生活趣味实验贯穿课堂 类比降低学生思维难度

　　摘 要：以“苹果电池”趣味实验为例，将教学内容以实验为载体，激发学生理解课堂教学内容，融会贯通。
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　　关键词：瞬间电流；持续电流；恒定电流；电源；恒定电场
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）6-0045-3
　　笔者在本次《电源和电流》一节的教学比赛中，尝试利用“苹果电池”贯穿整个课堂，激发学生的好奇心，让学生对本节课的知识点融会贯通，取得了非常理想的效果。现结合笔者的教学设计和教学实施情况，谈谈自己的构思和做法。
　　1 教学设计思路
　　本节是第二章的第一节，从教材设计上看，起到承上启下的作用。在上一章中，学习的重点在于静电场的相关知识，而这一章的重点在于恒定电场和恒定电流。如何通过本节的学习，让学生从静电场过度到恒定电场是教学的终极目标。教学设计采用“苹果电池”趣味实验为载体的原因在于，学生已经在化学中学过原电池的有关知识，对化学电源已经有了理性的认识；其次，该实验能将电源、电源的作用、恒定电流、恒定电场等一系列教学重难点、知识点有机结合起来，实属一精美实验。同时，让学生认识到物理与化学之间微观与宏观的联系，并且让学生在生活中感受物理。体现课程标准所倡导的“物理教学应注重让学生经历从生活到物理，从物理到社会的认识过程，教师要紧密联系学生的生活实际，从学生的经验和已有的知识出发，创设生动的物理情景。”提倡把知识放到问题中，把知识放到生活中，让学生身临其境去体验、思考，引导学生运用所学的理论知识去理解并解释与物理有关的生活问题。
　　2 教学片断
　　片段一：利用生活中的自然现象与实验现象对比创设问题情境。
　　复习巩固并提出疑问：上一章我们已经学习了静电场的相关内容。在静电场中，我们讲过尖端放电的现象，讲过在夏季天空中经常会发生瞬时强烈的放电现象，产生了瞬时的强电流，形成闪电。这美丽的场景往往不能延续很长时间就消逝了，也就是说闪电产生的电流是瞬时的。接下来请大家看一下另外一种电学现象。（在老师的引导下，让学生到讲台前用事先准备好的苹果、铜片和锌片，演示使用的灵敏电流计以及导线若干等物理元件做苹果电池实验，并让大家观察实验现象并以此提高学生的学习兴趣。）
　　提问并创设思考情境：
　　师：闭合开关后发现什么现象？说明了什么？
　　生：灵敏电流计的指针有所偏转，而且持续偏转，说明电路中有电流产生，而且该电流是持续的。
　　师：同样是放电，为什么能量巨大的雷电中的电流是瞬时的，而小小的苹果却能产生持续的电流呢？我们首先要从电流的形成说起。
　　反思与感悟：由生活中的物理现象和苹果电池趣味实验为引导，提出疑问，水到渠成地引出接下来的课程内容，并极大地提高了学生的求知欲。
　　片段二：电学模型与生活中实验对比得出结论。
　　师：有A、B两个小球，分别带等量的正负电荷，现在用一根导线将两个球体连接起来，请问导线中会产生电流吗？产生电流的原因是什么？这个电流会持续很久吗？
　　生：当导线连接两小球后，导线中会产生电流。产生电流的原因在于两球之间存在电势差。
　　电流不会持续很久，原因在于：随着时间的推移，电荷的运动使两球的电势差逐渐缩小，最后直至没有电势差。
　　师：那如果想让两球之间产生持续的电流应该怎么办呢？为了弄明白这个问题，我们不妨看一个类似的例子。
　　师：我们可以看出，开始时，A容器的水势要高于B容器。若此时，用一个管子从底部将A、B两容器连接以后，A中的水势会下降，而B中的水势会上升，在管子中会形成水流。但是随着时间的推移，当A、B中的水势相等以后，水流将消失。大家想一想，如果要想使水管中有持续的水流，我们可以采取什么方法？
　　生：可以在A、B之间加上抽水机，或者用舀子将B中的水不断舀到A中。
　　师：你们这样做的根据是什么呢？
　　生：A、B间之所以产生水流是因为水势差的原因，所采取的措施一定是要使A、B之间保持一定的水势差才行。
　　师：其实要想使A、B两带电球之间的导线上产生持续电流的原理也是一样的。A、B球之间之所以能够产生电流是因为A、B两球之间存在电势差的缘故。我们也可以在A、B 之间加上一个装置，来不断将到达A球的自由电子搬运到B球，从而使两者之间产生持续的电势差，两球之间就会有持续的电流，这种搬运电荷的装置就是电源。
　　提问：在我们刚才的“水果电池”实验中，是什么充当电源呢？
　　回答：苹果。
　　学生在化学中有了电化学知识的基础，易理解苹果内部发生的是电化学反应，苹果在电路中起着电源的作用。
　　反思与感悟：电源这个概念对于绝大多数学生来说较为抽象。高中阶段学生正处于抽象思维的发展阶段，教师不应要求学生机械的记忆。 第二部分则通过举例抽水机的作用进行类比，再及时地将其“返回”到具体事例中，使抽象的东西“物化”，加深对电源概念的理解。
　　片段三：类比静电平衡知识分析导线中的电场。
　　师：导线内很快形成了沿着导线方向的电场。其实，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定（此时形成的是恒定电场）。
　　给出恒定电场的概念：由稳定的电荷分布激发出来的电场。
　　教师点拨： “恒定电场”中“恒定”指的是动态平衡。
　　类比：教室前门出人，后门进人，总人数不变。
　　恒定电流概念：大小、方向都不随时间变化的电流。
　　恒定电流的形成： 金属中的电子在稳恒电场的作用下做定向运动，与导体内不动的粒子发生碰撞，使定向运动的粒子速率减小，使得平均速率保持不变，形成恒定电流。 　　电流强度： 简称电流，表征电流强弱的物理量，符号I，定义式：I=q/t（比值定义法）。类比：v=x/t。I单位：安培，符号：A。（其他常用单位：毫安（mA）、微安（μA）。单位换算：1 mA=10-3 A，1 μA=10-6 A。
　　电流的方向： 规定电流的流向（方向） 为正电荷定向移动的方向，则与负电荷定向移动方向相反。
　　片段四：根据所学知识解释“苹果实验”现象。
　　再次演示“苹果实验”，着重让同学观察指针的位置是否固定。根据指针偏转角度固定的实验现象，同学们易于得到此电路中的电流为“恒定电流”。并试图让学生根据所学知识解释为什么此时产生的是“恒定电流”。老师可从原电池―电荷分布稳定―恒定电场―恒定电势差―恒定电流的思维步骤进行引导。
　　回答：根据化学中的原电池反应，电路中正负两极得失电子平衡，由此稳定的电荷分布所激发的电场也是稳定的，即恒定电场，这样就形成正负极之间稳定的电势差，继而产生“恒定电流”。
　　根据以上可知，一个生活中的趣味实验将本节课所学的重难点知识全部贯穿起来，让整个课堂知识紧密地衔接起来，成为一个系统。
　　反思与感悟：理论与实践的有机结合是高中物理课程教学效率提升的有效方法。辅助创新实验教学所用的都是简单、常见的材料和仪器，既能够起到多元化实验资源构建的作用，还能够激发学生对物理规律探究的求知欲和积极性。实验教学的作用是在学生对理论知识有所了解的前提下加深物理事物变化规律的理解和记忆。而不同学科知识之间的交融又可大大提高学生的知识系统性以及学习兴趣。现代高中物理学科教学要求标准随着素质教育的推行和新课程改革的提出而有所提高。传统物理课堂教学将教学重点放在了知识的传授方面，而如今，学生自主创新、自主探究等综合能力的培养才是课程教学的关键所在。因此，高中物理教师应该对物理实验教学提高重视，对创新实验课程的设计和实践进行强化。
　　片段五：类比车流讲解电流的微观表达式。
　　设某导体单位体积内的自由电荷数为n，导体的横截面积为S，自由电荷定向移动速率为v，自由电荷的电荷量为q，得I=qnSv。
　　反思与感悟：类比法的应用能够大大降低初中阶段在物理学习方面的难度，进而激发学生对物理的学习兴趣，促进其养成一种科学探究的思维。运用类比法能够较好地培养学生的联想能力，使得学生经历自然到科学探索的探究过程。同时，它大大增强了教学的直观性，降低了学习难度。对于高中阶段的学生来说，他们的生活经验相对而言比较丰富，对于许多自然现象的发生都比较熟悉。从这些熟悉的事物当中选取一些较为具体的形象，来作为电学中抽象事物的类比，这样做有助于学生深刻理解有关概念以及规律，促进教学活动更为高效的进行。
　　参考文献：
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　　[2]谢进.注重类比，降低学生思维的难度[J].湖南中学物理， 2014，（10）：29.
　　[3]蒋蔚.“电源和电流”教学活动设计[J].数理化学习，2014，（5）：23.
　　[4]陈野.精心创设问题情境 激发学生主动探究――“牛顿第二定律”教学设计[J].物理通报，2013，（3）：31.
　　（栏目编辑 陈 洁）