自制變阻器模型 實現教學做合一
——例談全國青年教師優課大賽一等獎“變阻器”教學

郇兆鵬 朱翠芹

(江蘇省沭陽夢溪中學,江蘇 沭陽 223600)

·初中園地·

自制變阻器模型 實現教學做合一
——例談全國青年教師優課大賽一等獎“變阻器”教學

郇兆鵬 朱翠芹

(江蘇省沭陽夢溪中學,江蘇 沭陽 223600)

在第11屆全國中學物理青年教師教學大賽活動中,其中獲得一等獎的關于“變阻器”教學的一節課,讓我們大開眼界,收獲頗多．本節課在教學設計上的最大亮點是突破教材和傳統教學的束縛,通過問題的層層推進,逐步對自制滑動變阻器進行改進,讓學生在“做”中深入了解了滑動變阻器的結構以后,關于滑動變阻器的使用教學便水到渠成．教學活動的構思充分體現偉大教育家陶行知先生提出的“教學做合一”的教育理念．

陶行知;教學做合一;滑動變阻器

1 問題的提出

圖1

2014年10月,有幸在成都參加了第11屆全國中學物理青年教師教學大賽活動,其中的一節關于“變阻器”的教學,其教學設計和構思讓我們大開眼界,收獲頗多．“變阻器”為蘇科版9年級上冊第14章第2節的教學內容,教材首先通過“用鉛筆芯改變電路中的電流”這個活動,讓學生知道,改變接入電路的鉛筆芯的長度,可以改變接入電路中的電阻,達到改變電流的目的,從而直接引入滑動變阻器．接著在“學習使用滑動變阻器”這個環節中,首先出示滑動變阻器實物,讓學生觀察其結構和了解各部分名稱,并根據圖1所示的滑動變阻器示意圖思考討論問題: (1) 滑動變阻器共有4個接線柱,如果只選擇其中兩個接入電路,可能有哪幾種接法?(2) 如果將滑動變阻器A、D兩個接線柱接入電路,電流將流過滑動變阻器的哪些部分?向左(或向右)移動滑片P時,滑動變阻器接入電路的電阻將怎樣改變?為什么?電路中的電流將怎樣改?(3) 若另選兩個接線柱將滑動變阻器接入電路,情況又會怎樣?最后根據實驗,得出結論,總結出滑動變阻器的使用方法．個人覺得這樣的教學和探究過程對于學生而言,是遠遠不夠的．在平時的實踐中也發現,學生這樣學完了之后,雖然會用滑動變阻器,也會解決相關的習題,但對于其結構到底是怎么回事,內心還是存在許多的疑惑或者不確定．根據專家的理論,這樣剝奪了學生感受和參與學習過程的權利,沒有注重學生對知識的構建過程,忽視了學生的認知規律,缺乏對學生思維能力的培養,違背了陶行知先生的“教學做合一”的理念．而本節課的教學設計能在多處體現“教學做合一”的思想,能注重知識的構建過程,讓學生實現“做中學”．

2 教學流程設計

本節課教學設計相對于傳統的變阻器教學,最大的亮點是把核心和重點轉移到了滑動變阻器的結構教學上,通過逐漸改進“自制滑動變阻器”活動,實現了“教學做合一”．教師首先展示興趣小組自制的簡易風速測量儀引入課題,激發學生的興趣和思考,把學生帶入學習的情境中．接著安排學生活動:嘗試用鉛筆芯改變小燈泡的亮度;在此基礎上組織學生討論用鉛筆芯變阻的缺點,以及如何改進;接著,安排學生二人一組,用PVC管、無漆電阻絲、漆包電阻絲、鱷魚夾、小刀等制作一個簡易變阻器,在制作中,通過教師的引導對所制作的變阻器逐步改進,最終完成制作,并嘗試著用它改變小燈泡的亮度;制作完成后,通過小組展示和交流,歸納出簡易變阻器的結構、原理和接法以及使用中存在的缺點;最后,出示實驗室的滑動變阻器,請學生對照自制變阻器探索其接法,并進行交流總結.為了刺激學生的視覺感官,教師此時還利用LED燈自制了一個滑動變阻器模型,形象直觀地讓學生感受和理解滑動變阻器的使用．最后,讓學生利用滑動變阻器來改變小電動機的轉速,達到鞏固的目的,讓學生獲得成功的體驗．整節課以“鉛筆芯變阻器”為物理模型,通過“自制簡易變阻器”這一手腦并用的實踐活動,讓學生在做中學,做中悟,自主發現“滑動變阻器的結構、原理和使用方法”．利用制作簡易變阻器的實踐活動,搭建起從鉛筆芯變阻器到實驗室滑動變阻器的思維橋梁,實現了“教學做合一”．

3 亮點分析與思考

3.1 “黑箱”法引入課題，創設學習情境

“黑箱”是指內部結構和機制不清楚的系統,可以通過輸入某種信息,從獲得的輸出信息中推斷該系統的可能結構模式和機制．這種研究方法就稱之為“黑箱方法”．利用它創造的神秘感可以喚起學生的高度注意和積極思維,同時可以使學生得到科學方法的訓練．一堂好的物理課,必須有一個好的開端,要有一個好的開端,就必須有一個好的引入,使學生進入到教師所創設的物理情境當中,激發學生學習興趣和愿望,明確學習目的．一般情況下,我們在進行本課教學時往往都是用調光燈來引入,而本節課教師課前精心自制了一個簡易風速測量儀來引入課題,立即喚起了學生的好奇心,在短暫的好奇過后,學生一定會對此產生更多的思考或猜想,并且能通過教師演示風速測量儀輸出的信息結合已有的知識對本節課的大概內容有所猜測和判斷.這樣的課堂引入從多方面都體現出與眾不同的精彩．與本節課相比,我們平時的引入就顯得很平淡,不能達到眼前一亮,抓住學生思維的目的．

3.2 找準重點，突破教材，教學做合一

在我們平時的教學中,通常都是按照教材的方法,在學生完成“鉛筆芯滑動變阻器調光燈”的活動后,直接出示實驗室的滑動變阻器,讓學生通過觀察變阻器的結構,總結變阻原理和使用方法,而忽視了“從鉛筆芯變阻”到制作“成品滑動變阻器”中間的思維過程,將這一設計過程簡單略去,然后通過教師的講解和介紹讓學生知道,瓷筒上繞的是涂有絕緣漆的電阻絲,怎么讓滑片與電阻絲保持接觸呢?將與滑片相接觸的部分的絕緣漆刮去……這樣的告知看似提高了課堂教學的效率,其實對于學生而言,這樣的教學無異于沒教,學生只是單純地機械地記住了教師所說的內容,實際上對滑動變阻器到底怎么回事只是一知半解.這樣的教學實際上已經剝奪了學生創新思維的權利．滑動變阻器的設計過程并不復雜,但卻頗為巧妙,從“鉛筆芯變阻”到設計制作一個滑動變阻器的過程,正是對學生進行創造性思維訓練的良好載體,也是讓學生真正理解滑動變阻器結構和工作原理的有效途徑.在教學中,我們有時需要一種“慢的教學”,需要一種拒絕速成的態度,要摒棄那種試圖將一切復雜的過程“簡單化”后直接教給學生的教學方式,要堅持注重知識的構建過程．

其實,本課的教學重點是滑動變阻器的原理和使用方法,難點是滑動變阻器的使用方法.可是,要掌握滑動變阻器的正確使用方法,能準確判斷出滑片移動時變阻器阻值變化情況,必須以對滑動變阻器結構有準確而深刻的了解為基礎．包括:在電路中滑動變阻器的電路符號為什么只有3個接線柱,而實物元件卻有4個接線柱,這些難點的突破都取決于對滑動變阻器構造的真正理解.

本節課中,教師找準重點,突破教材,通過啟發引導,以學生自己“制作一個簡易滑動變阻器”的項目任務為載體,寓滑動變阻器的構造,原理和使用方法的學習于學生自主制作、合作交流的項目學習過程中．由鉛筆芯變阻器開始改進,通過問題的層層推進,逐步改善自制的變阻器．教師提問:鉛筆芯變阻器的缺點是容易斷,變化范圍小，如何改進?學生想到用電阻絲．電阻絲太長怎么辦?學生回答:纏繞起來．由此制作了第一個粗糙的變阻器,如圖2．怎樣在有限的瓷筒上讓測量范圍更大?緊密纏繞．如此制作了第二個變阻器,如圖3.可問題又來了,這樣做電流就會橫向直接流過電阻絲,反而讓測量范圍變小了,怎么辦?學生回答:用涂上絕緣漆的電阻絲．于是第三個變阻器出生了,如圖4.這樣可以了嗎?有學生提問:有了絕緣漆滑片怎么與電阻絲相通啊?學生回答:把與滑片相連部分的絕緣漆刮去．制作出了第四個變阻器,如圖5．當學生制作出了自己的滑動變阻器,看到它能和實驗室的儀器一樣調節小燈泡的亮度,他們的心情是愉快的,精神受到了莫大的鼓舞．最重要的是,通過這樣的一個知識的構建過程,讓學生和教師實現了教學做合一,讓學生有機會經歷一次科學家那樣的創造思維過程,也是讓學生真正理解滑動變阻器工作原理的有效途徑.經過這樣的活動過程,學生對變阻器結構非常清楚,對于滑動變阻器的使用方法已經不再是他們理解的難點,所謂的教學難點自然是不攻自破了．

圖2

圖3

圖4

圖5

3.3 教學設計前后連貫，思維嚴密

如果我們去細細品味本節課,我們會覺得它如一首耐人尋味的歌曲,自始至終竟是如此的流暢,每到一處總讓人覺得是水到渠成,自然流淌．如在學生嘗試用鉛筆芯改變小燈泡的亮度活動后,組織學生討論用鉛筆芯變阻的缺點,討論了缺點,自然就對癥下藥,改進——用電阻絲,電阻絲太長怎么辦?學生想到纏繞．緊密纏繞會造成什么結果?怎么辦?涂絕緣漆．涂了絕緣漆怎么與滑片相連?刮去表面絕緣漆……,通過這個環節我們看出教師的縝密的思維邏輯,這樣的課堂必然培養出學生的邏輯思維能力．

3.4 用心準備，出新出趣

要想上好一節出新出趣的物理課,不怕吃苦用心準備是首要的．在教學過程中,我們應充分利用演示實驗創設一個有聲、有色、有直觀感的教學情境,使學生在愉快的情境下,充分發揮自己的分析思維能力,把實驗獲得的感性認識歸納、綜合為理性知識,完成認識過程中的飛躍,達到主觀和客觀的和諧統一．本節課有多處充分體現教師的精心備課,并在教師的精心準備下讓學生大開眼界,激發了學生學習物理的興趣,充分調動學習的積極性．如在引入課題時,教師自制了風力測速儀,一下子使學生進入到教師所創設的物理情境當中,激發學生學習興趣和愿望．在學習滑動變阻器的結構時,教師不是按部就班地讓學生對照實物圖去了解性地知道變阻器各個組成部分的名稱,而是精心設計了“自制滑動變阻器”模型的活動,通過活動讓學生在做中學.這樣的設計教師雖然累點,但對學生而言卻是一種難得的體驗,永生難忘．又如在學習滑動變阻器的使用時,為了讓學生形象直觀地理解滑動變阻器的原理和使用方法,教師精心準備了一個滑動變阻器模型．準備了兩根PVC塑料管,塑料支架兩個、滑片,LED燈帶、焊錫、金屬片、電源適配器等,制成了如圖6、7所示的模型．電源適配器可以讓該模型直接使用家庭電路電壓．演示時LED燈亮的部分表示接入的電阻,調節滑片,學生非常直觀地看出電阻的變化情況,并且還能通過燈的亮度感知電流的變化情況,可謂一舉兩得．最重要的是這個模型把本節課的學習帶入了一個高潮,喚起了學生沉睡的思維,讓學生覺得驚訝、驚喜,這樣的設計可以說會讓學生終生難忘,興趣盎然．

圖6

圖7

1 陶行知.〈教學做合一〉陶行知全集[M].長沙： 湖南教育出版社，1985.

2 邢紅軍.論物理教育中的直觀性與學生形象思維能力的培養[J].教育研究，1993(9):54-56.

2016-12-27)