“5E”教学模式在《电阻定律》中的教学

电阻定律是科学教学中的重要规律之一，学生已经学习了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的定性关系，现在在此基础上通过实验分析进行定量描述，同时突出了“电阻率”这一物理概念。“5E”教学模式主要包括参与阶段、探索阶段、解释阶段、扩展阶段和评价阶段。下面结合“5E”教学模式来探讨下《电阻定律》的学习。

一、参与阶段

此过程是整个教学过程的起点，目的是让学生明确学习的主题，一般以预先设计的问题或情境来激起学生的兴趣和好奇心，同时做好准备知识的检测。

师生活动：

通过学习欧姆定律，由I= 得，虽然改变导体两端的电压U或者导体的电阻R，就可以改变电路中的电流，但导体的本身电阻却并不是由U、I这两个因素决定的。

演示：将15 W和200 W的两盏灯泡并联接入电路，请同学观察两灯泡的亮度，如下图：

同时请同学们观察两灯泡的照片，说出两者的不同之处：功率不同，灯丝粗细不同，两灯泡的电阻不同。

展示滑动变阻器图片：通过移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻。

展示几段材料不同的导线：电线常用铜和铝，而不用铁，如下图：

给予学生考虑时间，小组讨论后得：导体的电阻可能与导体长度、材质、横截面积大小有关。

教师引导学生提出问题：需要搞清楚导体的电阻和导体的本身长度、横截面积大小及材质之间明确的定量关系。

二、探索阶段

为学生提供建构知识的材料，并以小组合作的形式进行探索活动。

要研究导体电阻与长度、横截面积及材料间的关系，通过讨论确定“控制变量法”为研究方法，学生再次思考、讨论，可得出思路：导体材料、横截面积相同，研究电阻与导体长度关系；控制导体材料、长度，确定电阻与横截面积大小的数量关系；控制导体长度、横截面积，确定电阻与材质的定量关系。

学生按照所选择的器材设计实验方案，主要有三种：

方案一：伏安法 方案二：利用分压原理

方案三：利用分流原理

经过统一，现采用“分压原理的实验”方案 （此法实验操作相对简洁，计算简单）。

在该过程中，要充分发挥学生的主体作用，让小组进行充分的讨论。教师只是加以引导，及时提供支架式支持。

数据记录：

数据1：导体电阻与长度的定量关系

控制导体横截面积大小，材质一样，导体的电阻与长度的定量关系____________。

数据2：探究电阻与导体横截面积的关系

导体长度、材料相同，导体的电阻与横截面积________________________。

数据3：探究电阻与导体材料的关系

导体长度、横截面积相同，导体的电阻与材料________________________。

将探究结果进行整合，学生探究后得到：导体电阻R与导体长度l之间是正比关系，与导体横截面积大小S成反比关系，且导体的电阻与构成导体的材质有关。

三、解释阶段

本阶段要求学生对探索到的证据进行解释并说明理由，教师则适时引导学生改变错误观念，因此这个过程也可以成为概念建立阶段。

通过探索和分析，大部分学生都认识到，导体电阻与导体的长度成正比关系，与导体横截面积大小成反比关系，导体的电阻与导体材质有关。为了让学生概念的建立完善起来，教师应当指导学生对结果进行分析，可以通过理论推导的方式。

理论探究电阻R与长度l的关系：

如上图：n个电阻串联

由串联知识：R串=nR0

又l串=nl0，因此R∝l。

理论探究电阻R与横截面积S的关系：

如上图：n个电阻并联

由并联知识：R并=R0n

又S并=nS0，因此R∝1S。

然后在教师引导下进行测定金属的电阻率实验。

将实验原理告知学生：金属的电阻率可由R=ρ 求得：ρ=R ；测出金属丝的长度、横截面积和电阻，即求出金属的电阻率，如右图。

实验过程与前面实验类似：

（1）用刻度尺测出金属丝的长度。

（2）金属丝横截面积的测定：在金属丝上选择没有形变的点，用螺旋测微器在不同的部位测金属丝的直径多次。

（3）金属丝电阻的测定，连接电路。金属丝R一定从端点接入电路。滑动变阻器R0先调至阻值最大的位置，闭合电键，根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置，适当调节变阻器的阻值，使电流表和电压表指针在刻度盘的 ～ 的区间。改变电压三次，读出三组V、I值，由欧姆定律R=U/I得到金属丝的电阻R，再由公式ρ=R 求得金属的电阻率。

（4）实验记录表格

金属丝的横截面积S=______米2，

金属丝的电阻率ρ=______。

教师在指导过程中需要注意：（1）实验前可估计金属丝的电阻（一般为几欧姆），由此可确定电源电压及电流表和电压表的量程，均不宜太大。（2）由于金属丝的电阻远小于电压表内阻，应采用电流表外接法测电阻，滑动变阻器用限流接法接入电路。

经过实验，师生建立共识：

（1）同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。

（2）数学表达式：R=ρ 。

（3）电阻率ρ：反映导体材料导电性能的物理量。（单位：Ω・m）

四、扩展阶段

将学生的知识和技能应用到新的情景和问题中，重视知识技能在新的情景下的应用，使学生对概念的认识达到更深层次。

（1）实验演示，加热灯丝观察电流表示数，进而使学生认识到电阻与温度有关。

（2）通过形成性练习帮助学生深入理解概念。

关于公式R= 和公式R=ρ ，下列说法正确的是（ ）。

A.两式对一切情况都适用

B.R= 仅适用于金属导体，R=ρ 适用于任何导体

C.导体的电阻R与U成正比，与I成反比

D.导体的电阻在温度一定时与导体长度成正比，与导体的横截面积成反比

五、评价阶段

本阶段鼓励学生评估自己的理解能力，教师评价学生的知识、态度、技能，在参与和探索阶段，要允许学生有不同的想法，而且要及时给予反馈，同时记录学生的表现。在扩展阶段，要针对学生的练习情况进行适当的点评，指出学生的问题，及时提供指导等。通过过程评价，教师及时调整教学方法和内容，并把信息及时反馈给学生，帮助学生改进。

通过五个阶段，让学生在“5E”教学模式的引导下，逐步了解并掌握电阻定律的内容，使优等生在对电阻定律的定性了解的基础上，能够对其有个定量的掌握。而且通过实验的动手，让学生体会从实验中总结的能力、分析的能力，从而更好地掌握科学知识。

（作者单位：浙江省慈溪市耕民初级中学）