張娟娟　任新成

摘 要：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輕視對(duì)學(xué)生邏輯思維、發(fā)明創(chuàng)造的引導(dǎo)。針對(duì)以上現(xiàn)象，文章以“滑動(dòng)變阻器”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，論述實(shí)驗(yàn)探究作為物理核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)、科學(xué)探究能力培養(yǎng)的重要性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究;滑動(dòng)變阻器;教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)用具

自制滑動(dòng)變阻器（由電源、開(kāi)關(guān)、電燈、夾子、導(dǎo)線、電阻線等制成）、磁筒、金屬圓環(huán)、金屬棒等。

二、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)重、難點(diǎn)分析

1.教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：體驗(yàn)滑動(dòng)變阻器的設(shè)計(jì)過(guò)程，理解滑動(dòng)變阻器的原理。過(guò)程與方法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究掌握滑動(dòng)變阻器的設(shè)計(jì)原理。情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)

重點(diǎn)：滑動(dòng)變阻器的原理;難點(diǎn)：滑動(dòng)變阻器的設(shè)計(jì)。

三、實(shí)驗(yàn)探究型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)情境、激趣設(shè)疑

師：大家來(lái)觀察這個(gè)舞臺(tái)，電源電壓一定時(shí)，舞臺(tái)上的燈光能夠由暗變亮，也能由亮變暗。同學(xué)們思考一下，燈光的亮度為什么會(huì)改變？

環(huán)節(jié)2：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

師：燈光的亮度為什么會(huì)改變呢？

生：電源電壓一定，而亮度逐漸變化，應(yīng)該是電阻發(fā)生了變化。

師：那我們一起來(lái)回憶一下，決定電阻大小的因素有哪些？

生：決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積，還跟溫度有關(guān)。

師：那么現(xiàn)在請(qǐng)大家看一個(gè)實(shí)驗(yàn)（如圖1），這是一個(gè)由電源、開(kāi)關(guān)、電燈、夾子（連接可移動(dòng)夾子的導(dǎo)線太短，換為長(zhǎng)的，才能使夾子從最右端移到最左端，保證看得到電燈的亮度有微小的變化及電阻線組成的串聯(lián)電路，合上開(kāi)關(guān)，電燈亮了。

師：思考一下，如果不改變電壓，如何改變電燈的亮度呢？如果可以改變電阻，如何改變呢？

生：移動(dòng)夾子可以改變電阻，因?yàn)橐苿?dòng)夾子時(shí)改變的是長(zhǎng)度。

師：好的，那我們一起來(lái)分析一下（如圖2）：當(dāng)夾子夾在B點(diǎn)時(shí)，我用紅線將電流通過(guò)的路徑畫(huà)出來(lái)，這時(shí)電阻線接入電路中的長(zhǎng)度是AB段。當(dāng)夾子移到C點(diǎn)時(shí)，我們也用紅線將電流通過(guò)的路徑畫(huà)出來(lái)，這時(shí)電阻線接入電路中的長(zhǎng)度是AC段。所以，夾子移動(dòng)的過(guò)程中逐漸改變了接入電路的電阻線的長(zhǎng)度，而不是整個(gè)電阻線的長(zhǎng)度。

環(huán)節(jié)3：實(shí)驗(yàn)探究、得出結(jié)論

師：由剛才的實(shí)驗(yàn)看出，夾子、電阻線就能制成簡(jiǎn)單的變阻器?？墒钱?dāng)我將夾子從電阻線的一端移到另一端時(shí)，大家說(shuō)電燈亮度的變化明顯嗎？

生：不明顯，因?yàn)樽冏杵鞯淖柚底兓秶×恕?/p>

師：阻值變化范圍太小，實(shí)用價(jià)值就會(huì)很低，那如何改裝會(huì)提高實(shí)用價(jià)值呢？對(duì)，可以將電阻線的長(zhǎng)度繼續(xù)加長(zhǎng)。當(dāng)它足夠長(zhǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題呢？

生：移動(dòng)夾子時(shí)不方便。

師：那么既要保持電阻線的長(zhǎng)度，又要使操作方便，該怎么辦呢？

生：把電阻線纏繞起來(lái)。

師：很好！一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要把電阻線纏在絕緣的瓷筒上，而不是金屬圓筒上（實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線可以拿一根鋁線，并且是裸露的）。現(xiàn)在我們來(lái)試試看，我將電阻線繞在磁筒上，繞完后，電阻線兩端該怎么辦呢？

生：應(yīng)該用金屬圓環(huán)分別將兩端固定。

師：是的，為了方便接線，在電阻線一端接上一個(gè)接線柱，這叫下接線柱。由于電阻線裸露且很長(zhǎng)，要將它繞在很短的瓷筒上，需要繞得很密，這樣又會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題呢？相鄰的線圈緊挨在一起了，電流就不再是沿電阻線一圈一圈地流，而是沿著線圈表面直接通過(guò)，發(fā)生短路，接入電路的電阻線長(zhǎng)度反而變短。那么要想在線圈緊挨的情況下不發(fā)生短路，該怎么辦呢？

生：可以先在電阻線的表面涂上絕緣漆，再將它繞在瓷筒上。

師：非常好！這個(gè)問(wèn)題解決之后，同學(xué)們?cè)賮?lái)研究夾子該如何安裝，能不能再用手抓著夾子移動(dòng)呢？

生：不能，因?yàn)橐坏┓砰_(kāi)手，夾子就會(huì)掉下去，必須用支架把它架起來(lái)。

師：大家請(qǐng)看，我們通常用一根金屬棒穿過(guò)夾子，接著用兩個(gè)支架把金屬棒和圓筒架起來(lái)，這樣夾子就可以在線圈上自由移動(dòng)了，不但不會(huì)掉下來(lái)，還可以始終與線圈接觸。為了接線的方便，我們?cè)诮饘侔舻倪@一端也裝上一個(gè)接線柱，稱(chēng)為上接線柱，把改裝后的夾子叫滑片，大家想想看現(xiàn)在這個(gè)裝置可以使用了嗎？

生：不可以，因?yàn)榫€圈表面絕緣，滑片與線圈不導(dǎo)通，導(dǎo)致斷路。

師：那么這個(gè)問(wèn)題該怎么解決呢？給大家一個(gè)提示，我們可以把線圈表面的絕緣漆刮掉。

生：把線圈與滑片接觸部分的絕緣漆刮掉。

師：很好，可是刮漆后，線圈會(huì)不會(huì)短路呢？我們將刮漆的部分線圈放大（如圖3），發(fā)現(xiàn)相鄰的兩線圈還是相互絕緣的?，F(xiàn)在我們將這個(gè)裝置接入剛才的電路中，移動(dòng)滑片，燈泡的亮度果然發(fā)生了明顯的變化[1]。

師：大家共同把電阻線和夾子成功地改裝成一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的變阻器了。這就是滑動(dòng)變阻器！

四、教學(xué)反思

實(shí)驗(yàn)探究型課堂中，教師有必要引導(dǎo)學(xué)生一步步地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，逐步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，從而激發(fā)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的動(dòng)力，提升學(xué)生理論分析和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)態(tài)度。否則，探究式教學(xué)就會(huì)變?yōu)楣噍斒浇虒W(xué)，讓學(xué)生無(wú)法真正體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的快樂(lè)[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]郇兆鵬.自制變阻器模型實(shí)現(xiàn)教學(xué)做合一——例談全國(guó)青年教師優(yōu)課大賽一等獎(jiǎng)“變阻器”教學(xué)[J].物理教師，2017（8）：33-34.

[2]李雪林.物理教學(xué)要體現(xiàn)科學(xué)探究的本質(zhì)[J].物理教師，2016（12）：10-11.

作者簡(jiǎn)介：張娟娟（1995—），女，延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院17級(jí)課程與教學(xué)論專(zhuān)業(yè)碩士在讀;

任新成，男，延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院教授，研究生導(dǎo)師。