欧姆定律的推导式范文

导语：如何才能写好一篇欧姆定律的推导式，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：物理定律；教学方法；多种多样

关键词：是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意：首先要明确、掌握有关物理概念，再通过实验归纳出结论，或在实验的基础上进行逻辑推理（如牛顿第一定律）。有些物理量的定义式与定律的表式相同，就必须加以区别（如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相关的物理定律之间的关系，还要明确定律的适用条件和范围。

（1）牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当作第二定律的特例；惯性质量不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”。教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。

（2）牛顿第二定律在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。

（3）万有引力定律教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。

（4）机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。（5）动量守恒定律历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题，相互作用的物体的所有动量都在一条直线上，所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误，应该使他们明确，在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化，表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量，使问题大大地简化。若物体不发生相互作用，就没有守恒问题。在解决实际问题时，如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大，就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用，系统中有多少物体在相互作用，相互作用的形式如何，只要系统不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），动量守恒定律都是适用的。

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1 教材中两点值得商榷的地方

在过去的教学过程中，按照教材提供的素材和呈现知识的顺序进行施教.在实际教学中，学生就会出现以下的现象：（1）容易混淆电功和电热这两个物理概念.因为教材中，就是从电功公式推导出焦耳定律.很容易让学生认为求电热就用电功来计算，再遇到非纯电阻电路不能清晰的区分开，要费力抹掉前面的那些“深刻印象”，重新认识问题，这样的反复往往使学生感到比掌握新知识还要困难.（2）闭合电路欧姆定律各公式的适用范围含糊不清.根据教材的设计，从纯电阻电路推导出了公式I=ER+r或E=IR+Ir，再把公式推导成E=U外+U内.这种从特殊到一般的推导顺序违背了学生的认知规律，学生不能理解E=U外+U内适用于一切电路.

2 适当调整教材中概念和规律的设计

在施教恒定电流的过程中，以电动势、电功两个概念和焦耳定律为基础，贯彻能量转化与守恒定律思想的讲授顺序，学生反映知识的系统是清晰的，掌握起来比较方便.

这样的教学设计一方面从理论分析的角度使学生对概念和规律有了更深刻的理解；另一方面使学生体会到，许多概念和规律都靠逻辑关系联系着，物理学是一个自洽的体系.

2.1 电动势概念的建立

从非静电力做功的角度引入电动势的概念，教学设计上要有层次，努力使学生经历一个理性的、逻辑的科学思维过程，并将其思维上的台阶搭建合理.

设计的几个台阶：①电源能维持电荷逆势而上，一定存在着“非静电力”；②非静电力一定要克服静电力做功，静电力做负功，所以电能在增加.从能量转化的角度看，电源是把其他形式能转化为电能的装置，非静电力做功的物理意义就是量度了产生多少电能.③把相同的正电荷从负极经电源内部移到正极，非静电力在不同的电源中做功不一样，即不同的电源非静电力做功的本领是不同的，引入电动势来表达电源的这种特性.

可以看出，以这样方法引入电动势，的确要比直接给出一个名词费些时间，但这是值得，因为这里体现了物理学的基本思想之一，通过做功研究能量变化的思想，用比值定义物理量的思想.不仅如此，这样的学习还有助于建立闭合电路中电荷运动的图景.

2.2 焦耳定律的教学

教材中，根据功和能的关系，从电能的转化引入电功的概念，然后根据静电力做功知识和电流与电荷量的关系得到了电功的公式W=UIt.此处要强调电功的物理意义，功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功量度了电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键.

焦耳定律的教学，我们要归还焦耳定律的本来面貌，以物理学史的方式进行教学，更科学更合理.学生知道焦耳定律是一条实验规律，电流的热效应Q=I2Rt，反映了电流流经电阻就产生Q=I2Rt电热.通过电动机电路，讨论消耗的电能与产生电热的关系，这样学生对电功和电热的关系就一目了然.

2.3 闭合电路欧姆定律的教学

教材的基本思路：电源所产生的电能即非静电力做功等于内外电路产生的电热.即

EIt=I2Rt+I2rt，

可推导出

E=IR+Ir

或

I=ER+r，

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1背景分析

1.1教材

不同版本的教材对这部分内容的处理方法有所差异，有的从非静电力做功的角度引入，也有的直接从电势升降的角度给出结论.笔者以教科版教材为基础，借鉴人教版教材的一些思路，以问题为线索，重新调整了教学顺序――先介绍电源的内阻，然后通过定量实验探究得到闭合电路的欧姆定律，最后再分析电动势的物理意义.

1.2学情

学生在初中已学过部分电路的欧姆定律，普遍认为电源提供的电压是不变的，也不知道电源有内阻，要打破这个思维定势，仅靠抽象的理论推导是不够的，应尽可能通过实验做到“眼见为实”，让学生真正信服.

2问题设计

问题1如图1，将小灯泡分别接到两节电池和三节电池的两端，猜一猜哪种情况更亮？

设计意图学生们根据初中所学的电学知识，很容易想到两节干电池提供的电压为3.0 V，而三节干电池提供的电压为4.5 V，肯定是接到三节电池上时灯泡更亮.教师在准备时，左侧可用两节新电池，右侧用三节旧电池，让小灯泡接到右侧时反而更暗一些，引导学生思考既然是相同的小灯泡，那么问题应该出在电源上，从而顺势引入外电路、内电路以及电源内阻的概念.这个设计可以激起学生的认知冲突，迅速把学生的注意力吸引到教学内容上来.

问题2依次闭合S1、S2、S3，观察小灯泡L的亮度变化，并阐述原因.

设计意图在初中时，学生们都认为电源提供的电压是不变的，所以即便多并联几盏灯泡，也不会影响到L的亮度，但实验中他们看到的却是L越来越暗，这是又一次思维上的冲突，此时可以让学生讨论现象背后的原因，由于有问题1的铺垫，学生们很容易想到从串联分压的角度来解释L变暗的原因.教师结合问题1，最后做一个归纳：灯泡的亮暗既与电源有关，又与外电路有关，这里面到底满足什么定量规律呢？从而顺势引入本节课的主题――闭合电路的欧姆定律.

问题3外电路以及内电路上电势的降落之和与“可乐电池”正负两极附近电势的上升之和有什么关系？

设计意图在教科版的教材上，焦耳定律放在了本节内容的后面，故暂时还不能用能量守恒定律的方法进行理论推导，只能从电势升降的角度进行探究.为了使实验尽可能精确，笔者用了四个电压传感器分别测量外电压U1、内电压U2，正极附近电势上升的值U3、负极附近电势上升的值U4.将电键闭合后，增大变阻器R，U1增大，U2减小，但是U3和U4基本保持不变，让学生对比U1+U2和U3+U4，很容易得出U1+U2=U3+U4的结论，接着很自然地就可以引出电动势E的概念，电动势即正负两极附近电势上升的值之和，即E=U3+U4.为了让学生能更清楚地认识到闭合电路中电势的变化情况，还可以用以下两幅图加深理解.

最后，假定外电路是纯电阻电路，经过简单的理论推导后，即可得到闭合电路的欧姆定律I=ER+r，整个过程非常自然，一点没有突兀的感觉.

问题4如果外电路出现了短路或者断路的情况，电路中电势的升降情况会如何？

设计意图这两种特殊情况，如果用理论推导的方式去讲解，略显枯燥，借助于问题4中的思路，则非常好理解.在短路情况下，电势的升降全部发生在电源内部，而在断路情况下，外电压Uab就等于电动势，这也是我们用电压表粗测电源电动势的依据.

问题5请用闭合电路的欧姆定律解释问题1和问题2中出现的现象.

设计意图学以致用是师生们共同的追求，在一开始回答问题1和问题2时，学生们多半是连蒙带猜的，并没有十足的把握，现在回过头来重新审视这两个问题，应该底气十足了.正是因为电源有内阻，导致外电压并不等于电动势，教师可在电源两端并联上电压传感器，学生就可以非常清楚地看到接上灯泡后，问题1中的U2

问题6我们常说一节干电池的电压是1.5 V，这种说法对吗？

设计意图通过问题5的分析，学生们非常直观地看到外电压一般是小于电动势的，少掉的那部分是内电压，电动势应等于内外电压之和，或者等于正负极附近上升的电势之和.为了进一步加深学生对电动势E的认识，教师还可以从非静电力做功的角度作进一步阐述，让学生知道电动势E的值等于电源把1C正电荷从它的负极搬运到正极的过程中，非静电力所做功，即E=W非/q.

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[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

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1.通过建立理想化模型，培养学生的想象能力。例如：在教学“质点”这一概念时，我们可以首先通过研究物体的运动，使学生认识到：由于物体都有形状和大小，要确定运动中的物体的位置及其变化，并非是一件容易的事情，从而给予学生一个明确的非建立一个物理模型不可的印象。然后，再从众多的事例分析中，让学生发现，在某些情况下由于物体的大小和形状对我们所研究的现象产生的影响较小，可以忽略不计，以致能把它看做是一个无大小、无形状的点，即质点。经过这样的教学，不仅使学生掌握了“质点”这个概念。而且使学生学会了认识自然规律的最基本的方法，还培养了学生科学的想象能力。纵览整个中学物理教材。不难发现可以采用这种方法进行教学的概念还有：刚体、理想流体、理想气体、点电荷、电力线、光线等等。

2.通过物理公式的导出过程培养学生的想象能力。物理学是一门从科学实验中发展起来的自然科学，它的每一个规律的建立都是以实验为依据的，所以，我们在通过物理公式的导出过程中培养学生的想象能力的教学中，务必要注意两个问题：其一，在由实验得出必要的具体数据之后，要引导学生对这些数值进行认真细致地分析、研究，总结出它们的数值间的关系(这些关系一般反映了某一物理规律的某一个侧面)；其二，引导学生通过科学的想象，把上述各个方面的关系按其内部联系综合出一个完整的、正确的物理规律(通常用数学语言加以描述)，例如：在推导“欧姆定律”的过程中，我们在认真测得一些数据之后，应提出如下几个问题：①电阻不变时，电流强度与电压的关系是怎样的?②电压不变时，电流强度与电阻的关系是怎样的?③分析每一次测出的3个数据能得出什么样的关系是怎样的?④怎样用字母符号表示这一关系?经过对上述四个问题的解答。学生一般能独立地推导出欧姆定律的数学表达方式I=U/R。

3.通过对相关或相似的物理问题、物理概念、物理规律之间的比较。培养学生的想象能力和辩证思维能力，在教学中把规律性相同或相似的物理问题、物理概念、物理规律，运用类比的方法进行讲解，既可消除学生中所存在的一些错误和模糊认识，又可以使学生通过联想、比较，产生由此及彼、举一反三、触类旁通的效果。从而也能培养学生的想象能力，此外还有利于学生们的记忆。教学中我们发现，常用的归类比较的做法主要应用在以下三个方面：

(1)对相关的物理问题进行比较。例如：交直流发电机(电动机)在机构原理上的比较；液体内部压强的大小求法与计算物体重力势能的比较；物体质量的计算与物体浸入在某液体时所受浮力大小计算的比较；幻灯机成像调节(或照相机成像调节)与放大镜成像调节的比较；柴油机工作原理与汽油机工作原理的比较，等等。

(2)把表达形式相似而本质不同的概念进行比较。例如：质量与重量；密度与比重，力矩定义式与功的定义式；动量与功率，电源电压与路端电压：电势与电势差；静电场与引力场，电势能与重力势能；质点与点电荷；电力线与磁力线；电压与水压等的比较。

(3)把表达形式或规律相似而本质不同的物理定律、公式进行比较；右手定则与左手定则的比较；动能(动量)定理与机械能(动量)守恒定律的比较；动量守恒定律与机械能守恒定律的比较，等等。

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一、物理图像在教学中的作用

1.利用物理图像可以直观形象地描述某一物理现象、物理概念、物理规律、物理过程。

物理问题可以用文字表述、数学公式或图像描述。公式表述称为代数法，用图像表述称为几何法。公式从数学角度看比较精确，但物理意义较抽象；而图像则更加直观、生动、形象。在某些情况下，用图像表述物理问题，往往比用语言或公式更加明确、形象，有利于学生理解和记忆。例如，力的平行四边形定则的三种表述方式中，以图像法最为直观明了。又如，反射定律、折射定律的图像表示，比文字叙述更为简洁明了。其他图像如力的示意图、力的图示、电场线图、布朗运动图、各种光路图等，都可以形象地描述相对应的物理情景。

在物理学中，一个状态往往是由几个状态参量来表征的。如运动学中的匀速直线运动是由位移、速度、时间三个量描述的。一个状态对应着一组状态参量，如果用状态参量作为坐标轴来建立坐标系，一个物理状态就可以由坐标系中的一个点表示。如匀速直线运动的v-t图上，直线上任一点表示该点的速度和时间。如果把物体所处的各个状态连接起来，就是物体的状态变化过程。

数学公式配合物理图像表达物理规律，可以加深学生对规律的理解。例如，光电效应中的爱因斯坦光电效应方程：E■ =■mv■■=hv-W，用数学公式表达了光电子的最大初动能与入射光频率之间的关系。如图形象地表达了光电子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率而增大的线性关系，直观地看出光电效应的产生有一个最低频率（极限频率ν）。

利用物理图像可以描述仪表的结构、实验实物图像及实验原理图等。如高考试题中游标卡尺的读数就要求学生既会操作又会读图。

2.利用物理图像帮助学生形成物理概念，建立物理规律。

物理概念和物理规律往往是比较抽象的，在进行物理概念和物理规律的教学时，常常采用“抽象概念形象化”的方法或建立“物理模型”的方法描述物理情景。通过利用形象化的物理图像，可以帮助学生理解和记忆抽象的物理概念、规律。例如，在电场和磁场的概念教学时，就可以用“光芒四射”的图像描绘正点电荷的电场线，用“众矢之的”的图像描绘负点电荷的电场线。

利用物理图像建立物理规律在实验中经常用到。如欧姆定律的得出，就是将得到的实验数据（U、I值）在坐标系中描点，得到的I-U图像是一条过原点的直线，从而总结出了欧姆定律。

3.利用物理图像推导物理公式。

物理公式一般都用代数的方法推导，然而有些公式使用图像方法推导则较简明方便。例如，匀速直线运动的位移可以利用速度图像来求，即位移的数值等于v-t图来求位移，即做匀速直线运动的物体，在时间t内的位移的数值等于速度图线下方的图形的面积，具体推导可参见教材。

4.物理图像有助于培养学生的形象思维能力。

形象思维是在感性认识的基础上通过意象、联想和想象揭示客观对象本质及其规律的思维形式。形象思维是通过生动的形象反映客观世界的。物理形象思维是以思维表象为思维材料而进行的思维。物理表象是物理形象在人脑中的间接概括的反映，而物理形象主要来源于实践。

二、注重培养学生对坐标图像的理解、分析和应用能力

1.正确理解坐标轴表示的物理意义及各段曲线的变化规律。

在高中物理中，用坐标系描述物理量间的变化规律的例子非常普遍，而且有些图像从形状上看十分相似，如力学中的位移图像（s-t）和速度图像（v-t）；简谐运动图像和机械波图像等，如果学生没有准确把握图像所表达的物理意义，就很容易混淆，所以教师要注重对学生读图能力的培养。

2.引导学生走出习惯性的思维误区。

在图像的教学中，遇到的另一个问题是学生容易被平时习惯的思维限制，凭直觉和表象理解物理图像。而有些物理图像是强调矢量性和动态的，并且要与所处的背景和实际相符，所以学生在理解图像的物理意义时有很大障碍。

3.注重情景与图像间的切换，有助于解读图像。

解读坐标图像的另一条有效途径是根据图像模拟出相应的物理情景，把抽象的图像过程转化为具体形象的物理模型，物理模型能帮助学生建立清晰的物理图景，起到疏通思路的作用，使物理问题由难化简、由繁化简优化教学过程的作用。

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关键词： 高中物理教学 思维障碍 创新思维

物理知识以其神奇的物理现象吸引着学生，学生在初中学习物理时一般能带着浓厚的兴趣。但进入高中以后，在学习过程中会出现一听就懂、一做就错的现象，从而让一些学生丧失信心。究其原因，是他们在物理学习中存在着一定的思维障碍，教师要探索学生物理学习中的思维障碍的根源，并采取相应的对策，指导学生学好物理，并培养学生的创新思维能力。

一、清除思维障碍，提高思维能力

在学习物理的过程中要扫除学生的思维障碍，教师就要培养学生的抽象思维能力。在高中物理学习中一般会出现台阶现象，也就是两极分化现象。高中物理阶段的物理知识，无论是从难度上还是知识容量方面比初中阶段都难得多，知识存在很大的跨度。种种现象表明，高中物理知识对于学生思维能力的要求比初中高得多，改变这种现象的办法是扫除学生的思想障碍，不断培养学生的抽象思维，提高学生的归纳能力，让学生在实践过程中发展物理思维。其次，进入高中以后，存在的普遍现象是班级中物理成绩差异非常大，不仅有个体差异，而且存在群体差异。优等生能够通过观察顺利地解决问题，但有的学生即便了解了课本知识内容，对其本质问题还是不能深刻体会。如加速度的概念、电学、电工学等，有的学生仍然会停留在初中的认识上。所以，为了更好地培养学生的思维能力，就要扫除其思想障碍，在教学过程中采取提高学生思维能力的教学方法，正确地引导学生学习物理的思维方法，消除思维定势，适应新的学习形势的需要。

二、灵活联想变换，培养有序思维

一切物理现象都是有序的，人类对物理现象认识的过程也是有序的，所以，我们必须培养学生的有序思维能力。具体做法是通过一题多解、一题多变等方式，使学生拓展分析问题与解决问题的深度与广度。在做习题时有的题目可用基本方法解，这些题目思路明确，方法直接，很容易得出正确的结论。而有些题目条件比较隐含，内容新颖有趣，提问深奥，结果不容易直接获得。如果用基础方法去解，则可能很难有结果。这就要求充分挖掘题目中的已知条件，灵活地进行联想与变换，找到最佳的解决问题的办法。例如：牛顿定律F=ma这一公式，是一个相对于质点的某一时刻而言的，根据定律与有关概念学生应该能理解。运用牛顿定律要明确研究对象是哪一物体或一组物体，要把它们看成是一个质点。质点一旦明确了，质量m就能确定，加速度a与受力F才能够分析出来。质点的受力与加速，除了根据力是物体间相互作用、弹力、摩擦力、电场力、洛仑磁力公尺与加速度定义、运动学公式外，还需要把力与加速度结合在一起分析，这样才能最终解决问题。

三、掌握思想方法，促进思维迁移

在教学过程中，教师应详细地描述物理知识、定理的背景及形成的过程，从逻辑性转向抽象性的过程，论证推导的验算过程，社会实践中应用的表现。全面地告知学生，物理学科中每个定理的起源、发展、应用，把科学思想方法和教材有机地结合起来，通过长期的学习激发学生的思维意识。例如：在教学“牛顿第一运动定律”时，就在桌面上演示推动物体，从静止开始慢慢前移，如果停止推动，物体则静止，因此得出结论，物体的运动需要力来维持。同时，告诉学生这一结论沿用了几千年，直到后来人们发现，当猛推物体时，物体会从静止到运动再回到禁止，这个过程中也是力来维持的吗？然后运用多媒体视频播放伽利略的理想实验过程，把一个小球在对称的斜面上方释放，如果没有摩擦的情况下，小球就会滚至对面等高的位置，然后往回滚动。如果把对面的斜面换成平面，小球为了滚动到等高位置就会无限滚动下去。那么在实际生活中的小球实验是什么原因导致了小球的停止？小球在滚动过程中有力在维持吗？通过这样的发散性思维，学生产生了思维的迁移。

四、分析综合思维，提高思维品质

为了从总体上把握事物的物理性质及运动规律，就必须了解物质各个组成部分和要素的性质、特点和相互联系。所谓综合就是从事物的不同侧面出发，综合分析各种情况。分析与综合强调的侧重点个不同，但属于重要的思维方法。掌握分析与综合的思维方法，训练分析与综合的思维能力，帮助学生提高分析与综合的能力，对提高学生的思维能力、形成良好的思维品质起到积极的作用。例如：在学习“欧姆定律”时，为了弄清电流、电压、电阻这三个物理量之间的关系，采取先分析后综合的思维方法。先让其中一个物理量保持不变，再探究其他两个物理量之间的关系，保持另外的一个物理量不变，研究剩余的两个物理量之间的变化关系。通过师生一起实验最后得出结论：如果保持电阻不变时，电流与电压成正比；保持电压不变时，电流与电阻成反比。在这个基础上，再综合得出欧姆定律。在教学过程中，我们应该充分认识到通过引导学生探究电流、电压、电阻三者之间的变化获得思维方法，这比直接告诉学生欧姆定律的意义更具有实际意义。

总之，在高中物理学习过程中，培养学生的思维是非常重要的环节。克服思维定势，有利于认清各种物理现象；扫除思维障碍，有利于发展学生的思维；培养创新思维，不仅使学生在学习物理过程中提高解决问题的能力，还有利于学生今后的发展。

参考文献：

[1]于年魁.浅谈高中物理思维能力的培养[J].中学生数理化，2010（12）.

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一、重视实验教学

物理学科涉及实验较多，学生应该亲自动手操作实验，在实验中掌握物理知识的要点，日常教学过程中，虽然多媒体在演示实验过程中，有很多好处，易于控制和验证规律.但是，为了锻炼学生的动手动脑能力，让学生体验做实验的成功与失败，实际教学过程中，能让学生动手做的实验，一定要尽量让学生亲自做.如在上闭合电路欧姆定律一节时，可以采用实验教学的方式.课前准备好实验用具：学生电源、干电池、蓄电池，小灯泡（2.5 V，0.3 W）先用实验让学生直观认识电源有电动势，然后讲解，在认识电源内阻时，用学生电源稳压6 V和干电池6 V对同一小灯泡供电，给果不一样，用学生电源的不发光，干电池的发光；又用它们对6 V的收录机进行供电，都可用.学生利用初中知识对这一现象是无法解释的，可以给学生提出问题，然后找出具体的原因是，存在电源的内阻这一缘故.接下来，测得学生电源的内阻为100欧，电池的内阻为0.08欧.这样让学生确实承认电源也有内阻.在学习电容器的电容相关知识时：也可以采用实验教学的方法，电容器的充电、放电、储能用电解电容（1000 μf）即可完成，效果明显，学生看到了电容器确实有这些特点，印象深刻.

二、采取教学措施以提高学生学习物理的兴趣

1利用实验激发学生对物理学习的兴趣

教学中发现，成功的实验是激发学生学习物理的最好武器之一.如在讲授闭合电路欧姆定律时，证明电源内阻的实验，实验一做，学生的兴趣大增.又如在学习静电屏蔽一节时，将一个小收音机和屏蔽罩展现在学生面前.先让学生课前猜测这个现象，然后再做实验，当打开收音机，收到电台，然后放进屏蔽罩时，后面的学生站了起来，声音没有了.学生信了，情绪高涨了.

2.充分利用实验室的仪器和器材开展科技创新活动

只有将学的东西变成现实，才能体会到所学所用的乐趣，兴趣才会大增.实际教学过程中，应该多结合实际，如，学完电阻定律一节后，组织学生自制滑动变阻器；上完日光灯原理，准备让学生自己实验.在学习完交流电一章后，组织部分学生自制电风扇.

3.充分利用现代多媒体技术，提高学生学习物理的兴趣

物理学也有自己的发展史，在磁场这一章的学习时，课前收集整理了安培、法拉第的一些资料，在多媒体上放映，让学生对人物有个基本了解；在讲授用电安全常识时，搜集一些触电事故的图片通过多媒体进行放映，收到了很好的效果.

4.举办专题讲座，扩展学生的视野

定期举办专题讲座，对部分上课有余力的学生大有帮助.如在讲电势差和电势能一节，由于学生手上的参考书多，对知识了解的比较全面，此时可以举办专题讲座.在学习完楞次定律一节后，可以利用专题讲座，从磁通量的变化角度、相对运动的角度、线圈面积的角度、能量守恒的角度去分析楞次定律的正确性.在学习完交流电的产生这一节后，可以举办专题讲座，分析正弦交流电公式的得来.

三、灵活处理教材的难度

物理这门学科，是让学生最头疼的一门高中课程，如何变难为易，让学生尽量掌握每节的重点难点，并能加以运用，是一个难题，下面简要介绍一下经验：

1.精简每节课的知识点，并用简单的文字表达出知识点

如，在学习完库仑定律及电荷定恒一节.可以把安培归结为“三个一”：一个重点（库仑定律），一个补充（电荷守恒是库仑定律的补充），一个知道（要知道元电荷的电量）；在学习完电场强度一节，重点是电强度概念的建立，难建立、难董，易混乱，可以把它归结为三个无关一个牢记：电场强度与是否有检验电荷无关；电场强度与检验电荷的正、负无关；电场强度与检验电荷受电场力无关.牢记电场强度的方向规定.

2.降低入门难度，变难为易

从多年的高中物理教学中，每届都有不同的心得，每届都在探索.如讲授电势差与电势能，这一节难度大，又是重点内容，学生手头的参考书也很多，在处理教材时，只要求学生记住“两个”关系：电场线与电势之间的关系：沿着电场线的方向，电势越来越低；电场力做功和电势能的关系：电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加.如，在学习日光灯原理一节时，要求学生“记住一张图，知道两个元件”.这样处理可以大大降低难度，减少学生的心里负担，使物理学习更加轻松一些.

3.改变问题的提法，有时也会收到降低难度的作用

如，在学习法拉第电磁感应定律——感应电动势大小的知识时，在讲解e=bvl的公式时，讲课的时候可以换个方式讲解，换成，揭迷e=bvl？主要讲解两点：这个公式是不是法拉第的实验总结，可以通过实验——分析——结合历史（以实验说历史），证明此式不是法拉第的实验总结——不是实验定律而是通过数学推导出来的公式.

参考文献：

[1] 卢西宁.浅谈初中物理电学知识的教学策略 [J].广西师范学院学报（自然科学版），2010（S1）.

[2] 魏正宏.见物说理：物理教学中学生思维能力的训练方法 [J].科教新报（教育科研），2010（27）.

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一、创设便于发现问题、探索规律的物理环境

教师要带领学生学习物理规律，首先需要引导学生在物理世界中发现问题。因此，在教学的开始阶段，要创设便于发现问题的物理环境。在中学阶段，一是通过观察、实验发现问题，也可以从分析学生生活中熟知的典型事例中发现问题。另一方面，创设的物理环境要有利于引导学生探索规律。例如，使学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据；提供进一步思考问题的线索和依据；为研究问题提供必要的知识准备等。创设的物理环境还应有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望。

二、带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律

在这一过程中，教师应本着对学生的信任，引导学生去发现问题、思考问题、探索规律。在中学阶段，主要是运用实验归纳法和理论分析法，或者把两者结合起来运用。具体的方法大致有以下几种：

（一）运用实验总结物理规律。具体的做法有：

1、由对日常经验或实验现象的分析归纳得出结论。如研究力的平行四边形定则、电磁现象中的左右手定则、楞次定律等

2、由大量实验数据，经归纳和必要的数学处理，得出结论。如力矩平衡条件、胡克定律、光的反射定律、气体实验定律等。

3、先从实验现象或对实例的分析得出定性的结论，再进一步通过实验寻求严格的定量关系，得出结论。如研究牛顿第三定律、光的折射定律等。

4、在通过实验研究几个量的关系时，先分别固定某些物理量，研究其中两个量之间的关系，然后加以综合，得出几个量的关系，这种方法叫控制变量法。如欧姆定律、牛顿第二定律、焦耳定律的研究等等。

5、限于实验条件，先介绍前人通过实验得出的结论，再通过对实验结果的分析，得出结论，如对光电效应方程，以及近代物理中的一些规律的研究等。

（二）运用已有知识，通过理论推导，得出新的物理规律。具体做法大致有：

1、先用实验或实例做定性研究，再运用理论推导出结论。如对电磁感应定律、动量守恒定律的研究等。

2、在观察实验和日常经验的基础上，经研究理想实验，通过推理、想象，得出结论。如对牛顿第一定律的研究。

3、根据已有的知识，结合数学方法，进行演绎、归纳推理，得出结论。如动量定理、动能定理、气态方程等。

4、运用物理量的定义或函数图象，导出表达物理规律的数学形式。如

由加速度a的定义式 导出 ，运用 图象导出 等。

（三）提出假说，检验和修正假说，得出结论

对有些物理规律的研究，可以先引导学生在观察实验或分析推理的基础上进行猜想，提出假说，然后在运用实验或理论加以检验，修正假说，得出科学的结论。如阿基米德定律、楞次定律等教学可采用这种方法。

无论采用哪种方法，最后都要在探索的基础上，得到物理规律的文字表述或数学形式。

三、引导学生对规律进行讨论

一般往往要从以下三个方面进行讨论

（一）讨论规律（包括公式和图像）的物理意义，包括对文字表述含义的推敲，对公式和图像含义的明确。

（二）讨论和明确规律的适用条件和范围

（三）讨论这一规律与有关概念、规律、公式间的关系

在讨论的过程中，应当注意针对学生在理解和运用中容易出现的问题，以便使学生对这一物理规律获得比较正确

的理解。

四、引导和组织学生运用物理规律

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关键词：电路分析基础；课程体系；教学模式；实践教学

《电路分析基础》是电气工程类专业的第一门专业基础课，是电子通信学科的基础核心课程之一。学好本门课程，对学生后续课程的进一步学习有着重要的和深远的影响，也对培养学生的专业学习方法、动手能力、基本技能以及工程概念等起着十分重要的作用。这里笔者就《电路分析基础》课程教学体系的改革与教学大纲的修订、课堂教学模式的探讨等方面谈一些体会。

课程教学体系的改革与教学大纲的修订

（一）《电路分析基础》课程内容体系改革的新思路

随着社会需求和人才素质与结构的变化，对传统的课程体系提出更合理的改革，这种需求显得越来越迫切。另外，注重课程体系间的相互联系也非常重要。所以现在出现了把“电路”与“电子技术”或其他课程以模块方式组合成一门课程，这是一种已经开始推行并被大家认可的课程体系改革。

高职教育实际上是大众化教育，培养的是有一定理论基础的实用型、职业型技术人才。职业技术人才的培养，对实践能力和动手能力的要求大大提高。笔者认为动手能力和基本技能实际上是一种综合能力。随着科学技术的发展，学科间的交叉和渗透越来越明显，利用传统的《电路分析基础》课程体系，甚至模块式课程体系实现教学目标存在一定的困难。为了解决这个问题，笔者提出一种更加新颖的《电路分析基础》课程的改革思路，即将某些相关学科内容，如电子测量技术与仪器仪表使用、元器件及工艺等，融入《电路分析基础》课程。职业教育应着重于职业知识技能的训练和实践能力的培养，根据这种教育观念，《电路分析基础》课程在课程内容的设置上应该打破传统课程的学科单一性，而将相关的学科知识和技能与电路分析基础知识有机地结合在一起，这样就能很好地给《电路分析基础》课程的实践教学环节提供相关知识与技能，使《电路分析基础》课在实践能力和动手能力的培养上，得到根本的以及应有的支撑，也为后续课程在提高职业知识技能的训练和实践能力的培养上，开辟一条绿色通道。

（二）关于教学大纲的修订

在教学大纲的修订上，应强调基本理论的学习，基本方法的掌握，基本概念的理解以及因材施教的原则。教学重点应放在强调基础、弱化难度；强调基本概念、弱化解题难度；强化基本概念和基本方法的掌握及准确运用定律和公式，弱化某些推导和公式记忆上。比如，在讲授电路的基本分析方法这一块内容时，对于通信、微电子专业应该重点讲授电路的等效变换（如电阻的串、并联，两种电源模型的等效变换，戴维南定理，叠加定理等），网络方程法选择一两种讲授即可，且重点在“方法的运用”，而非“推导过程”。

教学大纲的制定，传统做法往往追求单一学科知识结构的完整性，面面俱到。然而，面对现今理论课时大幅压缩、学生的素质较差这样一个现实，按传统做法，很难实现使学生掌握完整的知识结构体系的目的，反而弱化了基本知识和重点知识的掌握。所以一定要根据专业需求和培养目标，从“广而博”的电路分析学科知识中进行选择，重构“少而精”的教学内容。这对编写教学大纲的教师提出了更高的要求，一方面要与相应专业的教师紧密沟通，另一方面应该对该专业的知识结构和内容有一定的了解和理解，即具有较广的知识面和工程技术能力。删减不是简化，不是泛泛而谈，而是集中力量把基本概念、基本定律和重点内容讲透，且反复强化（包括举例、设置问题、讨论、课堂练习、作业、实验、实训、课程设计等），以强化基本知识的掌握。

（三）对强化和改革实践教学环节的探讨

强化和改革实践教学环节，一方面要增加实验课时，另一方面要制定科学的符合培养目标的实验实训项目。关于电路课程的实践教学，这是一个必须重视的环节。通过实验和实训，使学生真正掌握电路知识及实验的基本技能和安全操作知识，学会常用电工电子仪器仪表的使用，以及电路参数和元器件的测量，注意培养学生的动手能力；培养学生初步掌握一定的电气工程技术的能力；了解专业信息渠道与检索的能力、识读电路图的能力和排查电路故障的能力等。

过去传统的电路实验以验证性实验为主，效果并不理想，已经不适应高职教育的需求。因为电路课程既是电路知识的入门，也是专业技能的入门。技能的习得过程，可借鉴美国加利福尼亚大学德莱弗斯兄弟等人提出的技能发展模型，即德莱弗斯模型：新手—高级学徒—合格者—熟练者—专家。该理论研究了技能发展从新手到专家的五个阶段。根据这个理论，结合笔者的教学实践与技术工作经验，对高职教育电路课程的实验课程教学，提出这样的改革建议：保留部分传统的验证性实验，增加电工基本技能训练实验和工程应用型实验。

试验内容笔者把试验内容大致分为如下三个部分：（1）电工基本技能训练实验，应包括如下几个内容：线路的搭接、元器件的识别；通用仪器仪表的使用，仪器仪表的精度概念；电路参数的测量方法、元器件参数的测量方法等；测量数据的处理，测量误差的计算。（2）验证性实验。这在电路课程里已是一种较成熟也较完整的实验体系，可根据专业需要或具体情况进行选择与修改。（3）工程应用型实验。可根据专业需要进行开发，比如电路故障检测、排查与维修，自选测量用仪器仪表和元器件，实验方案的设计和测量方法的制定等等。

实验时间的安排这也是一个值得研究的问题。过去的验证性实验一般安排在相应理论教学内容之后。笔者认为，应该根据授课内容的实际需要安排实验时间。比如线性电阻的伏安特性测试实验，安排在讲电阻元件和欧姆定律之前做，并设置几个问题让学生思考，通过该实验，让学生感觉是自己归纳总结出的欧姆定律，对欧姆定律的掌握效果更好。再比如，在讲暂态分析的暂态（过渡过程）的概念之前，安排一个RC电路的充放电实验，给学生一个感性认识，并让学生了解，哪些参量的改变将影响充放电的速度（或时间）。通过这个实验，不但加深了概念的理解，而且提高了学生学习的兴趣。

实训课要求应设计成工程技术与技能综合应用型课程。现以安装调试万用表为例，作如下的设计和要求：（1）学会识读电路图，掌握万用表电路工作原理；（2）掌握元器件及其参数的识别、选择与采购；（3）掌握焊接工艺和安装；（4）学会排查故障和维修；（5）学会万用表灵敏度的调试；（6）了解或学会仪表的校验；（7）了解专业信息渠道与检索；（8）掌握实验实训报告的书写。

课堂教学模式的探讨

理想的课堂教学模式应该是教师在掌握多种教学模式，并了解不同模式的适应条件及其局限性的基础上，根据具体的教学目标和教学情境所选择的最适当的教学模式。教学内容的多样性、教学过程的复杂性以及教师对教学过程理解的差异性等因素决定了教学模式的多样性。从另一方面来看，学生智力的差异性和学习风格的多样性导致了学习方式的多样性和学习过程的个性化。所有这些，都要求教师要学会运用开放的、多样化的方式和策略，把多种教学模式灵活地注入到课堂教学中。

美国高校20世纪80年代以来，兴起了一种新型的课堂教学模式，这种模式主要由三种模型构成：范例教学模型、交互式教学模型、小组合作学习模型。主要是通过从感性认识到理性认识、从具体到一般，并通过学生与教师、学生与学习伙伴、以及学生与学习资源之间的互动，一方面帮助学生构建知识、发展能力，另一方面促进学生成为学习的主人。笔者觉得该教学模式值得借鉴和推广。

（一）范例教学模型

范例教学模型属于“概念获得”教学模式，目的是通过实例帮助学生有效地学习新概念、新知识。实例也可以是实验（如上述安排在相应理论教学内容之前的线性电阻的伏安特性测试实验、RC电路的充放电实验等）。比如，通过线性电阻的伏安特性测试实验，引出线性电阻和非线性电阻的概念，引出欧姆定律。应强调的是，在运用范例进行教学的过程中，不仅要呈现范例，更重要的是向学生示范在头脑中对信息进行加工的全过程，包括解决一个问题，或对复杂的信息进行归纳、重组时的心理活动，即着重于演示思维过程。教师呈现范例帮助学生学习新知识，还要让学生自己选择范例验证知识，最后能运用知识创造范例。

（二）交互式教学模型

交互式教学模型在课堂教学中是一种非常重要的课堂教学模型，是以师生对话为背景构建的互动教学方式。

在互动教学中，教师的任务是精心设计课堂提问，利用提问吸引学生参与对话。通过对话，可对范例进行分析、归纳，形成概念，让学生真正参与其中。课堂提问可分为低层次——对新概念进行辨识和描述；高层次——引导学生用比较、应用、综合、评价等方法对信息进行加工。课堂提问根据需要，有些可设计成聚合性问题，有些可设计成发散性问题。

这里仍以“电阻元件和欧姆定律”这一章节内容为例，说明在进行交互式教学时，如何通过设置问题来达到教学目的（详见表）。

交互式教学模型的形式是对话和倾听。这就要求在课堂上创设一个互相尊重、互相信任、互相平等的教学氛围。

（三）小组合作学习模型

小组合作学习模型，要求在课堂上创设一个互教互学的学习环境，通过人际交往促进认知的发展，通过恰当的组织形式提高学习兴趣和学习效果。

小组合作式比如，当课堂上刚讲完某一知识点内容，往往要出一些课堂练习题让大家来做，以加强对这一知识的理解或运用，问题是此时会有相当一部分学生不完全会做，有些学生就此放弃学习。这时采用小组合作式效果较好。将学生分成若干小组，让每个小组分组讨论，小组成员共同来做某些题，然后每个小组派代表到黑板上来演示他们的解题过程，再让其他组来点评，最后由教师点评或裁判。这是一种互助式的学习，参与的学生将增加很多，课堂气氛也相当活跃。

切块拼接式就是将某一教学内容切块，分到每一组进行分组阅读，让学生谈自己的理解，最后由教师来讲解。这种方式的特点是文章（内容）切块，合作备课，互教互学，培养和提高学生的自学能力。

团队合作式这种方式主要体现在分工合作上。比如，在课程设计（或实训）中，有一个内容要求学生在某个时间段里完成查找元器件及电路图资料，进行元器件市场调查与模拟采购。因为时间有限，可根据学生的特长和意愿，安排一部分学生负责查元器件手册，一部分学生负责上网查资料，另一部分学生作市场调查与模拟采购。最后大家交流信息，探讨问题，分享成果。学生在这种多边互助互动与协作的集体活动中，可以增长知识，发展能力，培养合作精神。

参考文献