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        淺談通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)突破電學(xué)難題

        2012-04-29 06:07:40李春梅
        物理教學(xué)探討 2012年1期
        關(guān)鍵詞:電壓表電流表燈泡

        李春梅

        摘要:本文通過(guò)幾則用演示實(shí)驗(yàn)突破電學(xué)難題的案例,討論了在日常教學(xué)中教師應(yīng)如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知圖式的拓展和完善。

        關(guān)鍵詞:演示實(shí)驗(yàn);認(rèn)知圖式

        中圖分類號(hào):G633.7

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1003-6148(2012)1(S)-0029-3

        皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識(shí)論認(rèn)為認(rèn)識(shí)的發(fā)生起源于活動(dòng),在活動(dòng)的基礎(chǔ)上建立起認(rèn)知的圖式,然后用已有的圖式去認(rèn)識(shí)事物。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家赤瑞特拉(Treicher)在研究人的各種感官與學(xué)習(xí)的關(guān)系時(shí)就曾得出結(jié)論:人類獲取的信息83%來(lái)自視覺(jué),11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué),這兩個(gè)加起來(lái)就有94%。

        物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn),能使學(xué)生以極大的熱情投入到學(xué)習(xí)中,對(duì)復(fù)雜的物理概念有深入的理解,排除思維定勢(shì),突破難題,同時(shí)引起物理現(xiàn)象中本質(zhì)和非本質(zhì)的矛盾沖突,使學(xué)生能透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。因此一定要為學(xué)生提供更多的視覺(jué)信息,創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,實(shí)施啟發(fā)式教學(xué),才能使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)有更深入的理解。下面以幾例電學(xué)問(wèn)題為例。

        1燈泡的亮度由實(shí)際功率決定的問(wèn)題

        學(xué)生對(duì)于“燈泡的亮度由實(shí)際功率決定”這一問(wèn)題始終迷惑不解,很可能教師這節(jié)課費(fèi)了很大的功夫講解,到了下節(jié)課學(xué)生還是會(huì)犯同樣的錯(cuò)誤。一個(gè)典型的例子就是一盞“220V、25W”的電燈和一盞“220V、60W”的電燈并聯(lián)在照明電路里時(shí),哪盞燈亮?學(xué)生能正確回答出“220V、60W”亮。而如果再問(wèn)一盞“220V、25W”的電燈和一盞“220V、60W”的燈串聯(lián)在照明電路里時(shí),哪盞燈亮?學(xué)生誤認(rèn)為仍然是“220V、60W”的電燈亮。學(xué)生始終認(rèn)為額定功率越大的用電器,實(shí)際功率也一定越大。

        經(jīng)過(guò)對(duì)自己教學(xué)實(shí)踐的反思,筆者干脆請(qǐng)實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備“220V、25W”和“220V、60W”的燈泡各兩只。并在燈泡附近貼一張用較大的字體寫(xiě)有燈泡功率字樣的紙,讓全班同學(xué)都能始終看到燈泡的功率。將兩燈分別串聯(lián)和并聯(lián)到兩塊不同的演示板上,而且能夠讓學(xué)生從演示板后看清楚兩燈的連接情況。講此問(wèn)題之前先讓學(xué)生復(fù)習(xí)判斷兩燈連接方式的方法:取掉其中一只燈,看另一燈的亮暗情況。然后筆者將兩塊演示板分別插上電源,結(jié)果發(fā)現(xiàn)串聯(lián)時(shí)“220V、25W”燈還更亮,而“220V、60W”的燈只發(fā)出微弱的光,學(xué)生對(duì)此現(xiàn)象感到很意外印象也很深刻。最后再引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算得出結(jié)論:額定功率相同的用電器串聯(lián)時(shí),額定功率越小的實(shí)際功率反而越大。

        2交換電表位置的問(wèn)題

        例如圖1所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后,發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),兩燈都正常發(fā)光若交換電流表和電壓表的位置,則()

        A電壓表和電流表的示數(shù)都為零

        B電壓表示數(shù)為零,電流表有示數(shù)

        C電流表示數(shù)為零,電壓表有示數(shù)且接近電源電壓

        D電壓表和電流表都有示數(shù)

        分析很多學(xué)生由于對(duì)“電壓表相當(dāng)于開(kāi)路,電流表相當(dāng)于短路”不能正確理解,因此不能正確解答此題。若通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生很直觀的看到“交換電流表和電壓表的位置后,兩燈都熄滅了,且電流表示數(shù)為零,電壓表有示數(shù)并接近電源電壓”這一現(xiàn)象,學(xué)生必定會(huì)很詫異。此時(shí),教師再?gòu)睦碚撋线M(jìn)行分析,學(xué)生必定會(huì)理解得很到位,以后再遇到類似的問(wèn)題時(shí)必定能迎刃而解,從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效遷移。

        3判斷電路故障的問(wèn)題

        例如圖2所示,閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),燈泡L1、L2都不亮。為了檢查電路故障,用一段導(dǎo)線的兩端接觸a、6兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮;接觸b、c兩點(diǎn)時(shí),兩燈也不亮;接觸c、d兩點(diǎn)時(shí),兩燈都亮。則()

        A燈L1斷路

        B燈L2斷路

        C燈L2短路

        D開(kāi)關(guān)S斷路

        此題若先讓學(xué)生思考、討論,再通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察現(xiàn)象即可得出結(jié)論應(yīng)選D。再教給學(xué)生在沒(méi)有條件做演示實(shí)驗(yàn)的情況下的分析方法,學(xué)生的印象會(huì)很深刻,而且理解也會(huì)更到位。此處教師還可以將此演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些拓展。

        引申一:將導(dǎo)線換成電流表接在a、b兩點(diǎn)時(shí),也能觀察到兩燈都不亮,且電流表示數(shù)為零;接觸b、c兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮,且電流表示數(shù)也為零;接觸c、d兩點(diǎn)時(shí),兩燈都亮,且電流表有示數(shù)。電路故障仍然選D。

        引申二:將導(dǎo)線換成電壓表接在a、b兩點(diǎn)時(shí),也能觀察到兩燈都不亮,且電壓表示數(shù)為零;接觸b、c兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮,且電壓表示數(shù)也為零;接觸c、d兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮,但電壓表有示數(shù)且為電源電壓。電路故障仍然選D。

        4判斷電壓表示數(shù)的問(wèn)題

        例如圖3所示的電路中,電源電壓為6V,L1的電阻為R1,L2的電阻為R2,R1=2R2,電壓表示數(shù)為()

        A2V

        B4V

        C6V

        D8V

        分析此題在講解時(shí)若只是畫(huà)圖在黑板或屏幕上講解,學(xué)生同樣不能真正的理解。因?yàn)閷W(xué)生有三種錯(cuò)誤理解:大部分學(xué)生都認(rèn)為電壓表測(cè)的是電源和L2的電壓之和,還有一種認(rèn)為電壓表測(cè)的是L2的電壓,甚至還有同學(xué)認(rèn)為電壓表測(cè)的是電源電壓。若能先讓學(xué)生思考,讓不同意見(jiàn)的學(xué)生發(fā)表自己的看法,引發(fā)矛盾,再根據(jù)電路圖連接演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖,與同學(xué)一起討論得出此電路是串聯(lián)電路。再閉合開(kāi)關(guān),根據(jù)現(xiàn)象得出答案應(yīng)該為B,最后再用分壓原理與學(xué)生一起討論得出同樣的答案。通過(guò)這樣的演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生先有了感性認(rèn)識(shí),再用理論知識(shí)去解答,學(xué)生的記憶和理解的效果會(huì)更好。以后在遇到類似的問(wèn)題時(shí),有了先前從事類似活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)便可以產(chǎn)生頓悟。

        知識(shí)作為一種存在,在一種情形中被建構(gòu)出來(lái),可以運(yùn)用于其他情景中。因此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)該多設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生有更多的視覺(jué)信息,從而加深記憶并達(dá)到對(duì)知識(shí)的深入理解。實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的正確遷移。

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