余利鋒
(諸暨市湄池中學(xué) 浙江諸暨 311800)
本文以人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理3-1》中“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”一節(jié)的相關(guān)教材文本,深入研究,以學(xué)生的學(xué)情出發(fā),進行了如下教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實踐。
初中串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的教學(xué)中,學(xué)生已經(jīng)有了基本的電路知識,運用演示實驗的直觀教學(xué)手段,巧妙設(shè)計疑問,以此促使學(xué)生的認知沖突,啟迪創(chuàng)新思維,本節(jié)課中,通過創(chuàng)設(shè)“復(fù)雜”電路實驗情景,引入“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”課題。
教師演示1:閉合總開關(guān)3,三個燈泡均亮,拆掉其中一個燈泡,其他燈泡不滅。(在已知現(xiàn)象的情形下,將開關(guān)1、2先閉合,再閉合開關(guān)3,再讓學(xué)生觀察一次現(xiàn)象)
教師演示2:拆掉一個燈泡,其余燈泡均滅。
提問:前后兩次有何區(qū)別?能否用初中已學(xué)電路的知識解釋。
學(xué)生:前一次燈泡是并聯(lián),后一次是串聯(lián)。
通過兩次實驗的對比,不管是從燈泡的亮暗程度,還是燈泡的熄滅與否,都能使學(xué)生感受到電路結(jié)構(gòu)的變化,電路中燈泡連接方式的變化,使學(xué)生聯(lián)想起初中所學(xué)串聯(lián)和并聯(lián)電路的知識,緊接著教師再引導(dǎo)和展示電路板的背面電路(如圖所示),分析燈泡前后兩次的連接方式,與學(xué)生的回答相呼應(yīng),自然引出課題。
初中已學(xué)習(xí)過串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中各部分電流的關(guān)系、各部分電壓的關(guān)系,以及各部分電阻的關(guān)系,初中的學(xué)習(xí)是從電路實驗,通過電流表、電壓表的示數(shù)來判斷電流、電壓的關(guān)系,并無理論依據(jù),學(xué)生對知識的認識只是停留在現(xiàn)象、數(shù)據(jù)以及公式的記憶上,而物理中許多概念、規(guī)律都存在密切的邏輯關(guān)系,這種邏輯關(guān)系應(yīng)是我們教學(xué)的重要部分。本課應(yīng)注重串、并聯(lián)電路規(guī)律的理論推導(dǎo)、認識物理概念、規(guī)律之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系,從而提升學(xué)生的邏輯思維能力。由此進行如下教學(xué)設(shè)計、課堂實踐。
1.展示電路,回憶復(fù)習(xí),完成表格。
2.通過學(xué)生已有知識類比,用已學(xué)恒定電流、靜電場的知識,理論推導(dǎo)以上規(guī)律。學(xué)生已學(xué)了恒定電場、恒定電流、電流的定義等知識內(nèi)容,教材中提到“恒定電流電流內(nèi)各處電荷的分布是穩(wěn)定的,任何位置的電荷都不可能越來越多或越來越少”,這應(yīng)用了電荷守恒的思想。在學(xué)生認知中,電流是非常抽象的概念,無法感知電路中的電流,對于電路中的電荷分布的理解更是難以理解。由此本課將電流和水流進行類比,電荷分布和管中水的分布類比,電流與水流類比。
教師演示:將瓶子倒掛,水不斷流出,請學(xué)生觀察管子中水量的變化。
水在不停地流,但管子中水是不變的,與電路中電流類比,相同時間內(nèi)通過某一橫截面積的電荷量相同,那自然是水到渠成。
從應(yīng)用角度出發(fā),通過對電表量程的改裝、電壓表和電流表電路模型的建立等內(nèi)容使知識得以拓展,電表的改裝問題通過習(xí)題方式呈現(xiàn),目的不是新知識的傳授,而是串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電流、電壓規(guī)律的應(yīng)用,歐姆定律的應(yīng)用。
提出問題:1、—定電流通過電阻時,電路再串聯(lián)一個電阻,有何意義?(增加電路的總電阻、增加電路的耐壓值總電壓)
2、一定電壓加在某電阻兩端時,電路再并聯(lián)一個電阻,有何意義?(增加干路上的總電流)
這兩個問題的呈現(xiàn)與思考為后面電表的改裝提供了理論上的依據(jù),使得學(xué)生的思維方向具有連貫性,給解決下面的問題埋下伏筆,承上啟下。真正做到學(xué)生主體研究,教師主導(dǎo)指引。
表頭是學(xué)生接觸的新鮮事物,將表頭、電池分發(fā)給學(xué)生,讓他們觀察表頭的結(jié)構(gòu)、用途,再進行實踐操作,使學(xué)生了解到表頭是一個電阻,有電流通過,指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),而且刻度均勻,引導(dǎo)學(xué)生知道表頭的參數(shù)Ug、lg 、Rg,以及三者之間的關(guān)系。
為了讓學(xué)生更好地了解表頭實際上也是一個小量程的電壓表,進行如下設(shè)計:
提出問題:若表頭G滿偏電流 lg=3mA,Rg=100Ω,怎樣在刻度盤中標出所加的相應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)?
提出問題:這樣一個表頭的缺陷在哪?和以往所見的電壓表、電流表有何不同?分發(fā)給學(xué)生已經(jīng)拆開的電壓表,讓學(xué)生觀察電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu),測量電池兩端的電壓。
通過點電壓表的改裝,學(xué)生已掌握其要義,如何改裝成電流表是學(xué)生自我提升的過程,教師提出問題,學(xué)生自行解決,分析匯總,概括歸納。
提問:有一個表頭G,內(nèi)阻Rg=30Ω,滿偏電流lg=1mA。要把它改裝為量程0~0.6A的電流表,如何改裝?改裝后總電阻為多少?(提示:1.表頭兩端加多少電壓,就能滿偏?2.如何增加電路的總電流?)
本課的設(shè)計、實踐的要義在于基于學(xué)生學(xué)情,通過類比、等效等方法引導(dǎo)學(xué)生對物理概念規(guī)律認知,通過事物展示和實驗設(shè)計激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,通過鋪墊和問題設(shè)計使得學(xué)生學(xué)習(xí)思維更具邏輯性,從初步認識規(guī)律到理論推導(dǎo)規(guī)律,再到實踐應(yīng)用規(guī)律層層遞進,以促使物理知識的彼此融合,使學(xué)生感悟高中物理的魅力。