否会改变导线的电流变成了学生和老师进行探讨的课题．根据公式，改变横截面积与改变导线的材质会使电流的大小改变．电阻的概念问题是学生学习的重点与难点，很多同学不知道电阻其实是导体本身的属性，取决于导体本身的材质与属性，电阻值只是为了计算时方便使用的一种计量单位与外加的电压与电流并没有什么关联，所以要改正学生所想的电阻随着电压改变的错误观点，要及时在学生的脑中建立正确的物理概念．
2.基本概念的应用问题
欧姆定律中的基础元件其实很简单就是导线中的电阻，欧姆定律中主要讨论的就是电压、电流与电阻三者之间的关系，要理解他们之间的关系，让学生理解电流随着电压与电阻的变化而变化，对于多个变量的问题要尽量将变量统一成为一个，这样方便学生对于事物的处理能力，在初中学习生活中要使学生尽量掌握这种方法帮助解决其他的物理问题，当学生掌握这些知识时，可以进一步地学习电学知识和简单的电力计算，这也是初中物理的重点知识．在基本元件使用时，学生要注意电阻在电路中是串联还是并联，在使用情况不同的场景下，电阻所起到的作用是一样的，但是电流与电压的关系却恰恰相反．在并联的情况下，每条支路的电流总和为从电源出来的电流，这条定律在现在大学的知识中依旧使用，只是变得更加高级———在一个节点流入和流出的电流之和为零;并联电路的电压都是相同的．在串联的情况下，回路中的电阻的电流都是相同的，电压根据电阻进行分压．在使用基础式子时，学生要理清串联与并联之间的关系，通过变量之间的关系才可以记住繁琐的知识点．在题目中我们经常看到通过改变支路的个数或者电阻的个数来讨论电流与电压的大小，经过这样的问题，我们要时刻保持警惕，清楚准确地了解并联与串联的关系导致电流电压的不同．
3.基本元件的使用问题
在初中物理知识中，主要使用的基本元件是电流表、电压表和变阻器，这些元件是最基本的，不仅仅要在题目中能分辨出它们，还要在现实生活中可以自在地使用这些元器件．这些内容是学生无法立即掌握的知识，要经过长时间的演示才可以让学生明白这些仪器的使用与操作．这项工作要直接将学习的内容建立在学生的头脑中，不要让学生对于这项实验有误解，不带有一丝疑问地学习下去，认真地做好演示．在研究方法上我们将选择在上述中说过的控制变量法，对于所拥有的三个变量进行限制:如固定电阻不改变，研究电流与电压的关系;固定电压不变，研究电流与电阻的关系，在这样的情况下我们才可以看清变量之间的实验关系．要直接在电源的正极开始，按照正极入、负极出的原则进行接线，要将线路连接起来形成一个闭合回路，电压表要并联在电阻上，这样不会使线路断路，不要忘掉电源和滑动变阻器在线路中的重要作用，可以根据真实的题目来进行连线．这时候电流表所显示出来的数为所接线路上的电流值，电压表所显现出来的数字为所并线路上的电压数值．
4.欧姆定律的变量问题
在初中物理的欧姆定律的讲解中，变化量的问题往往是难住学生与老师的一类的题型，难住学生使学生无法在知识中找到有效解决这类问题的方法，难住教师是因为教师因为这类题目过于繁琐，无法将这类知识有效地、系统地将学生教会，所以找出有效的方法教给学生是解决变量问题得分少的方法．本着从易到难的原则，先从一个电阻的问题讲起，再扩展到两个电阻、三个电阻的情况，在此基础上逐渐拓宽学生的思路，逐渐掌握所学知识，让学生找到学习的目标以及方法．当定值电阻接在电源两端后，电压由U1变为U2，电路中的电流由I1增大到I2，这个定值电阻是多少呢?很简单利用欧姆定律的概念就可以解出ΔU=ΔI•R，通过这个公式可以得到电阻的值．当难度增加时，由一个电阻变为两个电阻，定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端，电压表V1的变化量为ΔU1，电压表V2的变化量为ΔU2，电流表的示数为ΔI，在这样的问题上将变化电阻上的电压与电流之比转化为定值电阻上电压与电流之间的关系就可以了，将变化的问题转化为固定的关系之间的数值，明显地简化了许多变量问题的计算．当变量变为三个电阻时，难度进一步的增大，大部分学生认为这是一项不可能完成的任务，大部分学生放弃了这类题，在遇到这类问题时我们要将三个电阻尽量化为两个电阻的问题，在这个问题上学生可以恢复自信心，跨过思维障碍．通过电压表与电流表的位置，将电阻进行合并，这样不管有多少电阻都可以化简为两个电阻，这样学生会感觉题目简单多了．
5.实验中遇到的问题
在做实验的时候，我们在碰到复杂的电路时，很难将线路在实验台上理清或是自己设计实验电路是没有思路，不了解线路是怎样的，无法在原有的知识上将思维进行发散，让自己的思维投入到更深层次的知识学习中，在每做一步实验步骤时要仔细想一想，这一步会对实验线路有怎样的影响，不要只是照葫芦画瓢，只知其然不知其所以然．学生在实验时会遇到许多他们无法预测的问题，在遇到问题时不要惊慌，仔细分析，当解决一类问题时，学生的激情就会提升上来，会使学生解决问题的能力提升，所以改变这一问题的根本方法就是提升学生的自信心以及对待问题的好奇心和决心．对待问题要举一反三，进行逻辑思维，对于电路要进行不断的猜想，这样得到的结论才是有意义的，学生通过猜想与假设的阶段，即使不成功也会提供给自己不少的经验，在实验中找经验才可以提升自己的能力．学生之间也要有沟通和交流，让彼此的思想互相交流一下，有助于电路的优化，群策群力帮助学生得到更好的学习效果．
内容看起来很少，本节还要花不少时间进行电流、电压、电阻以及电流表、电压表、滑动变阻器使用方法的复习。必须具有一定的知识储备才能学好“欧姆定律”。
要做好两次演示实验，这为学生实验“伏安法测电阻”打下基础。并注意两次演示实验的异同，讲清实验过程中电流表、电压表及滑动变阻器的正确连法，以及滑动变阻器在两个实验中作用的异同，以及注意事项。
让学生感知实验探究电流跟电压、电阻的关系，经历科学探究的全过程，使学生感悟：“控制变量”来研究物理多因素问题，是一种有效的科学方法。
第二节“欧姆定律及其应用”继第一节后对数据的分析归纳，通过用列表法、观察法、数学比例法、图象法、类比法、分析、综合与归纳等方法来对实验数据进行研究的一些科学方法。从而分析电流、电压、电阻三者之间的定量关系——欧姆定律及其表达式。最终培养学生运用这些方法对实验数据进行研究、分析、归纳、概括物理规律的一些能力。
又通过实验探究“串联电路与并联电路中电阻的特点”。欧姆定律是电学中最基本的定律，是分析解决电路问题的关键。
在教学中这一节可分为四课时教学：
第一课时理解欧姆定律，进行简单计算（求电流、电压和电阻的三种书写格式），初步掌握运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法；可补充：有两个用电器的简单计算（注意强调用不同角码区分不同用电器）。为下节课讲串并联电阻关系作铺垫。
第二课时通过欧姆定律的推导定量研究“串联电路与并联电路中电阻的特点”，得出：
串联电路：R=R1+R2
并联电路：1/R=1/R1+1/R2
第三课时运用欧姆定律及串并联电路的特点练习静态固定电路的相关计算；培养学生分析问题、解决问题的能力，注意教给学生解题思路、规范解题。
串联电路的特点：
①电流：I=I1=I2
②电压：U=U1+U2
③电阻：R=R1+R2
④串联分压成正比，即
U1：U2=R1：R2
电阻变大分得的电压变大，电阻变小分得的电压变小。
并联电路的特点：
①电流：I=I1+I2
②电压：U=U1=U2
③电阻：R=1/R1+1/R2
④并联分流成反比，即
I1：I2=R2：R1
电阻变大通过的电流变小，电阻变小通过的电压变大。
第四课时运用欧姆定律及串并联电路的特点，练习动态电路的相关计算。
动态电路------由于开关的通断、滑动变阻器滑片的移动导致电路中的物理量发生变化的电路。
简化电路的方法：
1、电流表看成导线，电压表看成断路。
2、短路和断路的电路可以去掉。
3、闭合的开关看成导线
解决变化电路问题的关键是把动态电路变成静态电路（电路的识别），可以把电流表简化成导线，将电压表简化成断开的或干脆拿掉。把闭合的开关看成导线，把被局部短路的用电器拿掉；把开关断开的支路去掉，来简化电路。画出每次变化后的等效电路图，标明已知量和未知量，再根据有关的公式和规律去解题。
第三节“测量小灯泡的电阻”是欧姆定律内容的延续，教学过程中以学生为主，本节主体内容是利用电压表、电流表测算出小灯泡的电阻，通过实验探究去发现灯丝电阻变化的规律，并最终找到影响灯丝变化的因素及它们之间的相互关系。注意多测几组数据，指明不能用平均法求电阻值（测量定值电阻的阻值用平均法求电阻值）。
通过本实验，进一步让学生认识到导体的电阻大小是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和导体中的电流无关，只与导体的材料、长度、横截面积有关，此外跟温度有关。这也为电功率中“测量小灯泡的电功率”作了铺垫。
第四节“欧姆定律及其安全用电”：课前安排学生收集安全用电的常识，课堂上进行交流，教师进行补充。再播放《安全用电》视频。
节课从电压的高低、电阻的大小对用电安全的影响入手，让学生学会运用已学的电学知识，解决有关生活中的实际的问题，既增强自我保护意识，又提高在帮助他人时讲安全、讲规则、讲科学的意识。
另外本节涉及电路故障（断路或短路），在教学中应加强练习，注意区分两者对电路造成的影响，以及电路中电流表、电压表的变化。要求学生懂得一些简单的电路故障的问题，学会简单的故障排除方法，目的是为了培养学生基本的生活技能。了解短路的知识，使学生懂得安全用电的基本常识，提高安全用电的意识。
教材中介绍了避雷针，使学生注意防雷的重要性，提高自我保护的意识。
通过学习本节教材的知识，学生能了解日常安全用电常识，规范日常用电行为，了解家庭电路中常见故障，提高了学生利用知识解决实际问题的能力。通过学习，使学生认识到电给人类社会带来了材富，改善了人民的生活。但是，有生产和生活中，如果不注意安全用电，电也会给人类带来灾害。
摘要:本文依据维吾尔木卡姆的多学科、多角度的研究成果，论述维吾尔木卡姆研究中不能忽视的四个环节:版本的准确性是研究工作的客观依据;建立维吾尔音乐理论体系，并以此研究与探索木卡姆的根本特征;注重不同风格木卡姆的共性与源流;采用纵、横结合的研究方法开展木卡姆研究工作显得尤为重要。
关键词:维吾尔族音乐理论体系 木卡姆研究 共性与源流
一、版本的准确性是研究工作的客观依据 二、从维吾尔民族音乐理论体系人手开展研究工作
维吾尔音乐尤其维吾尔木卡姆音乐能够体现出乐制的多样性。乐制包括音乐和律制的音乐体系概念。世界各地区的乐制大体可分为三种体系，“五声体系”即中国主体体系、“七声体系”和“四分之三音体系”。这一理论最初由奥地利音乐学家霍恩博斯特尔(Eirch Von Hormboste1,1877-1935)提出。我国音乐学家王光祈在《东方民族之音乐》中最早以国文刊出该理论，理论名称略有改动。五声体系(即五声音阶体系)流行地区极广，亚洲地区的中国、朝鲜、日本、蒙古、越南、吉尔吉斯以及俄罗斯接近亚洲地区的靴靶、马里和巴什科尔托斯坦(原巴什基尔)等地;并流行于非洲地区，美洲黑人和美洲印第安人之间。七声体系(即七声大小音阶体系)几乎流行于整个欧洲，并及于美洲。这个体系与古代希腊乐制有密切联系。四分之三音体系就是在音阶中相邻两音之音存在着“四分之三音”(即“半音”加“半音之半”的音程的一种乐制)。这种四分之三音是阿拉伯民族音乐的主要特征流行于阿位伯和伊朗，亦见于西亚和北非地区以阿拉伯民族为主体的诸国，如伊拉克、叙利亚、黎巴嫩、约旦、沙特阿拉伯、利比亚以及埃及、阿尔及利亚和摩洛哥等。三种体系互有影响，在同一体系内，不同民族其乐制又各有特点。维吾尔木卡姆音乐是三大音乐体系均存在的复杂音乐主体，它的复杂结构形态和维吾尔民族这个音乐客体的认知心理、情感心理、音乐心理密切相联。三类心理状态又与维吾尔民族的生存环境息息相关，自古以来新疆就是丝绸之路要冲，各种古老文明交汇于此。受惠于这得天独厚的地理条件和文化条件，维吾尔民族在继承和发扬民族文化的基础之上又从古老的汉文化、印度文化、波斯—阿拉伯伊斯兰文化以及古希腊文化中汲取营养。
音乐作品要获得认可就必须考虑听众音乐认知的基本要求，使作品或多或少地保持在对象认知结构之内，使之或多或少地引起对象的期待，并使作品与听众期待的实现之间完成一种平衡:既不使听众期待立即实现，又不至于离开得太远。音乐心理学家迈耶尔(L.Meyer)指出:“一种音乐风格的出现，有赖于文化和个体成熟。这种成熟的标志之一，体现在不断向前看的意愿，及在一定程度上舍弃现实满足而追求长远的理想。这样，人为地设置期待的抑制，情愿承受不确定性，就成为实现这种理想所必备的条件。维吾尔木卡姆音乐形态的规范属性与科学程式正是维吾尔民族本位音乐成熟的重要标志。现今的维吾尔木卡姆音乐形态研究只是立足于欧洲音乐理论体系的框架内，从记谱工作到理论阐述均用着十二平均律的耳朵与欧洲影响下的固定节拍、节奏模式。如果音高、节奏型问题出了“偏差”，就设计出一些本位与客位都难以理解、难以实践的新符号、新注解，而忽视了局内人的说法与表现。维吾尔木卡姆音乐的律制与十二平均律的律制，难道可以简单地认为是音程关系多一点儿或少一点儿吗，节奏型的规范、节拍的强弱关系能用欧洲音乐理论体系说明吗，显然，这是不合适的。应当从音乐形态学方面入手，系统研究维吾尔木卡姆的乐制，从理论上健全维吾尔音乐体系，用比较音乐学的方法对三大体系的音阶、律制、节奏型、节拍等音乐根本要素进行分析，对应维吾尔木卡姆音乐本身，找出维吾尔木卡姆音乐理论体系的科学、合理的规律。维吾尔木卡姆音乐的形态特征不能用某一音乐体系来审视其乐制，而应该逐步认识维吾尔音乐自身的规律。总之，解决维吾尔木卡姆音乐形态问题，必须建立维吾尔民族音乐体系并以此对维吾尔木卡姆音乐进行科学分析。
三、木卡姆的共性与源流
在维吾尔木卡姆同一乐制认识的基础之上，我们还应看到十二木卡姆、哈密木卡姆、吐鲁番木卡姆、刀郎木卡姆各自的不同风格。应当明确没有“木凯迪曼”(散板序唱)部分，即失去了称之为“木卡姆”的共性。每部木卡姆“木凯迪曼”(散板序唱)音乐的研究是极其重要的，它对建立维吾尔乐制理论体系起着举足轻重的作用。印度音乐中的“拉格”(旋律法)是一个旋律框架，每一种拉格都有它自己所特有的音阶、音程以及特定的旋律片段，并表达某一种特定的情绪。拉格中包含有各种各样的要素。拉格中对七个音的使用有一定的规范。例如:有些音出现时，是从下一音以滑进方式到达该音;有的音并不是静止的，而必须具有摇动感;有的音必须用延长音的形式。各种各样的拉格有各自不同的规范，必须考虑这些因素来进行旋律的编创。印度音乐中“拉格”的作用在维吾尔木卡姆音乐中是否存在呢，存在的话，是如何存在的呢，“木凯迪曼”的功能是什么呢，这些实质性的问
1 明确提问的目的
每个提问，都是有一定的教学目的，不同教学阶段，教师设计提问要达到的教学目的不同.怎样去实现教学目标呢？
1.1 导入提问
教师围绕课题，出示电路如图1（由教师操作，让学生观察电流表示数变化），用诱发式提出问题“电路中电流大小跟什么因素有关呢？”请大家大胆猜想…….设计提问的目的在于借助情境、面向全体诱发问题，同时又为新课电路设计铺路，激起学生求知欲望.
1.2 新课提问
猜想一：电阻一定时，电阻两端电压越大，通过的电流越大.
猜想二：电压一定时，电阻越大，通过该电阻的电流越小.
按予环环相扣，边演示边观察边记录，有机提出：如果没有变阻器将会怎样呢？为什么要进行三次实验？根据表格获得的数据，谁能归纳出结论呢？通过提出问题、建立假设、设计实验、检验假设、整合归纳为主线，揭示欧姆定律.新课提问的第一层是“一石激起千层浪”实现突出教材重点，培养探索能力的教学目标.
欧姆定律I=U/R又如何运用？
例 一电阻两端电压为6伏时，通过的电流为0.3安，这电阻为多少欧？当通过的电流为零时，该电阻又为多少欧？此时电阻两端电压为多少？当电阻两端电压为4伏时，通过的电流为多少？
目的是理清电流、电压、电阻的概念与三者关系，熟练变换公式的运用.
练习 如图2，I—U图像分别是电阻A、B两端电流与电压变化曲线，你能析图得出哪些结论？（本题要根据学生的理解能力而择定）
开放式练习，旨在让全体学生参与.
新课提问的第二层是理解知识，化解教材难点.
1.3 结题提问
结题是指课堂教学在结尾阶段的教学.教师通过总结性、延伸性的问题，在学生答问中获得反馈信息，了解学生的学习情况.学生也可以从中了解学习重点、难点，检查自己的学习成效及知识的深化和发展.如，什么是欧姆定律？
欧姆定律如何应用？在电路中（图3），R1为10欧，电压表示数为6伏，电流表示数为0.2安，请用欧姆定律及相关知识求出三个量（这是欧姆定律在串联电路中拓展）.使学生懂得知识的延伸，也留给优秀生课外探索的空间，让学生带着问题走出课堂，达到“课虽结而趣无穷”的效果.
2 掌握提问策略
2.1 精心设计提问
教师要树立“问题意识”，以问题为纽带，设疑、启疑、答疑和学生的怀疑、质疑、解疑，实现教学过程中教师引导，学生主动参与，需要教师设计问题注意几点.
（1）紧扣文本、创设问题
文本是学生学习活动的资源，教师必须静心“品读”，领悟出其中的内涵和外延，创设相应有价值的问题，用于课堂教学，激活学生的思维、开发学生的智力.如，对欧姆定律的理解，我创设的例题是为了借助例题中问题组织“问题中品读，讨论中交流，点拨中领悟，分析中提高”等课堂教学活动时，发挥该文本应有作用.
（2）把握问题难度
人的认知结构可以划分“已知区”、“最近发展区”和“末知区”.教师要努力寻找学生“已知区”和“最近发展区”的结合点，在不知不觉中唤起学生学习的热情，然后逐渐提高问题难度.如导入部分，学生已知电压、电阻的作用，有待建立电流与电压、电阻的关系.
（3）关注问题角度
教师要从培养学生能力入手，处理好问题大小、多少的关系.同一问题，可以从不同侧面提出，提问角度不同，效果往往不一样.如，探索研究电流与电压、电阻关系的电路中“如果没有变阻器将会怎样？”与“变阻器有什么作用？”两种提问比较，前者问题自然，易打开学生思路；后者生硬，不易培养学生思维能力.
（4）力求问题开放.开放性问题能为培养学生的发散思维能力、发展学生个性提供广阔的空间.如何促进学生有效思维？教师可以使用追问、转化等策略引导学生正确地深入思考问题.如，练习中，追问B曲线为什么不遵从欧姆定律？
2.2 正确了解学生
课堂提问是以学生积极参与为前提的，为了激发学生答题的积极性，教师在精心设计提问的同时，还应全面了解提问的对象，知道所面对的学生的认知水平，找到与学生契合的思维衔接点.如电路、表格的设计，只能让基础较好的学生在老师启发下完成.课堂提问必须面向全体学生，兼顾优差生，使所有学生都有参与的机会.教师可针对不同层次的学生，采用不同提问方式，换位思考问题，让每位学生在课堂上都能找到自信.
2.3 科学引导理答
有效提问意味着教师所提出的问题能够引起学生的思考和回答，积极参与学习过程，这就要求教师科学合理地处理好以下三点：
（1）耐心等待
很多教师常常怕时间不够完不成预期教学任务，留给学生的等候时间太短，导致学生没有时间对问题进行细致深入思考，答不出或草率应答，这是违背“以学生发展为本”的教学理念.有效的策略是：控制时间，就是不浪费时间又给学生必要的思考时间，让学生感觉教师在等待.如在欧姆定律整合时，多给学生半分钟思考，学生表述会更清楚、更严密，教学效果显得更好.
（2）启发、追问
学生回答不出问题，其因是思维受阻，教师要加以稀释问题，补充相关信息，经启发、追问的方法，以便学生打通思维得出较完整的结论.如例题中第二问（作练习使用），答错学生有十之八九.如果教师出示一根导线追问：这根导线有电阻吗？电阻由什么条件决定？将起到化繁为简、化难为易的作用，有助学生思维畅通之目的.
（3）倾听、评价
欧姆定律是由乔治•西蒙•欧姆，只要是规范电流，电压和电阻之间关系的定律。其主要公式为I＝U／R
1.1欧姆定律并不适用于所有物体
很多人认为欧姆定律适用于所有导电的物体，这个想法是错误的。因为欧姆定律只适用于金属导电和电解液，在气体导电和半导体元件中欧姆定律是不适应的。
1.2导体的电阻不是一成不变的
金属导体的电阻不是一成不变的，它会随温度的升高而增大。比如电灯泡算电阻的时候，刚开灯的时候和开很久的灯的电阻一定是完全不同的。
1.3串并联电路欧姆定律的推广式不同
我们在处理串联电路时我们要记住电流是恒值，电压是各部分电压的总和。而在并联电路中各支路电压和电源电压是相同的。电压是衡量，而干路电流等于各支路电流之和。
2.如何对物理中的欧姆定律进行教学
2.1培养学生对学习物理的兴趣
“兴趣是最好的老师“。作为一名物理教师希望能带动学生的积极主动性，让学生配合老师教学工作，有时在课堂上老师教学会出现不理想的情况，如学生上课睡觉，或看小说等。这样对我们教学工作造成困扰，特别是像物理这一门需要去计算、分析的课程。不像其他科目，它需要的不仅仅只是学生的理解，更重要的是实验能力，以及实践能力。一节课没有吸收到课程的有效资讯就会导致其他章节也一并滞后。而杜绝一现象的发生，首先是要找出学生不听课，不爱听课的原因，我经过多年的教学经验，总结两点：第一点是。举个例子，在我教学情况中遇到一个学生，他在平常上课的表现一直不理想。其他学生按时完成作业，而他总是最迟交或者不交。有一次早晨刚来到办公室路过教室时看到他正拿着别的同学的作业本抄袭，当时我很生气，进去找他谈话。在谈话过程中，我了解到这位学生之所以对物理部感兴趣的原因是他找不到方法去学习。要帮助学生找适合他的学习方法也是教师在教学当中需要重视的。另一点则是老师的问题，老师讲课太枯燥乏味，学生不爱听，自然而然的就会去做其他的事情，这对教学任务的影响是巨大的。我们应该从物理的作用性和启迪性的教育方式对学生对物理的爱好进行开发和挖掘。
2.2加强学生的动手能力
因为物理学由实验和理论两部分组成。其中，物理理论来自于物理实验，物理实验是物理理论的基础。用事实说话，用实验证明，是物理教学是一大特色。同时，实验也是增强趣味性、调动积极性的有效手段。透过以上三点，我让自已的学生多参与到实践课中。那一名我前面所提到男学生，他在我课上的态度在一次学习“压强”的章节中得到了改变。课程里我布置学生自己制作物品，然后去进行试验探究活动。而他在这一方面表现的极为积极，后来得知这男孩对机器零部件的组装，特别是车子感兴趣，我就抓住他这点喜好，在欧姆定律的这一环节中，让同学们自己去试验操作，导体材料，长度，横切面等等，教学生用多种表分别测量电源两端的电压，观察小灯泡的变化。使学生在实验的过程中轻松的学会课程上的知识。而那位男学生也通过实验课程的学习，态度发生了转变。学习的积极性充分调动起来。
一、知识网络
欧姆定律探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律内容、公式欧姆定律的应用伏安法测电阻串联、并联电路电阻的特点
二、知识梳理
（一）欧姆定律的探究（探究电流与电压、电阻的关系）
1.探究方法：控制变量.
2.实验电路图：如图1所示.
3.实验结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比.
（二）欧姆定律
1.内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.
2.表达式：I=■
3.适用范围：欧姆定律所研究的电路是电源外部的一部分或全部电路；在非纯电阻电路中（如含有电动机的电路），公式中的U、I、R的关系不成立.
4.适用条件：欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性，即I、U、R是对同一段电路（或导体）、同一时刻（或状态）而言的.
5.公式变形：由欧姆定律数学表达式可得到公式R=■、U=IR，用于计算导体的电阻和导体两端的电压.
（三）欧姆定律的应用
1.伏安法测电阻
伏安法测电阻的实验原理是R=■.用伏安法测量导体电阻的大小，即用电压表测量导体两端的电压大小，用电流表测量导体中电流大小，根据公式R=■，即可得到导体电阻的大小.在用伏安法测电阻时，要正确选择电压表与电流表的量程，同时，要利用多次测量求平均值以减小实验误差.
2.推导串联电路的总电阻
如图2，根据串联电路中电流、电压的特点可知：
I=I1=I2，U串=U1+U2
再根据欧姆定律变形公式可得：
IR串=I1R1+I2R2
所以，R串=R1+R2
结论：串联电路的总电阻等于各串联导体电阻之和.（若有n个导体串联，其总电阻为R串=R1+R2……+Rn）
3.推导并联电路的总电阻
如图3，根据并联电路中电流、电压的特点可知：
I=I1+I2，U=U1=U2
再根据欧姆定律的变形公式可得：
■=■+■
所以，■=■+■
结论：并联电路总电阻的倒数等于各并联导体电阻倒数之和.（若有n个导体并联，其总电阻为■=■+■+……+■）
三、典型例题
例1 由欧姆定律数学表达式可以得出公式R=■.关于此表达式，下列说法正确的是（ ）.
A.当导体两端的电压是原来的2倍时，导体的电阻也是原来的2倍
B.当导体中电流是原来的2倍时，导体的电阻是原来的0.5倍
C.当导体两端的电压增加几倍，导体中的电流也增加几倍，导体的电阻不变
D.当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
解析 公式R=■是由欧姆定律数学表达式变形得到的，它表示一段导体两端的电压与通过导体电流的比值是不变的，它反映了导体对电流的阻碍作用.电阻是导体本身的一种属性，跟导体两端电压、电流均无关.
答案 C.
例2 小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，设计了如图4所示的电路图（电源电压恒为6V）.
（1）根据小明设计的图4，用铅笔将图5的实物连接完整.
（2）小明将第一次实验得到的数据填入了下面表格中，然后将E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω，让滑动变阻器的滑片P向 移动（选填“A”或“B”），直到电压表的示数为 V.此时电流表的指针位置如图6所示，请把测得的电流数值填入表格.
（3）小明根据实验数据得到如下结论：导体中的电流与导体的电阻成反比.请你对以上的探究过程和得出的结论做出评价，并写出两点评价意见： ； .
解析 （1）连接实物图时，电压表要并联在定值电阻两端，并注意选择合适的量程；连接滑动变阻器要注意连接“一上一下”两个连接柱.
（2）因为导体中的电流与导体电阻和导体两端的电压均有关，所以探究“一段电路中的电流跟电阻关系”时应控制定值电阻两端电压相同.当E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω时，如果滑动变阻器滑片P不移动，则电压表示数会变大，为了保持电压表示数不变，滑片P应向B端移动，直到电压表示数与第一次实验时一样，即4V.
（3）通过数据分析找出物理规律是研究物理问题的常用方法，但仅通过一两次实验数据就得到结论并不科学，常常会使结果带有偶然性，因此需要进行多次实验；得出的结论是有条件限制的，结论缺少前提条件.
答案 （1）如图7所示.
（2）B 电压表的示数为4V 0.2
（3）实验次数太少（没有进行多次实验）；结论缺少“电压一定”的前提条件
例3 小华想测出一个电阻Rx的电阻值，将选用的器材连接成如图8所示的电路，R0为已知阻值的定值电阻.由于电源电压未知，所以，没能测出电阻Rx的阻值.请你选添合适的器材，帮他完成这个实验.要求：（1）用两种不同的方法，分别画出电路图，简要说明实验方法，并写出电阻Rx的表达式.（2）每一种方法在不拆除原有电路接线的条件下，只允许选添一种器材和导线接入电路.
解析 方法1：如图9，用电流表测出通过Rx的电流I，用电压表测出Rx两端的电压U，则电阻Rx=■.
方法2：如图10，用电流表测出通过Rx的电流为I，用电压表测出Rx和R0两端的总电压为U，则电阻Rx=■-R0.
方法3：如图11，先用电流表测出电路中的电流为I1，再将导线并联在电阻Rx两端，测出电流表为I2，则电阻Rx=■R0 .
点评 本题采用特殊方法测量电阻.因为已有电流表，这样就可以测出电阻Rx和已知电阻R0的电流值.但由于缺少电压表，因此解决本题的关键是如何测量出电阻Rx两端的电压.解决本题的方法是开放性的，只要能测出电阻Rx两端的电压（或Rx和R0两端的总电压），即可利用R=■求出电阻Rx的阻值（或电阻器Rx与R0的总电阻，从而可求Rx的阻值）.另外，将导线并联在电阻Rx或已知电阻R0两端，可使得电路中电流发生变化.根据电流表的数值，并利用欧姆定律即可求出电阻Rx的阻值.
例4 在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图12、图13所示.两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω 1A”.金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计.M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比.当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内.
（1）图12装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少？
（2）图12装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上？
（3）在图12、图13两种装置中，两个压力表的刻度特点有何不同？试说明理由.
解析 （1）图12装置中，当P位于R2的最下端时，
电路中的电流I=■=■=0.3A.
电源电压U=I（R1+R2）=0.3A×（10Ω
+10Ω）=6V.
（2）图12装置中，当托盘所受压力为25N时，P恰好位于R2的中点，滑动变阻器接入电路的电阻R2为5Ω.电压表测R2两端电压.
电路中的电流I=■=■=0.4A.
电压表的示数为U2=IR2=0.4A×5Ω=2V.
压力25N的刻度位置标在电压表表盘2V的刻度线上.
（3）图12装置中压力表的刻度是不均匀的，图13装置中压力表的刻度是均匀的.
图12装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电压U2=■，U2与R2不是正比关系，压力表的刻度不均匀.
关键词：实验探究；课堂教学；行动研究；价值实现
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2012)4(S)-0066-3
如何有效提高物理探究教学的质量，是物理教学的永恒话题。下面以“欧姆定律”实验教学为例，谈谈我的一些实践探索与思考。
1 实验探究教学中的几番“顿挫”
“欧姆定律”是初中物理教学的一个重要内容，它揭示了电路中电流用遵循的基本“交通规则”，处于电学的核心位置，是电学中的最重要的规律之一，也是学生进一步学习电学知识和分析电路的基础。
1.1 首次教学：建立猜想，探究规律
首先，引导学生对“电流、电压、电阻三个物理量之问的定量关系”展开猜想，进而根据猜想来设计实验方案，然后让学生自主展开实验探究：
(1)导体电阻一定，导体中的电流与导体两端电压之间的关系；
(2)导体两端电压一定，导体中的电流与导体电阻之间的关系。
最后分析实验数据，归纳、概括规律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
1.2 二次教学：调整器材，简化操作
尽管上述教学方案能达成预期教学目的，但在实际实验操作中发现：在探究“导体两端电压一定，导体中的电流与导体电阻之间的关系”实验中，由于需要多次改变电阻，并且每次更换都需要断开开关、拆除原电阻与电压表、接人新电阻与电压表、闭合开关四个动作，操作比较麻烦。事实上，由于操作频繁，不仅容易造成电路接触不良，而且客观上也影响了学生对实验现象的全面观察，从而影响到实验探究效果。
基于此，笔者调整了实验器材：用旋钮式电阻箱代替需要更换的几个电阻，原先每次更换电阻的四个规定动作就简化为一次旋钮。这样在保证实验效果的同时，不仅提高了实验效率，同时也为学生全面观察和数据分析预留了充分的时间。
1.3 三次教学：优化方案，厘清关系
然而，事情并非预期的那样乐观。学生在分析数据形成结论时，常常出现如下两种逻辑错误：导体电阻一定，导体两端电压与导体中的电流成正比；导体两端电压一定，导体电阻与导体中的电流成反比。就第一种逻辑错误而言，究其成因，问题不在学生本身，而恰恰在于教学之中。一是在先前认识滑动变阻器时，学生对“使用滑动变阻器改变灯泡电流”有较深的认识。二是在当前探究电流与电压关系时，是靠移动滑片来改变变阻器阻值，学生误认为是研究电流与变阻器阻值的关系。在操作中学生通过移动滑片来改变电流，产生了是由于电流的变化才引起了电压变化的认识，背离了“电压是形成电流的原因”。
基于此，为帮助学生形成电流与电压、电流与电阻之间正确的逻辑关系，笔者优化了实验方案，重新设计电路：通过改变电池的节数替代由变阻器来改变电阻两端的电压；将几个不同阻值的电阻并联接在电源两端，分别由开关控制。这样既保证了实验效果，同时消解了变阻器带来的负面影响，使电流与电压、电流与电阻之间的逻辑关系更直观地显现出来。待学生学习串联总电阻与分压知识之后，可以安排学生按教材中的实验方案再探究，学生在体验操作顺畅的同时，理解更为准确、深刻。
1.4 四次教学：超越物质，回归人本
通过前三次的教学改进，实验器材和实验方案逐步优化，探究活动效果得到了整体上的明显提高。然而，一个不容回避的教学事实是：尽管使用了同样的实验器材与实验方案，但不同的学生在实验中却有不尽相同的活动收获。如：在探究电流与电阻的关系时。有的学生发现更换电阻时，电阻变大(或变小)后，电压表示数也增大(或减小)，但有的学生对此物理现象却视而不见。由此，笔者认识到物理实验教学应当“超越物质，回归人本”。即教学中不能仅仅关注“物”的因素，更要关注活动的“人”，注重培养学生的良好观察习惯和大胆猜想、敢于怀疑的科学精神。就培养良好观察习惯而言，一方面不仅要教给学生具体的观察方法，而且要在活动前提出明确的观察要求；另一方面要有预见性地提出明确的活动观察点。同时在活动记录单上增设“我在实验中还发现什么”专栏，切实引导学生全面、细致、深入地观察。
2 实践中的几点思考
2.1 物理探究活动目标：“有中心”，但不能“唯中心”
物理实验探究教学活动，是在教师的启发引导下，让学生经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，这一过程是科学发现过程的精华浓缩，而不是科学发现历史过程的真实重演。但毕竟时间有限，倘若面面俱到，势必会冲淡课堂探究活动的中心，直接影响教学效果。在“欧姆定律”教学活动中，探究发现导体中电流与电压和电阻之问的定量关系无疑是教学活动的中心。但教学活动要“有中心”，但不能“唯中心”。借用一句广告词：生命是一场旅程，在匆匆赶路的时候，更重要的是不要忘记欣赏路边的风景。在“欧姆定律”实验探究过程中实验细节的观察、数据误差的考量等都应当关注，尽管这些问题的分析与解决并非是本次活动的中心，仅仅是活动中的“衍生物”，但同样是活动中的“一种收获”，而恰恰是这些常常被遗忘的“路边的风景”，或成为后期知识生长的重要因子，或成为引导学生主动参与探究的导火线。
2.2 物理探究活动方案的设计：“教师决定”走向“师生协商”
探究活动方案的设计是物理探究活动的重要环节。在当前的物理教学中，一些教师基于对学生的实验方案设计的能力缺乏信心，或出于节省教学活动时间，把预先设计好的实验方案直接给予学生。让学生执行指令性的实验操作；有的教师出于培养学生实验方案设计能力，让学生自行设计实验方案，但当遭遇学生设计的方案不合理或错误时，往往又习惯性地回归到教师指令路径。探究活动方案的设计从“教师决定”走向“师生协商”。
在探究“导体中电流与电阻的定量关系”时，学生提出猜想后。一位学生设计了这样的实验方案：如图1所示，将几段阻值不同的电阻分别接入电路M、N之间，读出电流，然后根据记录的电流与电阻的相关数据进行分析，进而得出电流与电阻的定量关系。显然，这种方案不合理。因为接入几段阻值不同的电阻后，MN两点间的电压不同，未能控制MN间的电压，虽然能获得电流与电阻的相关数据，但无法得出两者之间正确的定量关系。对此，如果教师利用自己的权威，简单否定学生的实验方案，无疑会损伤学生的设计热情。那么，教师能否晓之以理使学生信服地自我否定呢?从物理学的角度看，解释MN两点间的电压不同，需要运用串联分压的知识，而后者是基于欧姆定理推演出来的，所以教学实践中教师无法以“理”服人。否其所为是不民主的，任其所为是不明智的。在教学实践中，笔者允许学生按设计方案进行操作，提
供其一个电压表，将电压表并联在MN两点间，要求其观察不同的电阻接入后电压表的示数，这样学生直观看到电阻变化后MN两点间的电压也发生了变化，学生自然意识到这种方案不符合控制变量法的思想，进而自我否定。在某种意义上，这样的教学处理做到了“民主”与“明智”兼得。
探究活动方案的设计从“教师决定”走向“师生协商”，是尊重、保护学生的表现，是鼓励学生创新的做法，也是基于学生原有的知识水平和符合认知规律的真真实实地让学生经历科学探究中的“设计实验方案”这一环节，这既能培养和保持学生自主探究能力和兴趣，也彰显了以学生发展为本的理念。
2.3 科学探究活动对象的关注：唯“物”走向“人——物”
感悟“欧姆定律”，我们应当虔诚地拨开历史尘埃，了解那一段令人难忘的科学钩沉。欧姆当年研究条件极其困难，电流很不稳定，自己设计实验器材，花费十年心血，研究电流定律，失败了上千次才获得成功。欧姆定律发表后，遭到德国很多权威人士特别是科学界的反对甚至是诋毁。德国物理学家鲍尔曾发难：“以虔诚眼光看待世界的人不要去读这本书，因为它是不可置信的欺骗，它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。”经历14年的怀疑、批判、确认的洗礼与磨砺，欧姆定律的真理性才越发显现出来，得到学术界的公认。欧姆定律具有穿越时空的永恒光辉。
重温这段历史，笔者深深体会到科学探究活动中的“物”仅是一个必要条件，真正起决定作用的是“人”本身，物理教学应从单一“物”的关照走向“人与物”的全面关照，也就是说不仅要重视实验器材的完备、实验方案的优化，更要重视实验活动中学生观察能力和思维能力的发展。主动探索、勇于坚持、怀疑精神的熏陶。
在当下物理教学活动中，尽管教师普遍意识到培养学生观察能力和怀疑精神的重要性，但往往缺少行之有效的培养方法或策略，常常只有口头上的要求，难以真正落实到实验探究活动之中，从而导致教学活动价值的流失。为此，笔者进行了一些尝试与探究：在活动记录单上，除实验数据记录的栏目外，还增设两个栏目：一是“我在实验中还发现什么”，这一栏目的设置可以方便观察细致的同学及时记录，其记录内容是宝贵的生成性资源，其记录行为对其他同学也是一种示范与促进；二是“我有哪些困惑或疑问”，这一栏目的设置可以方便学生及时记录实验困惑与疑问，这本身不仅是学生行思结合的见证，也是理性精神的具体体现，同时也有利于教师及时把握实验动态，更好地调控实验探究活动。
总之，物理教学应努力从学生的发展需要出发，以研究者的态度审视自己，不断反思，寻求更好的方法和策略，不断建构并丰富自己的实践性知识，提升物理教学专业素养。在自觉的行动研究中，我们可以获得“教师职业的内在欢乐与尊严，在日常进行的、创造性育人过程中实现，而不是只有在所教的学生取得社会成就才得以实现”。
参考文献：
【关键词】康德哲学/非欧几何/狭义相对论/批判精神
【正文】
20世纪早期可谓科学史上罕有的黄金时代。其间，现代物理学的两大支柱——相对论和量子力学相继创立，由此不仅为物理学提供了新的范式，而且为人类的整个自然观带来了重大变革。赞叹之余，我们更应细察这些科学思想的源流，从而发现通向未来的重要启迪。这就必然把我们带到19世纪后半叶这一令德国人为之骄傲的时代，尤其是在被誉为“德国科学的帝国首相”的亥姆霍兹身上，我们将会发现导向20世纪物理学革命的一系列重要思想。
一追踪“先天”空间形式的世俗血统
在人类文明史上，数学因其在我们的整个知识体系中的特殊地位而与哲学有着非同寻常的关系。对数学基本问题的思考不仅是推动数学发展的重要动力，而且也使数学的内容不断深化和发展。从柏拉图到康德的哲学唯理论流派就把数学当作自己重要的理论基石，欧氏几何学曾被康德看作是存在先天综合判断的根本依据之一。“经验论哲学家们则反对这一论证，结果都失败了；唯理论者有数学家站在他的一边，要反对他的逻辑，似乎是没有希望的。非欧几何发现之后，情况为之逆转。”[1]经验主义思潮随开始盛行。对于认识论的这次重大革命，亥姆霍兹功不可没。
从其科学生涯的早期，亥姆霍兹就致力于对数学、物理学基本概念的哲学分析和批判考察。在他看来，自然科学与逻辑学在思维方式上是根本不同的。因为在作为“哲学的一部分的逻辑学中，关于大前提及小前提的起源问题一般是没有说明的，……传统逻辑把自己限于那种方式、方法，由这种方式、方法你就能从已知的和给定的命题推出新命题，即一个人如何从三段论中推出命题。它并没有给出我们如何达到最初命题的大前提和小前提的任何信息。一般说来，这正是由一位未知的权威所给的命题。”[2]而自然科学的程序则恰恰相反，它的目的在于获得先前未知的知识，这些知识是不能由任何权威给出的。正是那些先前不知道的命题，形成了自然科学的主要部分及最重要的部分。按照这种精神，对于一个理论来说，亥姆霍兹最为关注的必然是对其前提及基本原理的批判性审查，并进而揭示出它们的“世俗血统”，这正是他科学与哲学研究的突出特色，也是一切富有创造性的杰出科学家及哲学家所共有的优秀品格。因此，从其对生理光学的研究到对一般空间知觉的起源和本性的沉思，再到对几何学及算术公理之基础的批判性考察就成了亥姆霍兹科学与哲学探索的必然发展趋势。
早在1857年给其父亲的信中，亥姆霍兹就明确谈到：“我正感到某些问题急需特别处理的必要性。就我所知，还没有任何一位现代哲学家着手处理这些问题，它们全部属于康德所探讨的先验概念的范围。例如几何学原理和力学原理的起源问题，以及我们必须逻辑地把实在归诸于物质和力这两个抽象概念的理由。其次是来自类比的无意识推理的规律，由此规律我们才从感觉进到知觉。我清楚地认识到这些只有通过哲学探讨才能被解决，也才是可能解决的，以致我感到对更深奥的哲学知识的迫切需要。”[3]但另一方面，他也深知解决这些重大问题决不能像前人那样单靠纯思辨的方法，否则就会重蹈覆辙。随之，亥姆霍兹对感官生理学、特别是生理光学及知觉的起源与本性进行了长期的深入研究，直到1866年才真正转向几何学公理及算术公理之基础的研究。
在亥姆霍兹看来，像几何学这样的科学可以存在，而且按它的方式被建构起来这一事实，已经必然地引起每个对认识论问题感兴趣的人的关注。我们的知识中没有别的学科像几何学那样似乎是现成地出现的。在这方面，它完全避开了其它的自然科学学科必须做的那种收集经验材料的繁琐任务，以致它的程序的形式是唯一地演绎的，结论来自结论，并且谁都不最终地怀疑这些几何定理对现实世界的有效性，从而使得几何学总是被当作令人叹服的例子去证明，不必借助经验我们也能获得关于实在内容的命题的知识，特别是被康德当成了存在先天综合判断的根据，这是不符合批判精神的。亥姆霍兹要进一步对这些所谓的“自明公理”进行批判考察，其目标在于“给出有关几何公理，它们与经验的关系以及用其他公理代替原有公理的逻辑可能性的最新研究成果的一种解释。”[4]
那么，欧氏几何所隐含的基本事实是什么呢？亥姆霍兹的分析表明，欧氏几何的所有证明的基础都在于确立相关的线、角、平面图形及立体图形的叠合。只有当两个图形完全重合时，它们才是相等的。对之作进一步的分析将会发现，为了使两个图形相等，必须把一个图形移向另一个图形。但是如何移动呢？答案无疑是要保证移动过程中图形保持不变，这相当于移动一个不变的刚体。显然，这里隐含的公设是不变刚体的存在，而这个概念是来自对自然物体所显现的物理的或化学的特性的抽象。如果刚体或质点系统不能形状不变地相互移动，如果几何图形的叠合不是一个独立于一切运动的事实，我们就不能谈论全等，也不会有空间测量的可能性。因而，对欧氏几何来说，首要的是全等概念，而不是两点间的最短线，这就是亥姆霍兹基于事实的分析而非解析的准则所得到的一个重要结论。正如他在谈到这一点时所说：“我的出发点是一切最初的空间测量都是基于对全等的观察。显然，光作为直线的性质是一个物理事实，它受到其它领域的特定实验的支持，对于可以获得对几何公理的精确性充分确信的盲人来说，光的这一特性是绝对不重要的。”[5]因为盲人不借助光的直线性也能理解欧氏几何学，但盲人并非通过触觉没有领悟全等。
亥姆霍兹认为，Riemann的解析方法的不足之处在于它没有反映出我们的空间概念所必须的经验部分。而他自己的目标则在于以确立重合为起点，去假定空间测量的可能性并进而探求多维空间的一般解析表达式，这就意味着经验地得到了几何公理。在谈到与Riemann的研究思路的重大区别时，亥姆霍兹指出：“我自己达到同样的考虑部分地来自对于颜色的空间描述的研究，部分地通过对以视野中的测量为目的的视觉估计之起源的研究。Riemann从描述空间中无限接近的两点间距离的一般解析表达式开始，由此导出了关于不变的空间结构的自由运动定理，而我则从观察事实出发，这一事实即不变的空间构形在我们空间中运动的自由性是可能的，并且我由这一事实导出了较Riemann当作公理的解析表达式的必然性。以下就是我的计算所基于的假定：(a)关于空间的连续性和维数；(b)可动刚体的存在，它是通过叠合而进行空间测量的比较时所必需的；(c)这种刚体的可自由运动特性，由(b)(c)两点可保证两个空间图形的叠合与其所在的空间位置无关；(d)刚体的旋转不变性。”[6]亥姆霍兹认为，这四个假定都是普通几何所具有的，“尽管以上假定没有关于直线和平面的存在的公理及平行线公理，它也是完备的和自足的，并且从理论上看，它具有完备性和易于检验的优点。”[7]
从以上四个假设出发，亥姆霍兹达到了Riemann的研究起点，即N维空间中扩展了的毕达哥拉斯定理。如令维数为三，并假定空间是无限扩展的，就只有欧氏空间是可能的。也就是说，欧氏空间只是满足叠合条件的不同类型的空间中的一种。这些空间包括球面空间和伪球面空间，它们也是可设想的无矛盾的几何学。
那么，为什么我们接受了欧氏几何，而没有接受其它可能形式的非欧几何呢？为此，亥姆霍兹认为必须首先研究可想象的和可知觉的东西之间的关系，并进一步从中发现新的准则，以便用于有关几何学的特殊考虑，从而区别出空间知觉中的先天因素和后天因素。他先后研究了假想的二维生物在平面、球面及椭球面上所产生的几何学。从而得出结论：欧氏几何学之所以是我们周围实在世界的几何学，这没有什么可奇怪的，因为我们的视觉观念已经变得与这一环境相适应，因而也服从欧氏几何定律。如果生活在另一种几何结构不同的环境中，我们就会与新的环境相适应，学会看非欧几里德式的三角形，会觉得三角形的内角和不等于180度是正常的，我们也将学会用被那个世界的刚体所定义的一致性来测量距离。也就是说，欧氏几何的优先权是古老习惯的产物，它的基础在于我们的物质环境的欧几里德特性，我们由之认识几何关系的物理实体——刚体和光线在结构上是与欧氏几何定律相一致的，这种经验事实正是这类习惯的源泉。因而，康德意义上的终极范畴是不存在的，它所被赋予的确定性和固有的必然性也是虚幻的。由此，空间直观的“世俗血统”显然无疑其基础受到了根本性的动摇。一场新的认识论革命即将到来，它的目标正是对那些被赋予先天性的基本概念进行彻底地批判和清洗。马赫及赫兹的力学批判正是这一革命的重要组成部分，相对论的创立则是这一认识论革命的重大成果。在爱因斯坦看来，如果没有亥姆霍兹的非欧几何思想，就不可能通向相对论。
二爱因斯坦：“时间是可疑的”
众所周知，爱因斯坦是完成人类时空观根本变革的伟大哲人——科学家。他的青年时期正值追寻科学原理之基础的英雄时代，而善于从思想起源对基本概念进行批判性考察恰是爱因斯坦成功的关键，这与亥姆霍兹不无重大关系。
正如爱因斯坦多次谈到的那样：还在苏黎世联邦工业大学学习时，他就利用课余时间认真研读了亥姆霍兹、玻耳兹曼、赫兹等人的论著，特别是亥姆霍兹的五卷本《理论物理学讲义》使他受益匪浅。其中的第一卷有一半讲的都是哲学和认识论，具体实验却很少提及，甚至连那个在他的赞同下首次完成的迈克尔逊实验都未提及。正是这套讲义加强了爱因斯坦的批判意识及研究认识论的自觉性。当谈及这段经历时，爱因斯坦不无感慨地说：“在那里我有几位卓越的老师（比如胡尔维兹(A.Hurwitz)、明可夫斯基(H.Minkowski)），所以照理说，我应在数学方面得到深造。可是我大部分时间却是在物理实验室里工作，迷恋于同经验直接接触。其余时间，则主要用于在家里阅读基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)、亥姆霍兹(H.L.F.vonHelmholtz)、赫兹(H.R.Hertz)等人的著作。”[8]大学毕业后，在伯尔尼专利局做试用检验员的爱因斯坦与C·哈比希特、M·索洛文三人组成了奥林比亚科学院，其中研读和讨论包括亥姆霍兹在内的大师们的著作是科学院的主要活动之一。因而，亥姆霍兹对于几何学、数学及力学基本概念的批判对爱因斯坦的认识论及其对康德哲学的看法有着直接影响。
爱因斯坦看来，康德哲学中最重要的东西是他所说的构成科学的先验概念，而承认先验综合判断的存在则是他设下的圈套。[9]事实上，康德在那些作为任何思维的必要前提的基本概念与来自经验的概念间所作的根本性区分是不正确的，其原因在于康德只强调了那些基本概念的有效性而忘记了它们的世俗来源，从而它们就会被看作是一成不变的既定的东西，并打上“思维的必然性”、“先验地给予”等等烙印。康德正是这样去看欧氏几何的。正如爱因斯坦在“物理学与实在”一文中所指出的那样：“欧几里德几何的纯逻辑的（公理学的）表示，固然有较大的简单性和明确性这个优点，可是它为此所付出的代价是放弃概念构造同感觉经验之间的联系，而几何学对于物理学的意义仅仅是建筑在这种联系之上的。致命的错误在于：认为先于一切经验的逻辑必然性是欧几里德几何的基础，而空间概念是从属于它的。这个致命错误是由这样的事实所引起的：欧几里德几何的公理构造所依据的经验基础已被遗忘了。”[10]既然“先天”空间形式已不可能，“先天的”时间形式还成立吗？这便是相对论的诞生必须突破的一道难关。在放弃了许多无效的尝试之后，爱因斯坦终于醒悟到：“时间是可疑的。”谈到这一点时，爱因斯坦特别强调了休谟和马赫的影响，在他看来：“只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理不知不觉地留在潜意识里。那么任何想令人满意地澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。清楚地认识这条公理以及它的任意性，实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的思想，就我的情况来说，特别是由于阅读了戴维·休谟和恩斯特·马赫的哲学著作而得到决定性的进展。”[11]这里并未提到亥姆霍兹的作用。的确，亥姆霍兹由于认识到“时间”观念的复杂性而更关注于空间观念的批判性考察。但这种批判对相对论的创立同样有着至关重要的作用。其影响并不亚于马赫那“坚不可摧的怀疑论”。[12]在谈到非欧几何与物理学时爱因斯坦也指出：“物理世界的几何究竟是怎样的？它究竟是欧几里德式的还是任何别种的？许多人都争论过这个问题有没有意义。为了说明这种争论，必须在下面两种观点中彻底坚持一种。第一种观点，同意几何‘体’实际上体现着物理固体，当然，这只要固体遵守那些关于温度、机械应力等等已知的规定就行了。这是从事实际工作的实验物理学家的观点。如果几何的‘截段’，同自然界的一定客体相对应，那么几何的一切命题也都具有说明现实物体的性质。这种观点亥姆霍兹说得最明白，可以补充一句：要是没有这种观点，实际上就不可能通向相对论”。[13]对此应怎样理解呢？如果我们深入考察亥姆霍兹的非欧几何思想，我们将发现，其中不仅仅有对先天空间形式的批判，而且包含着关于“空间”相等的一种操作定义，从而为建立新的时空观指明了方向。
在有关空间知觉的早期研究中，亥姆霍兹就指出，我们对各种空间形状、距离及空间关系的知识的获得都是通过我们的身体或简单仪器的操作及实验而达到的。他关于非欧几何的探讨是通过空间中刚体的运动而进行的，而其中的相等关系正是由刚体向它的比较对象发生的真实运动来作出操作定义的。关于空间间隔的测量，必须首先对作为测量标准的刚体的某些特性给出明确规定，此后测量的意义就由这个作为标准的刚体的重复操作而确定。也就是说，康德意义上的那种绝对普遍而必然的几何学并不存在，只有与关于等同性的操作定义相关的几何学。按着这一观点，爱因斯坦在长时间的沉思之后，对时间概念提出了类似思考：同时性也没有任何绝对意义，它只能在一个确定的操作定义之上讨论，即同时性的爱因斯坦定义。
在“论动体的电动力学”这一划时代论文中，爱因斯坦基于对电动力学所导致的不对称现象的深刻分析和长达十年之久的追光悖论的沉思，首先提出了相对性原理和光速不变原理这两个公设。在随后的运动学部分，爱因斯坦首先给出了同时性的操作定义，从而使得“同时性”概念不仅摆脱先验色彩和直觉性，而且使它与经验建立了密不可分的联系，其结论是同时性的相对性。这个突破之后，先前的极大困难就迎刃而解了，时间的相对性和空间的相对性以及新的时空变换都不过是同时性的相对性的必然结果。这便是该文的运动学部分所提供的狭义相对论的完整的基本原理。
三从亥姆霍兹到爱因斯坦：富有批判精神的优良传统
科学哲学家赖欣巴哈在谈到相对论的哲学意义时曾指出：“我们把几何学问题的哲学说明归功于亥姆霍兹。他看出物理几何依赖于刚体全等的定义，并因此推得，物理几何本质的清楚说明在逻辑上比几十年之后发展起来的彭加勒的约定论更优越。又是亥姆霍兹，借助于形象化是有关固体和光线的经验结果这一发现，澄清了非欧几何的直观说明。……亥姆霍兹不能成功地劝服他的同代人脱离康德的时空先验论并不是他的错误。只有很少的专家知道他的哲学观点。当由于爱因斯坦的理论使公众的兴趣转向这些问题时，哲学家便开始让步并脱离了康德的先验论”。[14]我们认为，其中的“哲学说明”是指亥姆霍兹的思维和方法在本质上是哲学的，即对基本概念和理论前提进行彻底的批判考察，这正是康德哲学所富有的批判精神。正如海涅谈到康德的《纯粹理性批判》在德国引起的哲学热潮时所说：“康德引起这次巨大的精神运动，与其说是通过他的著作的内容，倒不如说是通过在他著作中的那种批判精神，那种现在已经渗入于一切科学之中的批判精神。所有学科都受到了它的侵袭。……德国被康德引入了哲学的道路，因此哲学变成了一件民族的事业。一群出色的大思想家突然出现在德国的国土上，就像用魔法呼唤出来的一样。”[15]的确，在康德之后，出现了费希特、谢林和黑格尔，他们沿着唯心主义道路进一步发展了康德哲学。与之不同的是，稍后的一大批德国杰出的科学家走的是另外一条以实证科学去解释和发展康德哲学的道路，其结果是康德哲学的许多结论得到了改造，但就其精神本质而论，则是对康德哲学的精神——批判精神的真正继承与发扬，这也正是德国科学的优秀传统的突出特点。这后一条道路的开拓者正是亥姆霍兹，他也因而被看作新康德主义的领导者和科学哲学的先驱者。赫兹、普朗克、爱因斯坦则是他的直接传人。他们的思维在本质上是哲学的思维，他们既是科学家，也是哲学家。在此，富有批判精神的文化传统发挥着重要的助长剂和催化剂的作用。爱因斯坦对此深有感触，他认为：“使青年人发展批判的独立思考，对于有价值的教育也是生命攸关的。”[16]
以上探讨不免使我们联想到中国教育的现状。我们的课堂、教材灌入给青少年的都是无血无肉的死的东西，知识技能化的倾向愈演愈烈，科学精神、科学思想丧失殆尽。由此，怎么能培育出世界级的科学大师呢？这或许可算作我们从本文得到的一个重要启示吧！
【参考文献】
[1]赖欣巴哈．科学哲学的兴起[M]．北京：商务印书馆，1983.112．
[2]Helmholtz:VorlesungenuberTheorerischePhydsik,Bd.I,Leipzig,1897.S.5-6．
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[4][5]Helmholtz:EpistemologicalWritings,Boston,1997,P.2;P.39．
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[12]A·I·米勒．科学思维中的意象[M]．武汉：湖北教育出版社，1991.104．
[14]AlbertEinstein:Philosopher--Scientist,EditedbyP.A.Schilpp,NewYork,1949,P.304．
学生在遇到电学黑箱问题时，常常感到无从应对，束手无策，因为处理黑箱问题对学生的综合探究能力要求较高，一方面要求学生要有熟练使用多用电表进行测量、记录、观察的能力，另一方面要能对实验记录的数据进行分析、推理和判断的能力，同时还要具有一定的知识储备、具有猜想、假设和探究的能力，另外平时学生接触电学实验器材和这类电学黑箱的机会不多，没有引起学生足够的重视，所以“电学黑箱”就成为学生学习中的一个薄弱点和难点.本文将以黑箱为载体，谈谈如何快速有效地处理“电学黑箱”问题.
在教学实践中，我通常采用理论探究和分组实验探究的方法来进行突破.分组实验探究时，先在实验室准备多个多用电表和多个种类的电学黑箱，然后让学生四人一组，在课后分小组进行自主探究，找出其内在的规律.
1明确探究原则，熟悉探究的步骤
学生在自主探究过程中往往是探究无目的，测量无记录，有的对同一接线柱进行反复测试，且多数同学首先选用多用电表欧姆档进行探测，发现指针过偏或反偏后，才会考虑要用多用电表电压档检测箱中是否会有电源.为此，在学生分组探究之前教师要作适当的点拨，明确探究必须遵循的原则和探究的步骤.
1.1探究实验必须遵循的原则
（1）安全性原则.在实验过程中不能损坏多用电表，这一原则要求学生对多用电表的原理、电路及电压表、电流表、欧姆表使用注意事项要十分熟悉，如欧姆表的红、黑表笔与电源正负极的关系，电流表指针偏转方向与电流流向的关系等.
（2）程序性原则.要求学生在探究过程中要总结出普遍适用的判断流程，具有可操作性.
（3）唯一性原则.实验中所进行的操作过程要能唯一确定元件的种类，具有排他性，这一原则要求学生对各种电学元件的电学特征必须非常熟悉，如二极管的单向导电性等.
1.2探究电学黑箱的操作步骤
（1）先检电源.在探究中，若无法判断箱内是否有电源时，可用多用电表的直流电压档串接二极管进行检测，检测时先采用触接法，若电压表有读数，则箱内一定含有电源.
（2）然后判断是否有二极管或定值电阻，用欧姆表对黑箱外两接柱分别加正向和反向电压，若读数相差很大，则箱内一定有二极管，若读数相同，则两接线柱间一定是定值电阻.
（3）再进行实验数据记录和分析.在进行探究黑箱实验中，要养成良好的实验数据记录和分析的习惯，必须对接线柱进行编号，如1、2、3、…，分红、黑表笔记录数据，设计好数据记录表格，然后逐一记录，表格样式表1.
HT6]JZ]表1BG（！]BHDFG3，WK8，K4，K4，K4W]XXZSX3-YX]XXZSY1-YX]BS（ZSX5Y*4-ZSX5Y*4]红表笔BS）]BS（ZSX1*2Y*3-ZSX1*2Y*3]读数BS）]BS（ZSX*8Y1*8/9-ZSX*8Y1*8/9]黑表笔BS）]]1]2]…BHDG2]1]XXZX-YS]BHD]2]]XXZX-YS]BH]…]]]XXZX-YS]BG）F]最后要求学生根据表中数据呈现出的规律进行分析、归纳，确定出黑箱内电学元件的种类和连接方式.
2设计黑箱案例，分组实施探究
课外，我设计了几个典型案例，让学生分组分批对这几个案例进行探究，然后进行交流，从而逐步提高学生的探究能力.
各探究小组拿到黑箱后，根据实验原则和实验步骤，先制定探究方案，设计好实验测量数据记录表格，然后着手进行实验，根据数据进行推理判断，得出结论，从而完成实验，在各组都完成实验后，进行交换实验，最后由各组推选一个代表汇报各实验方案的探究结果.
TP4GW131.TIF，Y#]案例一如图1所示的黑箱中有三个完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测，在判定黑箱中无电源后，用欧姆表测量各接点间的阻值，测量中发现，每对接点间正反向电阻均相等，测量记录如表2.
HT6]JZ]表2BG（！]BHDFG2，WK10，K10W]两表笔接的接点]多用电表示数BHD]a，b]5 ΩBH]a，c]10.0 ΩBH]b，c]15.0 ΩBG）F]请通过探究，画出黑箱中可能的电路.
实验结果由题意可知，此黑箱内无电源，无二极管为纯电阻黑箱，根据接点间电阻的关系，a，c间阻值为a，b间阻值的一倍，很容易判断出箱内三只电阻的连接方式，如图2所示.
TP4GW132.TIF，BP#]此实验要注意具有双解性，因为当内部结构不同时，外部特点可能相同，所以答案有上述两种.
TP4GW133.TIF，Y#]案例二如图3所示，黑箱上有1、2、3三个接线柱，用多用电表测量结果如下：
（1）用直流电压档测量，1、2、3接线柱之间均无电压；
（2）用欧姆档测量结果如表3.
HT6]JZ]表3BG（！]BHDFG3，WK8，K4，K4，K4W]XXZSX3-YX]XXZSY1-YX]BS（ZSX5Y*4-ZSX5Y*4]红表笔BS）]BS（ZSX1*3Y*4-ZSX4Y1]读数/ΩBS）]BS（ZSX*8Y1*8/9-ZSX*8Y1*8/9]黑表笔BS）]]1]2]3BHDG2]1]XXZX-YS]]65]25BHD]2]1.6k]XXZX-YS]]1.7kBH]3]25]81]XXZX-YS]BG）F]请根据上述测量结果判断箱内电学元件及连接方式.
实验结果根据实验数据分析可知，由于直流电压表测量三个接线柱之间均无电压，所以可以判断出箱内无电源；又由于用欧姆表测1、3接线柱间正反向电阻值不变，可以确定1、3之间为一定值电阻TP4GW134.TIF，Y#]；再根据欧姆表黑表笔接2，红表笔分别接1和3测得电阻值较大，而黑表笔接1红表笔接2，其阻值较小，因此1、2接线柱之间应为二极管，电路连接如图4所示.
上述分析采用先判断有无电源，然后用欧姆表根据二极管和定值电阻的电学特性结合测量数据进行分析和推理，很快就能得出结果.
TP4GW135.TIF，Y#]案例三在图5所示的黑箱内，有一个内阻不计的电源，几个阻值相同的电阻和若干导线组成的电路，外有4个接线柱，用电压表测量各接线柱之间的电压分别为U12=5 V，U34=3 V，U13=2 V，U24=0，试画出黑箱内使用电阻最少的电路图.
实验结果因为U12=5 V，且2个接线柱间电压最大，说明1、2接线柱间有电源，且1接线柱接电源正极；U24=0表明2、4接线柱之间没有电压，即2、4之间直接有一根导线相连.
因此，在1、3接线柱之间可接二个电阻，在3、4接线柱间可接三只电阻，也可在1、3接线柱之间接一只电阻，在3、4接线柱之间接三只电阻，或1、3接线柱间接三只电阻，3、4接线柱间接一只电阻.如图6所示：
TP4GW136.TIF，BP#]根据题目要求可知，图6中B、C两种电路电阻最少.
在分组进行探究过程中，学生目标明确，求知欲强，纷纷动手，先猜测，再测量，学习兴趣浓烈，同时小组内学生个体存在差异，有的动手能力强，有的学生思维敏捷，反应较快，这时就要求组内同学相互帮助进行协作，加强学生之间的互动和合作，通过这种课外探究活动学生总结出了一批处理黑箱问题的经验和规律，大大提升了学生的探究能力.
3总结实验规律，提升判断能力
在学生分组探究结果汇报之后，要求学生就探究过程中发现的规律和体会进行交流，归纳总结，学生踊跃发言，就他们发现的各种电学元件的特有的现象进行如下归纳：
3.1用直流电压表测量
若电压表测得两接线柱间电压最大，则两接线柱间有电源；若电压表测得各接线柱间电压不同，则黑箱内部电源与元件构成一回路；若任意两接线柱间无电压，则盒内无电源；若两接柱间电压成比例，则反应其对应阻值也同样成比例.
3.2用欧姆表测量
若测得两接线柱间电阻为零，则两接线柱由无阻导线短接；若两接线柱间红、黑表笔正反连接，读数相同，则两接线柱间为一定值电阻；若欧姆表测得电阻为无穷大，则两接线柱间开路；若欧姆表测得两简线柱间正、反向阻值相差很大，则两接线柱间接有二极管；若欧姆表测得两接线柱间电阻值先很小，后逐渐变大，回到“∞”刻度处，则两接线柱间有电容；若欧姆表测得两接线柱间电阻值先很大、后逐渐变小，则两接线柱间有电感线圈.
[关键词]自主学习；电工与电子技术；教学效果
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]10054634（2016）06008304自主学习指学生在教师的指导下，通过能动的创造性学习活动，实现自主性发展。教师的科学指导是前提条件和主导，学生是教育和学习的主体。在这种以学生为核心的教学模式中，学生构建自己的理解观点，这属于构建主义。这种学习模式主要可以改变知识的传授方式，强调形成积极主动的学习态度，使获得知识与技能的过程成为学会学习的历程。
在欧美的大学教育体制中，有关自主学习的教学方法和教学手段应用得相当普遍[1]。许多课程的相关知识内容，教师在课堂上给出了相应的参考书目，学生需要自行阅读大量的参考资料。欧美国家中，自主学习已经成为传统的教学手段，所以有比较完善的自主学习体系。现阶段我国大学提倡素质教育和创新教育，在应用自主学习教学手段与提高学生综合能力方面，还有许多工作要做。在基础课程的教学过程中，教师需通过创建系统的自主学习体系，破解课程学习中遇到的教学问题，提高大学生的学术和技能素质，这既是新的挑战，又是新的机遇。
当前，我国的大学教学体系中，电工与子技术是为工科非电类本科专业开设的一门技术基础课程，课堂教学学时较以往明显地压缩。在这种情况下，要保证教学质量，使学生获得的知识和技能最大化，是作为教学主导者的教师所追求的教学目标。自主学习则是实现这一目标的重要教学手段。如何引导学生开展与实现自主学习，就成为笔者的研究课题。只有充分地了解与合理地利用自主学习，才能适应当前的电工与电子技术课程教学新形势，并为大学教学自主学习系统的建设与完善提供有益的经验和补充。
1引导学生自主学习的方法措施
1.1激发学生的学习兴趣
在课堂讲授中突出课程的作用。长期的教学实践中，凝练出的电工与电子技术课程的作用是传递光明、动力和信息，创造财富、价值和文明。要讲清楚课程的历史发展概况，让学生了解这门科学技术在不同的历史阶段对工业生产与人类生活产生的巨大作用[2]。
在讲课过程中，穿插讲述一些科学家进行科学研究的真实故事。比如，欧姆是德国人，他提出的欧姆定律起初并不被本国的科学界接受。直到后来被国外的科学家证明是正确的，才逐渐获得国内科学界的承认；基尔霍夫21岁时就提出了著名的基尔霍夫定律；法拉第是英国人，出身于贫穷的铁匠家庭，靠自学成才，发现了电磁感应现象。通过这些方法措施来提高学生的学习兴趣和热情。
1.2整合课程内容，将书本变薄
教师不但要注意增加学生的知识量，而且要注重对知识的组织。指导学生把握所学知识的深层结构，浓缩书本知识，使书本变薄。比如，在学习电路理论部分时，电路理论内容主要包括：电路分析方法、单相正弦交流电路、三相交流电路、电路的暂态分析、铁心线圈电路等。表面上看知识内容很多，但是如果在教学过程中善于总结，就会发现这些内容可以通过欧姆定律和基尔霍夫定律有机地联系起来，如图1所示。引导学生在自主学习中要注意这2条定律是学习电路理论的主线索。直流电路分析方法是已知电源，求负载端的电压和电流。虽然有多种分析方法，但是每种方法具体都要用到欧姆定律和基尔霍夫定律。电路暂态分析用基尔霍夫定律和欧姆定律列微分方程。单相正弦交流电路和三相交流电路引入相量概念后，用相量形式的欧姆定律和基尔霍夫定律计算电压和电流。铁心线圈交流电路应用基尔霍夫定律确定电压和电流关系。这样学习电路理论的过程，就成为不断认识和深入理解欧姆定律和基尔霍夫定律的过程。
第6期邵力耕付艳萍孙艳霞自主学习电工与电子技术课程的方法探讨
教学研究2016
图1电路理论的主线索
1.3自主学习的教学方法
运用询问的方法。先向学生提出问题，然后学生用不同的假设来回答问题，再综合评价不同的回答，得出合适的答案，最后让学生思考解决问题的过程并理解答案。
有指导的让学生去发现。发现式学习就是学生用提供给他们的信息来构建自己理解的过程。学生独立进行发现是非结构性发现，当教师帮助学生发现时就是有指导的发现。非结构性发现经常会使学生感到迷茫，得出不恰当的结论，而有指导的发现更实际有效。有指导的发现法对理工科课程行之有效，学生在教师的帮助下构建自己所学的知识。例如，在学习三相正弦交流电路时，对于线电压和相电压的关系，可用推广的基尔霍夫电压定律推导。但是，要引导学生发现，以前碰到的广义回路是由部分电路和电压参考方向组成的。在图2三相电源的星形连接电路中，广义回路只是由电压参考方向组成的，属于广义回路的高级形式。对于u12、u1和u2参考方向组成的广义回路，根据推广的基尔霍夫电压定律，可得：12=1-2，同理：23=2-3，31=3-1。这样，通过教师的指导使学生发现广义回路的高级形式，能够加深对基尔霍夫电压定律的理解和认识。
图2三相电源的星形连接电路
