物理教学走进生活的尝试----串并联电路在小家电中的应用

2019-08-20 15:10

摘自:《青浦区教育信息网》

1、背景分析:

曾经有已经毕业的学生说,他初高中学过五年物理,但至今总觉得物理与日常生活中的电灯、电热器等家用电器离得很远,现在既怕动手,也不会动手。反思多年的物理教学,教师在讲授稳恒电流这部分内容时,尽管有两个学生实验 (伏安法测电源的电动势和内电阻、练习使用多用电表)可以让学生动手实践,但学生接触到的都是实验室里物理器材,实验操作都是按照书本要求按部就班进行,缺乏生活问题的情景性,学生往往为了完成实验而注重实验结果,不重视实验过程。另外在实验室也不会涉及日常生活中的常用电器,许多学生就连常用的开关也没接触过。新教材高二物理书上有这么一道练习题,让学生设计一个在楼上楼下都能控制楼梯灯的电路图。课后让学生去完成,可结果却大失所望,任教四个班207位学生中仅3位同学基本正确,少数同学答案很离谱,大多数同学空着没做。

可以看出,学生在学习串并联电路的知识时,在考试的压力下,教师按照统一的模式教学,把知识传授给学生,学生也被动地接受由教师单一提供的信息,通过学习仅能分析标准电路串并联关系,对日常生活中的实际电路分析缺乏能力。因此,我们拟在物理教学中,内容上密切联系实际,让物理教学走进生活。学习方式上通过突出研究来培养学生的创新精神和实践能力,使物理的学习过程体现探究的过程。教师为学生的研究活动适时提供时空,创设适合学生个性发展的研究情景。由此,我设计了一堂课题为 “串并联电路在小家电中的应用”的教学课,让学生研究家用电器的电路特点以及工作原理。试图改变学生原有获取知识的途径,从而提高教学质量,提升学生实践能力。

2、找准学生的兴趣点

笔者曾就前述 “双联开关”的解答情况,对任教的207位学生进行了调查,结果:学生无法解答这道题的根本原因就是对单双联开关的结构不了解。调查中还发现尽管学生都知道家里有两个开关控制一盏灯的电路,但有的学生对这种开关叫“双联开关”也不知道。通过与学生交流,有的学生能回忆起这部分知识初中时曾经学过,有的学生全忘了,那么为何过了一年多的时间就遗忘了呢?一个学生说道:由于“中考”是书面考,老师都重视了知识点,忽视了我们动手操作这一环节,学过的知识很快就会忘记的。在这样的背景下,学生无法完成那也就不足为奇了。关于“是否愿意了解单双联开关结构以及其它的家用电器”?的问题,有将近85%的学生回答:“愿意”。有的学生对研究小家电还非常有兴趣。有一位学生在答卷中写了这么一段话:电吹风是用于将头发吹干和整形的电器,在日常生活中使用十分普及。一次,在洗完头之后,想把头发吹干,然而电吹风却不听话,怎么也吹不出热风,使我非常生气。最近学习了电路知识,很想把它的电路和工作原理弄个明白。通过统计,了解到同学最想研究的家用电器有:电饭煲、电吹风、饮水机、电视机、空调、洗衣机、电动车等。

3、分析资料筛选题目

根据调查结果,按照学生的兴趣进行分组,分成单双联开关的应用组、饮水机组、电吹风组、电饭煲组、电动车组、电视机组、洗衣机组。要求学生利用课余时间自己查资料,了解自己所要研究电器的电路情况。学生通过上网搜索、查阅图书资料、走访经销商、维修店,有的还走访了电动车生产厂家,最后学生收集到了许多所要研究的电器电路图。

饮水机组学生了解到有的饮水机有加热、制冷、消毒功能,而有的仅加热部分。还有电器的型号不同,电路图也会有所不同。因此,这一小组的学生对所有的资料进行了一次整理,反复筛选、讨论,最后明确了研究方向 ----研究饮水机的加热部分的电路。

电饭煲组同学说:目前市场上的电饭煲大致分为两类:一类是采用微电脑模糊控制技术的自动电饭煲;另一类是采用机械控制的普通电饭煲。由于前者涉及到的原理凭现有的知识还无法解决,所以我们选择了后者进行研究。

电视机、洗衣机组同学发现电路图太复杂,根据现在掌握的知识很难研究。电动车组的同学尽管走访了生产厂家,但还是没有获得电动车的电路图。根据上述情况,教师与这些同学进行了沟通,让他们参加其他组的研究。

最后每班同学都分成四个小组,每小组各确定了研究的具体题目: (1)单双联开关的应用,(2)饮水机的加热电路研究(3)电吹风机的电路研究(4)电饭煲的电路研究。

4、放手准备恰当引领

为了确保研究性实验顺利进行,实施前有目的地放手让学生作一些必要的准备 (拟定初步方案、器材准备),同时明确研究的目的、意义、方法。例如:首先教师交代实验室所能提供的器材,实验室里没有的器材要求同学们自想办法。结果四小组都有办法收集到研究的器具。有的是自家的电器,有的是向维修店借的,有的是向电器商店借来的。学生在这个过程中培养了自己的主动性,锻炼了自己的交往能力,兴趣很多。在老师的指导下,各组明确了各自的研究目的。

实施过程中,老师及时指导,引导学生仔细观察、认真思考,避免草率、凭空想当然地猜测。例如:单双联开关组同学,当他们拿到单双联开关瞎蒙时,要培养他们严谨的研究态度。 “单双联开关”组一位学生发现开关的反面有一处不起眼地方印制了电键符号时,老师要及时鼓励、表扬。当他们在安装时再次碰到了麻烦,想把插入双联开关的导线拔出来,一位同学在用力地拔却拔不出,此时,其余几位同学在议论有没有技巧,并仔细观察着开关的每一处,最后同学终于找到了问题的所在,原来在开关的两接线柱旁有一个小口,只要用一把一字型螺刀按下去,导线就可以很方便地拔出了。于是学生脸上露出了微笑,学生体验到了成功的快乐。后来,学生找到了在开关的外壳上有明显的单双联开关的区别标志。此时老师设问:如果不看标记,你能否区别单双联开关?起初学生一愣,讨论后得出可以利用多用电表来检测,老师及时提供多用电表让学生继续研究。当我看到学生制成的电路模板,有的用了单线,有的用了双线,问其原因,学生告诉我是为了节约材料。学生能考虑这个问题出乎老师的预料,让我感受到主动学习的必要性和重要性。电吹风组同学,由于女生较多,开始时没有一位主动去拿工具拆电吹风,都说“怕”,在教师的鼓励下,电吹风总算拆开了,学生看到的实际电路与从书本、网上寻找到的电路图有点不一样(因电吹风的型号不同),又有些畏惧。此时,老师又耐心指导她们,鼓励她们大胆研究,引导学生通过实际操作,手脑并用,亲自获取感性经验。

5、在研究中找到答案和新问题

以往的学生实验原理都是老师讲授,并且在操作中所涉及到的元件都是标准化的,学生实际上在做机械操作,缺乏分析过程,对实验中出现的问题,甚至得到的不同结果,一般都会置之不理,而研究性实验并不只注重实验结果,更注重体验研究过程,不仅实验结果要通过学生自己分析得出,而且学生在实验中会发现问题,然后通过小组同学共同分析,得出解决问题的办法,使他们的能力得到提高。如:研究电吹风一组,由于电吹风中开关是按钮式,学生以前没有接触过,怎样实现电路的断和闭 ?学生通过研究后知道它的闭和断是利用一个塑料转盘的旋转来控制的,并且还画了相应电路图。

在研究过程中,学生还提出不少拓展问题:

有五个黑色的与电阻形状差不多的元件是什么 ?

它在电吹风中的作用是什么 ?

通过继续查找资料,学生不仅了解了这些元件特性及其在电吹风中的作用,而且利用多媒体画出了二极管的单向导电特性。学生在研究中还带出了一连串的问题:电吹风外侧壁为什么不怎么烫 ?电动机的额定电压为36伏而电源电压却220伏,怎样获得?如何提高电吹风功率?如果出现两档的风量相同,故障出现在哪儿?为什么用二极管而不采用电阻的分压作用来减小电吹风的功率?等等。通过研究学习,学生学到书本以外的知识增多了,大大地扩大学生的物理学知识面,加深了对知识的理解,他们的创造力也得到充分发挥。

6、汇总交流达成共识

这次研究性实验以课外研究为主,课内仅作为交流反思的平台。学生在交流时为了更好展示自己小组研究的成果,让其他小组同学共同分享研究成果,他们把交流材料制作成幻灯片或有动画效果多媒体。例如:研究电饭煲小组在分析工作原理时,能把电流通过的部分用动画显示,降低了同学理解的难度。每组的交流都经过了精心准备,交流时,小组内几位同学合作,有的展示实物,有的操作多媒体,通过这样的协作交流,增进了同学间了解和信任,体验到集体智慧是学习的共同财富,培养了团队精神。其他组同学也都一丝不苟抓住对方交流过程中不足或失误,有礼貌地论述自己的观点,培养学生的批评性思维能力。例如:电吹风组吴迪同学在交流时阐述把一段电热丝短路,可以减小电阻来提高其功率,此时其他组的尤静燕同学起立向交流者提出,缩短了电热丝,功率的确会提高,但是电动机两端的电压也会升高,这样电动机是否会损坏 ?最后,交流者同意这个观点,并且知道了自己的研究过程中考虑问题不全面,也达到了共同提高的目的。

7、几点体会:

研究活动可以变学生在课堂上被动接受知识为通过各种学习资源主动获取信息,学生在活动中始终处于主动激活状态,增强学生的学习自主性。

研究活动可以培养学生互动、合作精神。生生互动能给学生以更大的自由空间和更多的相互交流的机会,有利于加固知识的意义建构。

教师在整个教学过程中是 “导演”,是“顾问”。要导的好、导的妙,起到一种引领作用。

在交流时要引导学生学会倾听他人的意见,如何礼貌地表达自己不同的看法。

研究中不是只关注掌握知识结论,更要关注学生对知识形成过程的理解。学生通过观察实验,独立思考和主动探索,逐步理解和掌握知识的发生过程与认识的内在联系过程,以促使学生建构良好的知识和能力结构。

物理教学走进生活,学生了解事物发生的 “真相”,认识事物发展的必然结果,课堂就变得充实而开阔,学习更显得有趣和有用。

研究性学习需要较多的时间和较大的空间,不可能将所学的知识都用研究的方式来获得。但每学期精选几个范例,进行科学研究式的设计,还是可行的。

总之,研究性学习是物理教学中实施创新教育的重要基础和手段,它不仅对激发学生学习兴趣,提高实践能力具有不可代替的作用,而且也是培养学生的创新意识和创新能力,提高学生科学素质的有效途径。