談一個(gè)“魔箱”實(shí)驗(yàn)在幾個(gè)不同電學(xué)教學(xué)階段的妙用

孫紅文

(南京市溧水區(qū)第一初級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 211200)

(收稿日期：2016-05-23)

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談一個(gè)“魔箱”實(shí)驗(yàn)在幾個(gè)不同電學(xué)教學(xué)階段的妙用

孫紅文

(南京市溧水區(qū)第一初級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 211200)

(收稿日期：2016-05-23)

在初中電學(xué)知識(shí)的教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)魔箱，合理地、巧妙地將其出現(xiàn)在“學(xué)習(xí)電路的基本狀態(tài)”、“學(xué)習(xí)串并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)”、“判斷串并聯(lián)電路的故障”、“用電器的實(shí)際電功率與額定電功率的區(qū)別”、“電學(xué)綜合復(fù)習(xí)”等5個(gè)不同的教學(xué)階段，并取得了令人滿意的教學(xué)效果．

電學(xué) 魔箱 妙用

美國(guó)著名的教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇伯爾有一段經(jīng)典的論述,“假如讓我把全部教育心理學(xué)僅僅歸納為一條原理的話，那么，我將一言以蔽之：影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素就是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，要探明這一點(diǎn)，并應(yīng)據(jù)此進(jìn)行教學(xué)．”基于這一點(diǎn)，本案例以電學(xué)魔箱(由一個(gè)鞋盒制成，外部正面組成如圖1所示，內(nèi)部組成及電路圖如圖2所示)為抓手，深度挖掘與利用學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)儲(chǔ)備，通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)與“問(wèn)題串”引領(lǐng)，分別從以下5個(gè)階段嘗試了對(duì)有關(guān)電學(xué)重點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)，層層遞進(jìn)，有效地達(dá)成了三維教學(xué)目標(biāo)．

妙用1：在學(xué)習(xí)電路的基本狀態(tài)時(shí)

教師出示電學(xué)魔箱，學(xué)生觀察，如圖1所示．

圖1 電學(xué)魔箱外部正面組成

圖2 魔箱內(nèi)部組成及電路圖

提問(wèn)1：開(kāi)關(guān)閉合，兩燈發(fā)光，此時(shí)電路是什么狀態(tài)？電路中有無(wú)電流？

提問(wèn)2：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，兩燈不發(fā)光，此時(shí)電路是什么狀態(tài)？電路中有無(wú)電流？

教師演示：閉合開(kāi)關(guān)后，用導(dǎo)線把其中一燈短路，一燈發(fā)光,另一燈不發(fā)光．

提問(wèn)3：此時(shí)電路中不發(fā)光的燈是什么狀態(tài)？電路中有無(wú)電流？

教師演示：閉合開(kāi)關(guān)后，用導(dǎo)線試觸把兩燈都短路，兩燈都不發(fā)光．

提問(wèn)4：此時(shí)電路是什么狀態(tài)？電路中有無(wú)電流？會(huì)造成什么嚴(yán)重的后果？

點(diǎn)評(píng)：此段設(shè)計(jì)意在引導(dǎo)學(xué)生從電流的角度來(lái)認(rèn)識(shí)“通路”、“斷路”和“短路”3種電路狀態(tài)的基本特點(diǎn)及其判斷．

妙用2：在學(xué)習(xí)串、并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)時(shí)

課堂引入：教師出示電學(xué)魔箱演示，學(xué)生觀察，如圖1所示．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，兩燈都發(fā)光；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，兩燈都熄滅．設(shè)問(wèn)：你知道這兩只小燈泡是如何連接的？今天，我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)“電路的基本連接方式”．

課堂總結(jié)：教師再次取出電學(xué)魔箱演示．

提問(wèn)1：這兩只小燈泡是如何連接的？你的判斷理由是什么？

提問(wèn)2：這兩只小燈泡究竟是串聯(lián)，還是并聯(lián)的？怎樣進(jìn)一步判斷？

點(diǎn)評(píng)：此課堂設(shè)計(jì)首尾呼應(yīng)，一張一馳．意在引入時(shí)激發(fā)興趣、引發(fā)思考，收尾時(shí)鞏固所學(xué)的串、并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)，并尋找其常用的判斷方法——拎下一燈，觀察另一燈是否發(fā)光,用導(dǎo)線跟其中一燈并聯(lián)等．

妙用3：在判斷串、并聯(lián)電路的故障時(shí)

教師出示電學(xué)魔箱演示，如圖3所示，閉合開(kāi)關(guān)，兩燈都不發(fā)光．

提問(wèn)1：已知兩燈中有一燈發(fā)生故障，電路的其他部分都是連接完好的，那么，這兩燈是怎樣連接的？說(shuō)出理由．

圖3 用電學(xué)魔箱演示判斷電路故障

提問(wèn)2：這只發(fā)生故障的小燈泡究竟是短路還是斷路？為什么？

點(diǎn)評(píng)：此環(huán)節(jié)中，意在幫助學(xué)生分析簡(jiǎn)單的串、并聯(lián)電路故障，提高學(xué)生的分析、解答問(wèn)題的能力，進(jìn)一步加深對(duì)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)．

妙用4：在學(xué)習(xí)用電器的實(shí)際電功率與額定電功率時(shí)

介紹燈泡的規(guī)格分別為“3.8 V，0.3 A”和“3.8 V，0.5 A”，如圖4所示，閉合開(kāi)關(guān)前讓學(xué)生先猜一猜，再合上開(kāi)關(guān)，兩燈都發(fā)光，但發(fā)光的亮度不同．

圖4 用電學(xué)魔箱演示用電器的功率

提問(wèn)1：猜一猜，把這兩燈串聯(lián)在電路中，閉合開(kāi)關(guān)后它們都能正常發(fā)光嗎？哪燈較亮些？

提問(wèn)2：如果要使它們都能正常發(fā)光，應(yīng)如何連接？且接在電源電壓為多少的電路中？

提問(wèn)3：根據(jù)你的觀察,哪燈發(fā)光較亮？你能說(shuō)出其中的原因嗎？

點(diǎn)評(píng)：此段中，意在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)與理解用電器的實(shí)際功率與額定功率的區(qū)分，會(huì)根據(jù)用電器的銘牌算出其正常工作時(shí)的電阻、電功率，會(huì)根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)一步進(jìn)行分析與思考．

妙用5：在電學(xué)綜合復(fù)習(xí)時(shí)

教師出示電學(xué)魔箱演示，如圖5所示，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，一燈發(fā)光，另一燈不發(fā)光；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，兩燈都不發(fā)光．

圖5 電學(xué)魔箱用于綜合復(fù)習(xí)

提問(wèn)1：此時(shí)，兩燈是如何連接的？請(qǐng)說(shuō)出理由．

由a≠λ1, d≠λ1可得I-F(0,0)在W上可逆。由于W(0,0)=W, S(0,0)={(0,0)},那么X(0,0)=X,因此投影算子(恒等算子)。設(shè)算子的特征值為λ,則有

生甲：是并聯(lián)，因?yàn)閮蔁艨梢元?dú)立工作，互不影響．

教師揭示其內(nèi)部電路構(gòu)成及電路圖，如圖2所示，學(xué)生看完很驚訝．

提問(wèn)2：為什么一只小燈泡不發(fā)光？它可能是斷路嗎？為什么？

生乙：不可能，因?yàn)榇?lián)電路中，接通電路，用電器不能獨(dú)立工作．

提問(wèn)3：它究竟為什么不發(fā)光？

生丙：短路了，只有它發(fā)生短路才不發(fā)光，而另一燈仍發(fā)光．

生丁：不會(huì)影響，因?yàn)殡娏鲝亩搪返膶?dǎo)線上流走，與拎下來(lái)的燈無(wú)關(guān)．(讓學(xué)生上臺(tái)拎下不發(fā)光的燈，發(fā)現(xiàn)另一燈也不亮了，學(xué)生看完又一次感到很驚訝．)

提問(wèn)5：拎下不發(fā)光的燈，另一燈也不發(fā)光了．說(shuō)明了什么？那么到底不發(fā)光的燈有沒(méi)有發(fā)生短路？如何驗(yàn)證你的猜想？

生戊：說(shuō)明了不發(fā)光的燈沒(méi)有發(fā)生短路，可以“用一根導(dǎo)線”把發(fā)光的燈短路，觀察原來(lái)不發(fā)光的燈是否發(fā)光．(讓學(xué)生上臺(tái)用導(dǎo)線將發(fā)光的燈短路，發(fā)現(xiàn)另一燈卻亮了，學(xué)生又驚訝了．)

提問(wèn)6：(進(jìn)一步引導(dǎo))兩燈正常串聯(lián)，都有電流且相等，但一燈不發(fā)光，該燈既不是斷路，也不是短路，還可能是什么原因呢？

生己：不發(fā)光的燈電阻太小，消耗的實(shí)際電功率太小，燈亮不起來(lái)．

教師表?yè)P(yáng)并小結(jié)：可見(jiàn)，燈不亮的原因很多，通常有3種情況——斷路、短路和發(fā)光時(shí)的實(shí)際電功率太小等．

點(diǎn)評(píng)：此環(huán)節(jié)通過(guò)非常規(guī)的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激起學(xué)生的探究欲望與學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想、敢于嘗試，不片面地看問(wèn)題．在知識(shí)層面上，則更勝一籌，能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、電路的3種狀態(tài)、燈泡不發(fā)光的多種因素，以及幫助學(xué)生厘清了對(duì)電學(xué)中的幾個(gè)基本的重要物理量——“電流、電壓、電阻、電功率”的認(rèn)識(shí)以及它們之間的關(guān)聯(lián)．

綜上所述，還是教育家蘇霍姆林斯基說(shuō)的好,“教育的技巧并不在于能預(yù)見(jiàn)到課堂的細(xì)節(jié)，而在于根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，巧妙地在學(xué)生不知不覺(jué)之中作出相應(yīng)變動(dòng)．”(《給教師的建議》)．這里的“具體情況”就是在教學(xué)中學(xué)生對(duì)電學(xué)的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，教師要善于變通，本案例中，筆者巧妙地通過(guò)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、制作方便的小“魔箱”，發(fā)揮其“功效”，能夠引導(dǎo)學(xué)生把枯燥的電學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)得更生動(dòng)，能夠把學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情點(diǎn)燃，能夠把知識(shí)的客體(載體)發(fā)揮得恰到好處，能夠把知識(shí)串接得天衣無(wú)縫，這就要求我們?yōu)閹熣咂綍r(shí)多實(shí)踐、觀察與反思．同時(shí)，學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、反思、討論、交流、評(píng)價(jià)、總結(jié)、反饋等方式，不僅激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，提升實(shí)踐能力，而且形成了積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，這也是課程理念指導(dǎo)下一次有效的行為跟進(jìn)．希冀以上的探討能夠給大家有所啟發(fā)，借助一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)為抓手，以期達(dá)到高效的課堂學(xué)習(xí)．

1 許志．中考復(fù)習(xí)課例題教學(xué)策略探討．物理教師，2015(3)：43～45,49

2 趙興華，何其榮．對(duì)白熾燈在不同電壓下阻值變化的實(shí)驗(yàn)探究.物理通報(bào)，2015(7):126～127

The Improvement on Experiments of Measuring Rigid Body Rotation Inertia Using Three-wire Pendulum

Chen Qingdong Wang Junping

(Faculty of aerospace engineering, Binzhou University,Binzhou,Shandong 256600)

In this paper, FD-IM-II new type rigid body rotation inertia measuring instrument is improved. It was improved in three aspects : pendulum angle of instrument, height of upper and lower discs, the horizontal of lower discs. The rotation inertia of the ring was measured with the improved instrument. From the experimental results, it is found that the improved instrument can effectively reduce the error of the experiment.

three-wire pendulum； rotation inertia；rigid body；error