可視化在初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)中的嘗試

馮春超

摘 要：本文突破傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)中，教師“就題論題”的單一講解模式，通過將“平面實(shí)驗(yàn)立體化，電表讀數(shù)放大化，實(shí)驗(yàn)操作具體化”的方式，將題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象和解決措施清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)有了更加深入的認(rèn)識(shí)和理解。

關(guān)鍵詞：立體化；具體化；可視化

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）1-0034-2

筆者于2014年5月上了一次初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)公開課，也正是這樣的一次機(jī)會(huì)，使得我們能夠靜下心來進(jìn)一步思考，如何通過復(fù)習(xí)架構(gòu)起學(xué)生對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的整體認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)處理及故障分析的理解。

初中物理中有3個(gè)主要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，即探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，伏安法測(cè)電阻和測(cè)定小燈泡的電功率。3個(gè)實(shí)驗(yàn)既有聯(lián)系又有區(qū)別，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有學(xué)生不易理解的具體的操作或故障分析。

針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)時(shí)筆者采用了不同以往的電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)模式，不再讓學(xué)生“就題論題”，就現(xiàn)象分析原因。我們認(rèn)為，沒有直觀的觀察，學(xué)生的感受是不深刻的。所以，將實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了改進(jìn)，并搬到了復(fù)習(xí)課的課堂上，試圖借助實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生有更直接的體驗(yàn)，明晰下一步實(shí)驗(yàn)操作，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。

從效果來看，這種可視化的嘗試是非常有效的。接下來，將從以下幾方面與大家分享：

【課前準(zhǔn)備】 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

圖1左側(cè)是傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材，右側(cè)是改進(jìn)后的演示器材。后者將平面實(shí)驗(yàn)立體化，將微小實(shí)驗(yàn)放大化，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)器材的可視化，使學(xué)生能夠清晰地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)操作。

【課堂實(shí)施】

第一、 實(shí)驗(yàn)操作類

題目1 在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小花設(shè)計(jì)了圖2所示的電路圖。

（1）按電路圖連接好電路，開關(guān)閉合后，她發(fā)現(xiàn)電壓表如圖3所示，原因是： ；

（2）排除故障后，小花先在電路的a、b間接入5 Ω的電阻，移動(dòng)變阻器的滑片，讀出電壓表與電流表的示數(shù)；記錄數(shù)據(jù)后斷開開關(guān)，改用10 Ω的電阻替換5 Ω的電阻，閉合開關(guān)，她觀察電壓表，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù) （填“變大”“變小”或“不變”），她應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向 （填“左”或“右”）移，使電壓表示數(shù)為_________，讀取電流值。

分析 本實(shí)驗(yàn)中，在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電阻兩端的電壓不變，這點(diǎn)往往是學(xué)生容易忽視的。即使注意到這一點(diǎn)，也往往不大清楚接入不同電阻時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，接下來該如何操作？這一問題通過圖4中的實(shí)驗(yàn)器材可以很直觀地觀察到，并且可以通過演示，讓學(xué)生明確接下來該如何操作。然后，老師在這時(shí)結(jié)合串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，可以讓學(xué)生知道為什么會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象，一箭三雕。

第二、 故障分析類

題目2 在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度隨它兩端電壓的增大而變亮。突然，小燈泡熄滅，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，且接近電源電壓，則故障原因可能是燈泡

______（填“短路”或“斷路”）。

分析 學(xué)生對(duì)于電路是短路還是斷路的判斷，往往是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。此處，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，利用該演示板進(jìn)行演示。如果是短路，老師可用一根導(dǎo)線直接接在燈泡的兩端，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)觀察到，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，不符合題意；如果是斷路，老師可以將燈泡取掉，學(xué)生會(huì)觀察到如題描述的現(xiàn)象，則證明斷路是正確的。然后，老師再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這兩種現(xiàn)象從理論上進(jìn)行分析和歸類，可以加深學(xué)生對(duì)這兩種故障的認(rèn)識(shí)。

題目3 某同學(xué)在做“測(cè)定小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)中，連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P的過程中發(fā)現(xiàn)，燈泡變亮?xí)r，電壓表示數(shù)反而減小，燈泡變暗時(shí)，電壓表示數(shù)反而增大。經(jīng)檢查所用器材均完好。

（1） 你認(rèn)為圖5中與上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符的電路圖是________________。

分析 可以讓學(xué)生利用圖4中相關(guān)器材連接如圖5（b）所示的情況，學(xué)生便可清晰直觀地觀察到燈泡變暗。但是電壓表示數(shù)變大，再連圖5（a）所示的情況，讓學(xué)生進(jìn)行觀察對(duì)比。在此實(shí)踐操作過程中，既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，又加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解。

因初三的老師與學(xué)生面臨中考的升學(xué)壓力，而學(xué)生的素質(zhì)又是參差不齊的，筆者任教的是一個(gè)基礎(chǔ)層的班級(jí)。從電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)效果來看，將實(shí)驗(yàn)器材立體化、放大化，將現(xiàn)象、操作具體化，對(duì)于基礎(chǔ)層的學(xué)生加深對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解是非常有幫助的。

通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于3個(gè)經(jīng)典的電學(xué)實(shí)驗(yàn)有了清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作和故障分析有了獨(dú)立的思考和解決實(shí)際問題的能力。對(duì)于“探究電流與電阻關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，“如何保持電壓不變”這一難點(diǎn)，通過這種在題目講解過程中，借用實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作放大化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象、操作可視化的方式，得到了很好的突破。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的情況，如電壓表沒有與待測(cè)電阻并聯(lián)而導(dǎo)致出現(xiàn)燈泡變亮而電壓表示數(shù)變小，借助該實(shí)驗(yàn)器材也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)象與操作的可視化，大大減輕學(xué)生的理解負(fù)擔(dān)，使得學(xué)生將理論與現(xiàn)象很好地結(jié)合起來，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)及其操作的理解。

可視化在電學(xué)實(shí)驗(yàn)二輪復(fù)習(xí)中的嘗試效果是非常顯著。當(dāng)然，如果在講臺(tái)上操作結(jié)束，讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)現(xiàn)象和操作的理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

（欄目編輯 李富強(qiáng)）