在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題 享受創(chuàng)造的愉悅

鐘潔琪

摘? ?要：文章為“導(dǎo)體對電流的阻礙作用2”的教學(xué)設(shè)計，通過營造自主探究、創(chuàng)造的課堂環(huán)境，在任務(wù)、問題、驅(qū)動中讓學(xué)生以分組或獨立完成任務(wù)的方式，體驗滑動變阻器從無到有的形成過程。過程中著意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，鍛煉動手能力和合作能力。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，最終解決問題，并在思考過程中獲得成就感。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)體;電流;阻礙作用;滑動變阻器

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）4-0067-3

1? ? 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計理念

本課的教學(xué)設(shè)計充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。教學(xué)目的從讓學(xué)生簡單地認(rèn)識使用一種電學(xué)器材，轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并獲得能力的發(fā)展。通過問題設(shè)計與情境創(chuàng)設(shè)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，最大化地促進(jìn)學(xué)生對物理問題的積極思考。從最開始的如何改變電阻;繼而在師生的共同努力下“滑動變阻器”初現(xiàn)雛形;而后又通過對比、借鑒、思考進(jìn)行改良;最終實現(xiàn)從課堂走進(jìn)生活中的種種運用。在過程中引導(dǎo)學(xué)生層層思考—創(chuàng)造—反思—再創(chuàng)造。

2? ? 教學(xué)目標(biāo)

2.1? ? 知識與技能

知道滑動變阻器的原理、作用、構(gòu)造和連入電路的正確接法;知道滑動變阻器上所標(biāo)規(guī)格的含義;會根據(jù)滑動變阻器滑片的移動方向，判斷電阻的變化和電路中電流的變化。

2.2? ? 過程與方法

通過實驗了解滑動變阻器的作用和原理。通過學(xué)生小組實驗，體驗科學(xué)探究的方法，提高實驗?zāi)芰?、合作探究能力、分析概括能力，學(xué)會使用儀器。

2.3? ? 情感、態(tài)度與價值觀

通過動手實驗，讓學(xué)生養(yǎng)成探究學(xué)習(xí)的習(xí)慣和實事求是的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和團結(jié)協(xié)作的精神。通過自制滑動變阻器的過程，激發(fā)學(xué)生運用所學(xué)知識解釋變阻器改變電阻的原理。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對科學(xué)的求知欲望。

3? ? 教學(xué)過程

3.1? ? 引入課題進(jìn)行實驗

師：和老師隨行而來的還有旁邊這個小家伙，讓它來跟大家打個招呼吧！同時搖動荷葉。同學(xué)們，你們看到了什么？聽到了什么？

生：音量的變化，亮度的變化。

師：本質(zhì)是什么的變化呢？

生：電流的變化。

師：同學(xué)們能改變電路中的電流嗎？現(xiàn)在老師給大家準(zhǔn)備了一根鉛筆芯，請同學(xué)們自己動手，嘗試將鉛筆芯連入電路，嘗試改變小燈泡的亮度，現(xiàn)在開始完成任務(wù)吧！

學(xué)生活動：將鉛筆芯連入電路，移動鱷魚夾，改變接入電路鉛筆芯的長度，燈泡亮度發(fā)生了變化。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生在一開始被教師創(chuàng)設(shè)的情境所吸引，也為最后的揭秘做好鋪墊。 將電流的變化可視化（亮度的變化），為了解變阻器的原理打好基礎(chǔ)。

師：同學(xué)們完成了任務(wù)，我想請一組同學(xué)展示一下他們的設(shè)計。

學(xué)生活動：上臺展示，并介紹。

師：你們是如何將鉛筆芯連入電路的？

生：用夾子夾住。

師：如何操作改變燈泡的亮度的？

生：夾子在鉛筆芯上滑動。

師：非常好，這就是一個可調(diào)亮度的燈啦！

設(shè)計意圖：鉛筆芯屬于導(dǎo)體，電阻大小與導(dǎo)體長度有關(guān)，這些內(nèi)容是學(xué)生已經(jīng)掌握的。最簡單改變電阻的方式是改變接入電路中導(dǎo)體的長度，學(xué)生只有在動手嘗試過程中才容易發(fā)現(xiàn)。調(diào)動學(xué)生參與的積極性，也為后來完成滑動變阻器的制作打好基礎(chǔ)。

3.2? ? 分析實驗原理，引出滑動變阻器

師：看完了這組同學(xué)的展示，請同學(xué)們思考，燈泡亮度的變化實際是流經(jīng)燈泡的什么發(fā)生了變化？

生：電流的變化。

師：電流為什么會發(fā)生變化呢？

生：接入電路的電阻發(fā)生了變化。

師：其實這就是今天要學(xué)習(xí)的變阻器的雛形（板書題目：變阻器），又因為我們是通過滑動改變電阻的，所以又把它稱為——“滑動變阻器”。這款我們叫它為“滑動變阻器1.0”。

師：同學(xué)們上節(jié)課學(xué)習(xí)了電阻，我們的設(shè)計是通過改變哪個因素從而改變電阻大小的呢？

生：接入電路中導(dǎo)體的長度。

師：是的，這就是滑動變阻器的原理（板書）。

設(shè)計意圖：

雖然在上一環(huán)節(jié)學(xué)生已經(jīng)實現(xiàn)了燈泡亮度的調(diào)節(jié)，但是在展示后強調(diào)“連入鉛筆芯長度發(fā)生變化帶來連入電阻變化”是有必要的。從“變阻器”到“滑動變阻器”，名稱及原理也是從實驗中自然而然得到的。

3.3? ? 放大版滑動變阻器，引出電阻絲過長問題

師：老師說它是雛形，我們來看看它的不足之處。比如它不夠長，電阻較小，變化范圍也不大。所以老師帶來了“滑動變阻器2.0”。同學(xué)們看看頭頂（引導(dǎo)學(xué)生看向天花板，橫跨教室的電阻絲），老師將電動機帶動的風(fēng)車連入電路，一端固定，另一端交到同學(xué)手上。同學(xué)們試著傳遞導(dǎo)線，隨著接入電阻的改變，觀察風(fēng)車的轉(zhuǎn)速有什么變化。

學(xué)生活動：導(dǎo)線在學(xué)生手中不斷傳遞穿過整個教室，學(xué)生一邊傳遞一邊觀察風(fēng)車。

生：越轉(zhuǎn)越快！

師：如果我安裝的不是風(fēng)車而是扇葉，這就是一個——？

生：變速風(fēng)扇！

師：如果安裝的是車輪，這就是一個——？

生：變速獨輪車！如果安裝一個熨斗這就是一個生活中常見的變溫熨斗。（學(xué)生氣氛活躍）

師：但是同學(xué)們有沒有覺得這有點不方便？比如我變化一個溫度，得橫穿一間教室。怎么解決這個問題呢？

設(shè)計意圖：出其不意地將鉛筆芯實驗放大成在教室半空中橫穿的電阻線。給學(xué)生以視覺驚喜，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中變阻器無處不在。這一刻發(fā)現(xiàn)它們所有的原理，讓學(xué)生獲得成就感。放大器材的同時也放大了設(shè)計的缺點。幽默地說出這個變阻器的不足，自然而然地讓學(xué)生想要思考如何優(yōu)化它。

3.4? ? 學(xué)生制作滑動變阻器并認(rèn)識其組成與結(jié)構(gòu)

師：所以怎么解決這個問題呢？

生：繞起來。

師：同學(xué)們的第二個任務(wù)來了，請同學(xué)們自行設(shè)計一個更方便、合理的滑動變阻器。請同學(xué)們自由選擇桌上的材料。老師給大家準(zhǔn)備的材料有一根鐵桿，一長段鎳鉻電阻絲，還有一個打毛衣用的粗木質(zhì)棒針，一些夾子。同學(xué)們可以一邊設(shè)計，一邊可以試著把你的半成品連入電路，邊做邊改進(jìn)。待會我會實時地拍攝各組的進(jìn)程，同學(xué)們可以互相借鑒學(xué)習(xí)。開始設(shè)計吧！

師：我請一組同學(xué)來介紹一下他們設(shè)計的“滑動變阻器3.0”。為什么要把電阻絲繞成圈？每一部分是用來做什么的？他們的設(shè)計很好地解決了很多實際使用的難題，我們用掌聲鼓勵他們。沒有上來展示的同學(xué)也做得很好，祝賀大家！

設(shè)計意圖：在學(xué)生不知道滑動變阻器是什么樣子之前，讓學(xué)生用生活中的常用物件，自己動手制作滑動變阻器，體驗物理就在身邊。制作成型的過程有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。教師主要負(fù)責(zé)提出一個個推進(jìn)的問題，由學(xué)生思考并解決問題。有效地培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、團結(jié)協(xié)作能力和思維能力。

師：現(xiàn)在請同學(xué)們從抽屜里取出我們實驗用的滑動變阻器，你看它和我們的設(shè)計多像！試著把它接入電路，看它在設(shè)計上有優(yōu)于我們的地方嗎？

生：有支架，方便放在桌上。

生：上面有兩個接線柱，就不用把線拉來拉去。

生：電阻絲更長更細(xì)，變阻的范圍更大。

生：電阻絲是緊密纏繞在一起的。

師：這個同學(xué)發(fā)現(xiàn)的問題值得我們思考。當(dāng)電阻絲緊密纏繞，會造成電阻絲橫截面積增大，如何解決這個問題呢？

生：包一層絕緣材料。

師：對的！其實電阻絲上刷有一層絕緣漆，再把滑片與電阻絲接觸處的漆刮掉，就可以解決這個問題。

師：在觀察滑動變阻器時，有一個細(xì)節(jié)不知道大家有沒有注意到，滑動變阻器上有一個銘牌。上面的“10 Ω 1 A”是什么意思呢？

生：最大電阻和最大允許通過的電流。

師：老師畫出滑動變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖（板書：示意圖，并畫出示意圖）。猜一猜各部分代表了滑動變阻器的哪一部分？

設(shè)計意圖：對比自己的設(shè)計與實驗所用滑動變阻器的不同和相似之處，很快學(xué)會了使用這一器材。培養(yǎng)學(xué)生化繁為簡的能力，在過程中加深對滑動變阻器結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。在這個環(huán)節(jié)再次鞏固滑動變阻器各部分的構(gòu)造，同時引出滑動變阻器接線的方法問題。

3.5? ? 探究滑動變阻器的接線方式，了解電位器原理

師：要把一個元件連入電路，電流一進(jìn)一出，只需要兩個接線柱。但滑動變阻器一共有4個接線柱，為了區(qū)分它們，我們把它們分別命名為：A、B、C、D。4選2，請同學(xué)們利用手中的滑動變阻器，嘗試不同接法，并完成實驗報告單上的問題。（1.這種接法接入的是哪兩個接線柱？2.接入的是哪一部分的電阻絲？3.當(dāng)移動滑片時，接入電阻絲的長度變長還是變短？4.電阻變大還是變??？）開始探究！

生：由學(xué)生展示各種接法的結(jié)果。

師：如何接入滑動變阻器才是有效的？

生：上下接線柱各接一個。

師：我們采用“一上一下”的接法。（板書：接法：“一上一下”）正由于這個原因，滑動變阻器的元件符號是——（在黑板畫出元件符號），這也正好體現(xiàn)了“一上一下”的接線方法。

設(shè)計意圖：找到滑動變阻器正確的連接方式。并明確在不同的接線方式下，滑動變阻器所接入電阻絲的部分。

師：學(xué)習(xí)到這兒，同學(xué)們還記得老師帶來的龍貓和它的魔法荷葉嗎？藏了一節(jié)課，讓我們看看龍貓有什么秘密。（PPT上展示電位器）

學(xué)生活動：學(xué)生觀察后馬上能結(jié)合本課所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)電位器和滑動變阻器的相似之處。

師：其實這是一個電位器，有同學(xué)愿意和大家分享一下他的發(fā)現(xiàn)嗎？

生：這個裝置和今天我們學(xué)習(xí)的滑動變阻器有相同的原理。

師：那電位器是如何工作的呢？

生：電位器上的“T”型桿相當(dāng)于將滑動變阻器的接線柱C、D變?yōu)榱艘粋€接線柱，當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸時，滑片在電阻絲上滑動從而改變電阻。

師：非常好！那么電位器的結(jié)構(gòu)對我們的設(shè)計有什么啟發(fā)呢？我們是否能設(shè)計出更棒的變阻器，來滿足我們生活的不同需求呢？帶著這個問題我們結(jié)束了本堂課。

設(shè)計意圖：

學(xué)生一邊分析一邊發(fā)現(xiàn)電位器的優(yōu)點。這時學(xué)生基于對滑動變阻器的充分理解，很容易看懂電位器的工作原理。學(xué)生會進(jìn)一步借鑒電位器的優(yōu)點完善自己的設(shè)計。在揭秘課前實驗的過程中，實現(xiàn)了知識的遷移，為學(xué)生對其他變阻原件的理解打下了堅實的基礎(chǔ)。

4? ? 總? 結(jié)

“導(dǎo)體對電流的阻礙作用2”是教科版九年級上冊物理電學(xué)部分的重要內(nèi)容，是上節(jié)電阻知識的實際應(yīng)用，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)“歐姆定律”的基礎(chǔ)。在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生能夠從簡單的變阻器一步一步地通過學(xué)習(xí)了解了結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的變阻器，認(rèn)識過程如圖1。學(xué)好變阻器，有助于學(xué)生更好地理解電阻的概念，也為今后電學(xué)實驗操作做好準(zhǔn)備。

（欄目編輯? ? 張正嚴(yán)）

收稿日期：2019-01-18

作者簡介：鐘潔琪（1988-），女，中學(xué)一級教師，主要從事初中物理教學(xué)工作，曾獲“第十一屆全國物理青年教師教學(xué)大賽”一等獎。