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電動機與發電機的異同點可以參考下表:
另外,我們也可以用口訣來記憶區分:電動、電動,有電才能動;發電、發電,先動后生電.
下面我們通過幾個典型例題的分析來進一步認識二者之間的區別和聯系.
例1在學習電和磁的知識中用到的兩個重要實驗裝置如圖所示,甲是研究在磁場中轉動的線圈產生電流的情況,這種現象是
現象;乙是研究通電線圈在磁場中受力轉動的現象,機就是根據這一原理制成的.
解析根據題目提供的條件,甲是研究轉動的線圈產生電流的情況,結合圖像甲外接電路為電流表判斷為發電機;乙是研究通電線圈在磁場中受力轉動的現象,結合圖像乙外接電路為電源判斷為電動機.
答案電磁感應電動
例2依據圖甲所示的現象為原理可以制成機,依據圖乙所示的現象為原理可以制成機.
解析從圖可見,甲的外接電路為電流表,乙的外接電路為電源,同時運用口訣加以驗證:甲是“先動后生電”,乙是“有電才能動”,從而確定甲可以制成發電機,乙可以制成電動機.
答案發電電動
例3如圖所示的四種實驗裝置中,能反映發電機工作原理的是().
解析這道題考查的基本內容較廣,根據題目的條件,先排除選項A,它是探究影響電磁鐵磁性強弱因素的實驗.接著排除C,它是奧斯特實驗.然后根據例2的判斷方法,確定正確選項為D.
答案D
例4在如圖所示的實驗裝置圖中,能夠說明電磁感應現象的是().
解析本題要求能找出說明電磁感應現象的實驗裝置,根據概念結合實驗裝置,運用排除法,選項D是奧斯特實驗的實驗裝置;選項A是電路實物圖,外接電路是電源,研究的是磁場對通電導體有力的作用;選項B和C均為電路圖,我們先看到相同的線圈、磁體,然后仔細觀察,選項B中與線圈相連的是滑環,選項C中與線圈相連的是換向器;再根據選項B中外接電路是用電器,選項C中外接電路是電源加以確定,最后明確符合要求的是選項B.
答案B
例5在如圖所示的實驗裝置中,用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間,銅棒的兩端通過導線連接到電流表上.當ab做切割磁感線運動時,能觀察到電流表的指針發生偏轉.利用這一現象所揭示的原理,可制成的設備是().
A.電熨斗B.電動機
C.電磁繼電器D.發電機
關鍵詞:電路原理;課程教學;多元化
作者簡介:李欣(1986-),男,山西呂梁人,三峽大學電氣與新能源學院,助教;郭攀鋒(1984-),女,河南禹州人,三峽大學電氣與新能源學院,助教。(湖北 宜昌 443000)
基金項目:本文系三峽大學人才科研啟動基金項目(項目編號:KJ2012B048)的研究成果。
中圖分類號:642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)26-0043-02
“電路原理”作為電氣工程類專業的主干課程,在為后續課程提供基礎知識的同時,也著力培養低年級學生對電氣學科的專業興趣、正確的思維模式和解決實際問題的能力。在越來越多的高校采用“寬口徑”專業培養模式的大背景下,“電路原理”課程的地位也進一步提升。與之相對應,對“電路原理”課程教學的思考與探索也成為當前的教改熱點之一。
一、“電路原理”教改現狀及成因分析
1.“電路原理”課程的特點
電路原理有很多區別于其他課程的特點,了解這些特點有助于深入探討問題的本質,利用好這些特點往往能夠事半功倍。結合實際教學,“電路原理”課程主要的特點有:
首先,電路原理的概念多、原理雜、知識性強。區別于工科類的其他基礎課程,電路原理更像一門理學的專業課,工程領域的邏輯思維與近似簡化基本沒有涉及,取而代之的是嚴謹的概念原理、定理定義和嚴格的數學推導。這是“電路原理”區別于其他專業基礎課的一個顯著的特點。
其次,電路原理的應用面廣泛。作為一門電學基礎課,教學生如何正確合理地應用是教學的根本目的。對于電氣工程專業的學生而言,電路課程之后的很多課程都要用到電路的基本結論,電路的每一個知識點都會在后續的課程中有所體現和應用,電路中所應用的思維方法也會在其他專業課中多次使用,例如電力系統的縱聯保護就是基爾霍夫電流定律KCL在實際繼電保護應用中的具體體現。因此,讓學生學會經典的電路思維模式是“電路原理”課程教學的重要意義之一。
最后,電路課程針對的都是理想化的器件,很多結論性的知識點不符合實際電路器件的情況。例如課本中對電壓源的描述是內阻為零,而在現實中任何一個電源的內阻均不可能為零,且內阻是電源的一個極其重要的參數,它決定了電源的諸多性質。對于這樣的概念教師難講解,學生也不容易理解。它正是“電路原理”課程教學雙方共同的難點,也是“電路原理”教學改革的深水區。[1]
2.古板的教學思維
在傳統的“電路原理”教學環節,教師的教學重點是基本概念和基本原理,在課堂上力求將每一個基本元件、定理講清楚講完整。在這樣的教學思維下就產生了傳統的教學模式:教師整堂課都在直白地講解枯燥而繁瑣易錯的概念、定理、公式,學生上課昏昏欲睡,下課看答案做習題。很多學生學習電路的最終收獲就是如何列方程、解方程,而對于為何要列方程,學習電路原理的本質是要解決哪些問題等等這些問題一無所知,更別期望其能夠解決現實中的電路問題。
出現上述現象的根本原因在于教師的教學思維古板。電路的基本理論及對應的分析方法其實是在由理想元件所構建的經典電路上展開的,而對于許多理想元件(如電流源、電容、電感)學生很難對其有直接而感性的認識,這使得講授內容與學生原有的認知領域完全脫節。這種脫節使學生對“電路原理”課程疑問多,感覺難學;而這種脫節由于不是教學重點而被教師忽略,這正是造成教學兩端都勞而無獲的根本原因。
顯而易見,傳統教學思維的上課滿堂板書理論,下課作業習題答案的教學模式早已不適合當前的“電路原理”教學。如何能讓學生更好地掌握基本理想元件,培養學生解決實際電路問題的能力要從改變教師的教學思維入手,這也是電路教學改革的核心和基本問題。
3.一成不變的教學內容
經筆者發現,上世紀“電路原理”這門課程已經成為電氣專業的基礎課程,然而近半個世紀過去了,電子、計算機、電氣、通信等領域迅猛發展,并且在理論創新以及技術方面不斷革新,與之相適應的各類電子元器件和功能電路也隨之改變,而經典理論體系為教學主體內容的“電路”課程在近二十年中的變化卻很小。比如現在市面上用的很多電子器件都是場效應管,但是課程在這部分的重點仍然是三極管和二極管的講解。這種一直沒有更新的教學內容既不利于激發學生的學習積極性,也不利于培養學生的工程意識,更不利于服務社會。
4.教學方式單一化
在傳統教學過程中,通常采用“填鴨式”課堂教學,老師講學生聽,老師問學生答,學生的思維只跟著老師走,思路根本沒有打開。尤其是現在計算機的普及,也為了應對學時壓縮教學內容反而擴張的窘況,電路課程的課堂教學已經全部使用多媒體教學。多媒體課件的使用,一方面有效地提高了教學效率,而另一方面,單位學時內學生需要接受的信息量更大了。加上“電路原理”課程本身知識較多、內容抽象、理論枯燥,這必然導致課堂氛圍沉悶,學生在課堂學習上容易疲倦,不利于學生主動參與。
另外,現在的教師除了有教學任務外,科研工作量的壓力也隨之增加,并且這些科研任務在經濟和榮譽上都有利可圖,這樣一來,教師花在上課的精力勢必將大大減少,而是把上課當成一種任務,完成教學工作量。這些因素都會導致教師對教學方式方法不重視,師生關系也不和諧。
二、創新型電路課程的幾點建議
通過筆者對“電路原理”教學過程的實踐經驗,加上和相關資深教師的探討,筆者從教學思維方式、電路課程內容以及實踐過程中的仿真軟件的運用等方面對“電路原理”課程教改提出幾點建議,便于與同行間的交流。
1.去糟粕,留精華,轉變教學思維模式
其一,筆者認為可以從“電路原理”課程特點出發,一開始就給學生建立電路理論知識體系的框架,將其作為一個體系去學習,以一條主線、幾種定律為基礎貫穿整個課堂教學當中。“電路原理”中的基本理論、基本概念和基本方法等都是作為“電路原理”教學的知識體系框架。主線還包括電路分析的基本量,電壓、電流以及功能等,這是任何電路分析的本質。了解了“電路原理”課程的框架,對這門學科的學習就是“有準備之仗”。
其二,突出重點,轉變“眉毛胡子一把抓”的思維模式。比如,在學習暫態電路分析的時候,當學習完RC暫態電路、三要素法之后,對于RL暫態電路可以讓學生自學,一方面可以加強學生對所學知識的掌握,另一方面更能鍛煉學生的學習力。筆者認為的學習力就是學生接受新知識的能力。
其三,課程教學要以學生原有的知識體系為基礎,以實際電路的建模和解決實際問題為重點。工科的學生所學的專業基礎知識都是為了后續的學習打基礎,更是為了以后實踐中的應用。所以教師在教學中要轉變思維,不能僅僅是針對課程定理、定義等內容進行教學,還可以結合學生所學或者所能接受的方式進行授課。
另外,從原有“電路原理”內容出發,對于一些重要的電子元件,例如后續所學的模擬電路和數字電路等課程中涉及電子領域常用的場效應管(MOSFET),以及電力電子技術所用的IGBT等,教師除了書本上的基本知識以外,在教學中還可結合基本元件或者與之相關的常見基本電路,如整流電路、集成電路等層層深入講解。
2.使用仿真軟件,實現多元化課堂
“電路原理”課程作為電氣基礎專業課,關鍵目的是讓學生在后續的課程中的應用,所以,電路課程教學當中,可以安排幾個相關基本實驗操作,學生可以直觀了解電路元件、電路原理以及電路定律等等內容,了解課程理論與實踐的相關性和區別。但是,幾個實驗往往達不到目的。這樣就可以在電路教學當中使用仿真軟件,比如可以充分利用EWB器件和仿真功能,仿真出動態的實驗圖來代表實際的電路實驗,既可以增加課程的氣氛,又能激發學生的興趣。
另外,“電路原理”課程教學除了采用多媒體和板書相結合的方式,還可以使用仿真軟件來制成CAI、FLASH等課件。這樣不但可以在教學過程中結合講授的理論內容進行實時的仿真演示,使得教學更加深刻生動,也增加課程的趣味性,這樣一來就可以改變“一言堂”的教學舊貌,縮短老師和學生的距離,吸引學生的注意力,提高課堂效率。
3.情感教育在“電路原理”教學中的應用
在課堂上引入情感教育,其實就是一種和學生溝通的新形式。由于許多高校實行大班或者合班上大課的形式,一個學期結束后,教師很難叫出班內大部分學生的名字。以筆者帶的班級為例,“電路原理”選課人數將近200人,通常無暇投入過多時間與學生進行交流。其實和學生溝通不僅僅只在課堂,還可以利用QQ、飛信、MSN等網絡方式和學生進行交流和溝通。通過筆者的教學發現,如果一個教師能認得班上所有學生,他們上課的積極性和主動性會明顯不一樣,而這正是情感教育的一種表現形式。筆者認為在課程教學中引入情感教育不只有這一種形式,[2]還有如下方法:
把批評教育變為充分表揚,多一些鼓勵,增加正能量。對理論性強,比較抽象的知識點講解時,如果學生不太理解應鼓勵他們不用擔心,因為知識本身比較抽象,尤其是對于基礎差的學生更應該多鼓勵。也許老師的一句話,學生就會豁然開朗,會更有自信去學習。對于課堂上回答問題錯誤的同學,更是要鼓勵為主,充分肯定學生的回答。[3]
另外,教師在授課過程中應該穿插幽默生動的語言,盡可能地拉近與學生之間的距離。因為電路理論課程教學內容比較抽象,理論性強,平鋪直敘的語言勢必會讓學生昏昏欲睡,所以適當穿插點幽默的話語,或者搞笑的小故事,或者讓學生有感觸的話語,都會讓學生精神萬分,提高學習效率。
三、結束語
本文通過對目前“電路原理”課程內容特點以及教學現狀的研究和分析,分析了當前“電路原理”課程教學存在的問題,針對這些現狀筆者提出了幾點建議,例如課程教學思維方式的轉變、教學方式的靈活化、仿真軟件引入課堂以及情感教育在“電路原理”課程當中的應用等等。
參考文獻:
[1]王敬時,周晶,黃勛,等.淺談“電路”教學改革[J].中國電力教育,2012,(35).
考點透視:磁體有吸鐵(鎳、鈷)性和指向性;磁極間的相互作用;磁化現象等知識是這部分知識常見的考查點。
例1下列說法正確的是()。
A.磁感線是真實存在的,磁場由無數條磁感線組成
B.在地磁場作用下能自由轉動的小磁針,靜止時
N極指向北方
C.要使通電螺線管的磁性減弱,應該在螺線管中
插入鐵芯
D.奧斯特實驗表明,銅導線可以被磁化
解析:磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線,并不是客觀存在于磁場中的真實曲線,選項A錯誤;要使通電螺線管的磁性增強,應該在螺線管中插入鐵芯,選項C錯誤;磁體具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質,選項D錯誤。
答案:B。
點評:地球本身是一個巨大的磁體,地球周圍的磁場叫地磁場。磁針指南北,就是受到地磁場作用的緣故。地磁北極在地理南極附近,地磁南極在地理北極附近。奧斯特實驗表明,通電導線和磁體一樣,周圍存在著磁場;電流的磁場方向跟電流方向有關。
考點2磁場(多以填空、選擇和作圖題為主,分值一般為4~6分)
考點透視:磁體周圍存在磁場,磁在日常生活、生產中有重要作用;磁感線可用來形象地描述磁場;磁感線的方向的規定;地球周圍有磁場,地磁的南北極等知識是這部分知識常見的命題重點。
例2如圖1是U形磁鐵周圍的磁感線。根據磁感線方向,下列對磁極的判斷正確的是()。
圖1
A.甲是N極,乙是S極
B.甲是S極,乙是N極
C.甲、乙都是S極
D.甲、乙都是N極
解析:磁感線是為了形象地描述磁場而在磁場中畫出的一些假想的、有方向的曲線,任何一點的曲線方向都跟放在該點的磁針北極所指的方向一致。磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來,回到磁體南極的。磁體周圍的磁感線有無數條,我們可以只畫出有代表性的部分磁感線,也可以根據問題的需要畫出能幫助我們解決問題的磁感線。
答案:A。
點評:磁體的周圍存在著一種叫做磁場的物質,磁體間的相互作用就是通過它們各自的磁場而產生的。磁場的基本性質是對放入其中的磁體產生磁力的作用,我們常用小磁針是否受到磁力的作用來檢驗小磁針所在的空間是否存在磁場。
考點3電生磁(多以填空、選擇和簡答題為主,分值一般為2~6分)
考點透視:電流的磁效應;通電導體周圍存在著磁場;通電螺線管的磁場與條形磁體相似等知識是這部分知識常見的命題內容。
例3 醫生對病人進行腦部手術時,須要將體溫降至合適的溫度。準備手術之前,病人的心肺功能開始由心肺機取代。心肺機的功能之一是用“電動泵”替代心臟博動,推動血液循環。如圖2所示,將線圈ab纏繞并固定在活塞一端,利用其與固定磁鐵之間的相對運動,帶動電動泵中的活塞,使血液定向流動;閥門K1、K2都只能單向開啟,反向則封閉管路。當線圈中的電流從a流向b時,線圈的左端為N極,活塞將向______運動,“動力泵”處于______(填“抽血”或“送血”)狀態。
圖2
解析:磁極間的相互作用規律是同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。當線圈中的電流從a流向b時,線圈的左端為N極,活塞將向右運動,“動力泵”處于送血狀態。
答案:右,送血。
點評:通電螺線管外部的磁場同條形磁體的磁場一樣,通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個極。通電螺線管的極性跟電流的關系可以用安培定則來判定,即用右手握螺線管法則,讓四指彎向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
考點4電磁鐵(多以填空、選擇、簡答、探究、計算題為主,分值一般為4~6分)
考點透視:電磁鐵的特性和工作原理;制做簡單的電磁鐵;電磁鐵磁性強弱的決定因素等知識是這部分知識常見的命題重點。
例4如圖3所示,給電磁鐵通電,鐵塊及彈簧在圖中位置靜止,當滑動變阻器的滑片向b端滑動時,關于電流表示數和彈簧長度變化情況是()。
圖3
A.電流表的示數增大,彈簧的長度增加
B.電流表的示數增大,彈簧的長度減小
C.電流表的示數減小,彈簧的長度增加
D.電流表的示數減小,彈簧的長度減小
解析:當滑動變阻器的滑片向b端滑動時,電路中電阻變小,根據在同一電路中,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻阻值成反比,電路中電流增大,電流表的示數增大,電磁鐵磁性增強,彈簧的長度增加。
答案:A。
點評:電磁鐵的鐵心之所以選用軟鐵而不是鋼,是因為電磁鐵要求其磁性強弱隨著通入電流大小的變化而發生明顯變化。軟鐵屬軟磁體,被磁化后磁性很容易消失;而鋼是硬磁體,通電后會磁化成永磁體,用鋼做鐵心的電磁鐵,其磁性強弱隨電流大小的變化就不明顯了。
考點5電磁繼電器、揚聲器(多以填空、選擇和探究題為主,分值一般為4~8分)
考點透視:電磁繼電器的構造和主要用途;電磁繼電器的工作原理等知識是這部分知識常見的考點。
例5法國科學家阿爾貝和德國科學家彼得由于發現了巨磁電阻 (GMR)效應,榮獲了諾貝爾物理學獎。圖4是研究巨磁電阻特性的原理示意圖。實驗發現,當閉合S1、S2后使滑片P向左滑動過程中,指示燈明顯變亮,則下列說法正確的是( )。
圖4
A.電磁鐵右端為N極
B.滑片P向左滑動過程中電磁鐵的磁性減弱
C.巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小
D.巨磁電阻的阻值隨磁場的減弱而明顯減小
解析:所謂巨磁阻效應,是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時有巨大的變化。滑片P向左滑動過程中,電路中電阻變小,電流增大,巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小,指示燈明顯變亮。
答案:C。
考點6電動機(多以填空、選擇、簡答和探究題為主,分值一般為4~10分)
考點透視:磁場對通電導線的作用;制作模擬電動機等知識是這部分知識常見的考點。
例6 如圖5所示的3幅實驗裝置圖,請在下面的橫線上填出各實驗裝置所研究的物理現象:
圖A_________________________________;
圖B_________________________________;
圖C_________________________________。
圖5
答案:磁場對電流的作用、電磁感應、電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關系。
點評:直流電動機靠直流電源供電,是利用通電線圈在磁場里受到力的作用而轉動的現象制成的,是把電能轉化為機械能的裝置。
考點7 磁生電(多以填空、選擇、探究題為主,分值一般為4~8分)
考點透視:電磁感應現象和產生感應電流的條件等知識是這部分知識常見的考點。
例7 如圖6所示,在蹄形磁體的磁場中放置一根導體AB,導體的兩端跟電流表連接,開關閉合,電路中沒有電流。以下操作中,可能使電路中產生電流的是( )。
圖6
A.讓導體在磁場中靜止,換用量程更小的電流表
B.讓導體在磁場中靜止,換用磁性更強的永磁體
C.讓導體在磁場中沿不同方向運動
D.將導體換成匝數很多的線圈,線圈在磁場中靜止
解析:閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動時,導體中產生電流的現象,稱為電磁感應現象。感應電流就是電磁感應現象中產生的電流。
答案:C。
點評:產生感應電流的條件必須具備3點,即電路閉合;部分導體;作切割磁感線運動。如果電路不閉合,即使一部分導體作切割磁感線的運動,也不會產生感應電流,但是導體兩端可以產生感應電壓。電磁感應現象中的能量轉化是機械能轉化為電能。
考點8磁生電(多以填空、選擇、簡答和探究題為主,分值一般為4~10分)
考點透視:發電機的原理;發電機發電過程是能量轉化的過程;交流電和直流電等知識是這部分知識常見的命題重點。
例8 圖7是直流發電機的工作原理圖,關于直流發電機下列說法正確的是()。
圖7
A.直流發電機線圈內產生的是交流電,供給外部
電路的是直流電
B.直流發電機線圈內產生的是直流電,供給外部
電路的也是直流電
C.它是利用通電線圈在磁場中受到力的作用而轉動
的原理工作的
D.圖中的E、F稱為換向器,它的作用是改變線圈
中的電流方向
解析:直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應產生的交變電流,靠換向器配合電刷的換向作用,使之從電刷端引出時變為直流電流。直流發電機和直流電動機在結構上沒有差別,只不過直流發電機是用其他機器帶動,使其導體線圈在磁場中轉動,不斷地切割磁感線,產生感應電流,把機械能變成電能。
答案:A 。
點評:電池提供的電能是有限的,更充足、更強大的電能要通過發電機獲取。發電機也是一種把其他形式的能轉化成電能的裝置。目前常用的發電方式有火力發電、水力發電和核能發電。
考點9電和磁的應用(多以填空、選擇和簡答題為主,分值一般為4~8分)
考點透視:電和磁在生活和生產中的廣泛應用是這部分知識常見的考點。
例9電磁鐵在生活和生產中有著廣泛的應用。下圖中應用到電磁鐵的設備有( )。
解析:話筒是將聲信號轉化成電信號的裝置,里面有一個金屬盒,盒里裝滿了碳粒;聽筒是將電信號轉化成聲信號的裝置,里面有個永磁鐵。
關鍵詞 物理教學;基礎知識;小組合作
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)22-0077-02
眾所周知,當今社會,大多數人形成一種先普高后職校的升學觀念,客觀上使技工學校的學生整體素質比普高差,物理基礎也是先天不足。再加上技校的學生及其家長在觀念上也存在較大的誤區,普遍認為上技校是學一技之長,只要把專業課學好就行了,基礎課多余。個別學生對技校開設物理課表示不理解。針對技校學生的學習性質和特點,技校教師更應該將精力放在其實踐技能的培養上,但是這個技能培養要建立在物理基礎知識的鞏固前提之下。
技校教學主要是通過知識的實踐性來提升自我的實際操作能力和認知,這一點與單純的理論教學不同。物理課程更是一門理論性和實踐性相結合的課程,特別是其實踐性大于其理論性。通過理論的學習來達到實踐目的,通過實踐來反觀理論,這有利于物理的進一步學習和深化。在實踐的教學當中,物理教學的內容涉及力學、運動、功和能以及電的各種知識。這些都是與生活密切相關的知識。教師首先要引導學生進行知識的學習和夯實,同時加強實踐的能力開展,并且通過小組合作的方式來進行討論交流與實踐,這就能夠帶動學生知識、能力與素養的全面提升。“物理知識的自主探索,小組的合作交流”,目的就是激發學生學習的自主性,這樣獲得的知識印象深刻,且能將知識融會貫通,獲得知識,提高能力。
1 夯實鞏固物理基礎知識
物理知識是前后互聯的,并且要做到有效的統一。教師在實際的教學當中,要教育學生進行物理知識的學習與感悟,不僅要學好本課程之內的知識,更要做到學習物理整體的模塊知識,像每一部分之中講到的物理基本的方法和知識點,把他們整體統一地來學習。比如運動和力、電磁和力的知識,這是貫穿物理課堂的基本知識,這一部分教師需要特別強調,不單單是學習本知識點,更要將它們進行有效的聯系,形成知識體系,前后關聯。
教師根據物理課本編寫的基本順序,將知識進行細致有效的編排與傳授,包括最基本的物理概念和原理,重點在于物理原理的基本實踐和應用。教師引導學生進行知識關聯和綜合,并且要在知識交叉點之間進行知識的思考和運用。例如,在課程當中分別學習了“電流和電路”,在之后學習了“歐姆定律和電功率”,引申到了“電磁知識”,這不但是在電的基礎上的繼承,更是在“電磁”知識上的引申,兩者融匯的交匯點就是兩者之間的應用,像課本的“電磁鐵、電磁繼電器、揚聲器和電動機”,在實際的具體事例中,綜合知識的實踐運用,加以辨析。此舉目的有二:一是基礎知識的穩固和綜合;二是開闊眼界,拓寬思維,提升能力。
2 小組合作,進行物理實踐能力的提升
小組合作的方式,可以將物理的實踐能力進行多方面的討論與實踐,并且能夠將知識進行回顧,每個學生都有自己發言的機會,談出自己的看法,避免了傳統課堂的理論傳授和單一的實踐進行,這樣更加利于學生的學習與能力的提升。
教師首先根據課堂情況,將學生分成若干個小組,每個小組都有4~5名學生,而且最好是有1~2名學習較好的學生,同時帶動學習較弱的學生,搭建一個可以互相學習的平臺,使每個學生都能自由發言。同時給學習較弱的學生更多的自己學習和發言的時間,能勇于說出自己的想法,提升自信心。
教師在講授新課之前,可以先將本節內容的知識提綱列舉出來,讓小組的學生根據提綱進行討論學習。大家首先根據自己的理解去做出答案和總結,通過文字進行記錄,隨后學生進行組內學習討論,再對自己的答案加以驗證。如電路模型和電路定律、電阻電路的等效變換、電阻電路的一般分析、電路定理等,就特別適合這種教學方法。另外,對于電路中的某一個方面,實踐操作性強的,也完全可以進行小組深入的討論和實踐操作。如單片機的電路設計,可以從這幾方面考慮:功率放大和驅動電路,比如驅動數碼管、蜂鳴器和電機、繼電器;模擬放大電路,比如模數轉換器的前級;電源部分的濾波整流電路、直流穩壓電路、開關電源的濾波,開關輸出控制電路,比如PWM脈寬調制;運算放大器電路,以及電平值計算,比如上拉、下拉、開漏應用等。這些都是教師需要在實踐中考慮的方面。
接下來,學生可以根據已有的提綱和自己總結的答案,進行自我解釋的闡發和道理說明,包括對對方觀點的評論,進行物理的優化設計,將小組內的答案進行比較,擬出最優答案,參加班級評比。
3 總結
通過上述分析得知,學習物理要循序漸進,要遵循學習規律,從知識的夯實入手,打牢基本功,然后進行能力的提升與發展。在這個過程中,小組合作的方式起到很大的作用,而且通過這個平臺,學生可以進行系統的交流與討論,無論是物理知識還是實驗能力,都可以在這個小組內進行。
以上談及了“知識和能力”,先鞏固知識,然后提升能力,這是學習物理的一條必由之路。另外探討一些教學課堂中簡便易操作的基本方法,學好知識,同時提高能力。在課堂小組學習中,針對物理這類非記憶性課程,這個方法可謂事半功倍。有學生自行推導物理基本原理,有教師加以匡正完善,其間進行了四輪的學習和總結反思,大大提高了效率。這是筆者教授技校物理的一點兒體會,希望能有更好的教學方法出現,活躍物理課堂教學。
參考文獻
[1]王棣生.中學物理創新教法:素質訓練方案[M].北京:學苑出版社,2000.
[2]何豐明,陳前.走進探索:物理教學創新設計與課例[M].福州:福建教育出版社,2005.
[3]劉彬生.創新物理實驗[M].北京:北京師范大學出版社,2011.
例1.摘引某市2013-1-14題:圖1是一種調壓電路,電源電壓為 6 V 且保持不變。閉合開關,將滑動變阻器的滑片p從a端滑到b端的過程中,不考慮溫度對小燈泡電阻的影響。則
A.小燈泡逐漸變暗;
B.電路中總電阻逐漸變小;
C.小燈泡兩端電壓變化范圍為0~6 V;
D.滑片在a、b兩端時,電流表示數相等。賦分答案是選“B、C、D”。
闡明兩點淺見:
⑴弄清滑動變阻器4種用途:
①參看2013年6月第1版九年級課本:p70.4行“用滑動變阻器控制電阻兩端的電壓”、p70.“⑴調節滑動變阻器的滑片,使R兩端的電壓成整數倍的變化;⑵調節變阻器的滑片,保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變”、p75.“如果使用滑動變阻器,怎樣改變電阻兩端的電壓?”、p80.“用滑動變阻器改變待測電阻兩端的電壓”、p96.“用滑動變阻器控制電路:⑴使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓;⑵使小燈泡兩端的電壓低于額定電壓;⑶使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1.2倍”和p96.“.……用滑動變阻器與小燈泡串聯,從而控制小燈泡兩端的電壓”等,可知初中使用滑動變阻器主要是“組成調壓電路”!調壓電路的顯著特征是:必須從滑動變阻器的金屬桿和電阻線兩端各選1個接線柱,跟被控制電路元件串聯使用;實驗前滑片要停留在最大阻值處。
②圖1所示的不是“調壓電路”、而是滑動變阻器的第2種用途“組成分壓電路”!分壓電路的突出特點是:滑動變阻器的電阻線要全部串聯接在電路中;被控制電路元件L要接在滑片組成的支路里;實驗前滑片必須停留在最小阻值處a端!實驗時向b端緩慢地移動滑片p,就能從電路a與b兩點間“分出能夠滿足L兩端需要的電壓值”。
③“組成變直流為交流電路”如圖2所示:要求U1=U2、且實驗前滑片p要停留在電阻線的中點!此時外電路Uab為0V。當滑片p周期性地左右滑動時,在外電路a和b兩端就能獲得交變電壓,實現把直流變為交流。
④“組成全波整流電路”如圖3所示:要求滑片p必須固定在電阻線的中間!閉合開關左端輸入交變電流,在e與p之間的電路上,就能實現交流變直流的“全波整流”。
滑動變阻器的4種用法,其電路連接方式、實驗前滑片p要停留的位置等,都有嚴格的規定,故知常見的“學會使用滑動變阻器”等說法是欠妥的。
⑵實測結果報告:
使用6V穩壓電源、50歐滑動變阻器(實測≈54歐)和6.2V、0.5A小燈泡(當它兩端電壓為6V時實測約0.32A)。其模擬電路示意如圖4所示:當S1和S2都斷開時,通過滑動變阻器R的電流約為0.11A;當閉合S1斷開S2(相當于滑片p在a端)時,表A示數降為0.08A! 即通過滑動變阻器R的電流,約有0.03A是通過L直接流到負極、沒有流經表A!致表A示數略有減小。
當斷開S1閉合S2(相當于滑片p在b端)時,表A的示數又恢復約為0.11A!說明滑片與L支路不再有分流作用!可知滑片p在a和b端時,表A的兩次示數并不相等!實測表明D項不對,該題正確答案只有B和C!
例2.某市2013-2-28題.如圖5(甲)所示,漁民在平靜的海面上叉魚時,魚叉要對準所看到的“魚”的正下方才可能叉到魚,請分析說明其原因(注:如果需要,可在圖乙上畫光路示意圖,以輔助說明)賦分答案:光路示意圖如圖6所示,來自于魚身上某點S的垂直水面射出的光線,出射光線方向不變(1分。筆者注:“出射光線”應稱為“折射光線”、下同;此條光線不能射入漁民的眼睛里而形成虛像);從S點斜射向水面的光線,出射光線遠離法線偏折(1分);兩條出射光線反向延長線的交點S′就是像點(筆者注:應指出為“虛像點”、下同),像點S′在物點S的正上方(1分);所以,魚叉要對準所看到的“魚”的正下方才可能叉到魚。
陳述兩點淺見: