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  一、关于电学教材内容前置的思考

 

  新教材把电学内容调整到了力学之前,许多老师有疑虑,核心问题是如何处理物理的逻辑顺序和学生的心理发展之间的关系问题。建立合理的初中物理教材体系,是提高初中物理教学质量的关键。要使抽象的物理内容为初中学生所接受,就不能完全按照物理的逻辑顺序来编排,而要适应学生的认知发展特点、认识规律设计教材的体系和结构。

 

  以往初中物理教材多把力学放在电学之前,认为力学是学习物理的基础。而电学内容比较抽象,应该放在力学之后学习。但是“新课标”强调知识与技能的同时,特别倡导过程与方法的学习,并关注情感态度与价值观的培养,使培养目标上走向多元化。我们看到“新课标”对电学内容的知识和技能的教学要求也有所降低。并且初中学生学习物理的思维特点是由具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡,因此我们考虑初中阶段可以从学生兴趣、认识规律和探究的方便出发,不过分强调学科自身逻辑的体系和概念规律的严密性,先以声、光、热、电有趣的物理现象入手,激发学生学习物理的兴趣和愿望,尽可能多地联系生活实际,使学生充分感受到,这些知识跟自己的生活很贴近,而且很有用。提倡多动手,增加实践机会,经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程。体验科学探究的乐趣,领悟科学的思想和精神。

 

  新教材在电学中某些内容的处理上有所考虑,许多概念仅从实用角度出发认识,例如强调只有电路闭合时电路中才有电流而引入“电流”、“电路”等概念。另外,“探究串、并联电路中电流的规律”的设计,为了从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,培养科学探究能力,实事求是的科学态度和敢于创新的科学探索精神,而不倡导让学生背“结论”和概念。

 

  现代生活与电的联系已远远超过人们预期的想象,电磁学及其相关的电子技术和信息技术在上世纪90年代开始受到公众的瞩目。今天的物理教材有必要也有责任把电学知识作为提高全体学生科学素质来处理。


  二、关于“电流和电路”教学目标的设计

 

  本章教材的内容是学习电学概念和规律的基础,生活中又经常用到。

 

  教学目标的设计完全依据《全日制义务教育物理课程标准》,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者并重的层面上加以考虑,并将其分为三个单元。具体内容见图表所示。

 

第五章电流和电路教学目标的设计

单元

知识与技能

过程与方法

情感、态度
与价值观

评价

 

 

电流和电路

 

电流的强弱

·知道电源是提供电能的装置;用电器是消耗电能的装置。

 

·认识常用电气元件的符号。

 

·知道电流的方向:电池正极→用电器→电池负极。电流的单位。

 

·会使用电流表测量电流。会读数。

 

·了解什么是导体、绝缘体及其区别。

·认识电气元件,并动手组装控制一个用电器的简单电路。

 

·用电气元件的符号画出电路图。

 

·通过灯泡的明亮程度,间接地分析电路中电流的强弱。

 

·经历用电流表测量电路中电流的过程。

·关心生活、生产、自然现象中常见电现象,如电流的数值等。

 

·乐于在周围生活中发现所学过的电源、开关和用电器。

 

·敢于动手做物理课的电路实验,在实验中乐于动脑思考问题,积极动手进行尝试,养成严谨的科学态度。

知:能否从能量转化的角度认识电源和用电器。能否识别电流的方向。

 

技:能否独立连接简单电路。能否正确使用电流表。

 

情:对电路的组装是否有兴趣。实验中是否乐于动脑思考问题,积极动手进行尝试。

串联和并联

 

探究串并联电路中电流的规律

 

 

·知道什么是串联电路;什么是并联电路

 

·能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。

 

·知道串联电路中各处电流相等。

 

·知道并联电路中干路的电流等于各支路电流的和。

 

·进一步巩固使用电流表测量电流的技能。

 

 

 

 

·动手组装控制两个以上用电器工作的串联电路和并联电路。并会画出相应的电路图。

 

·探究串联电路中各点电流的规律。

 

?探究并联电路中干路和支路中电流的规律。

 

·通过科学探究全过程的切身体验,领会科学研究的方法,培养严谨的科学态度与协作精神。

 

 

·关心生活、生产中串联和并联的实际电路。

 

·具有提出问题的意识;强烈的好奇心,勤于思考;乐于通过实验来证实自己的猜想;有合理的设计方案、积极动手操作、认真评估自我、勇于交流。在探究的过程中体现实事求是,严谨的科学态度与协作精神。

 

 

技:是否能独立连接串并联电路。

 

过与法:重点要放在学生是否认真经历了探究过程。不要把探究的结论作为评价的标准,而要根据学生参与探究活动的全过程所反映出的学习状况、态度等做出适当的评价。通过交流,培养全体学生的参与意识。

 

 

家庭电路

 

 

·知道家庭电路的基本组成。

 

·会用试电笔检测家庭供电线路中的火线和零线。

 

·了解家庭电路中的保险装置(保险丝、空气开关)。

 

·从闭合电路了解常见两种生活中的触电及急救措施。

 

·了解接地,三线插头和漏电保护器的安全防护功能。

·观察家庭电路的组成结构。

 

·观察家庭电路中的保险装置(保险丝、空气开关)。

 

·尝试用试电笔检测家庭供电线路中的火线和零线。

 

·观察过程中留意器件铭牌及说明书等。

·关心生活电路的连接情况。乐于观察家用电器、电工器材上标注的文字和符号并乐于了解其含义。

 

·对初次接触的家用电器具有好奇心。

 

·在生活和实验中具有安全用电的意识。

过:能否认真观察家庭电路的组成。

 

知:能否从闭合电路中有电流的角度了解安全用电的常识。

 

技:能否独立使用试电笔。

 

情:观察电路、用电器等是否有兴趣。

 

  “电路”的教学

 

  小灯泡、小电动机、音乐门铃……是生活中常见的,各种玩具中都有。对成年人来说,连接小灯泡跟连接小电机、音乐门铃好像是一回事,但对于初中学生来说,换一个新的用电器就是一次新的尝试。学生在完成三次以上电路的连接后,启发学生思考:几次连接的电路有什么共同的特征?

 

  学生会发现,导线将电池、开关、灯泡(或小电机、音乐门铃……)逐次连接成一个闭合回路。当合上开关,小灯泡就会发光;小电机就会转动;音乐门铃就会发出音乐声……。学生会说这是由于电池中的“电”有了可以流淌的路径。教师在这里要注意引导学生理解电路的闭合性,从而总结出组成电路的四大要素:电源、用电器、开关和导线。

 

  为帮助学生理解电路的闭合性,建议在“电路”的教学中补充以下两个内容:

 

  (1)介绍小灯泡内部结构,明示小灯泡在电路中电流的路径。

 

  (2)将金属实物连接在回路中进行观察。其中实物可扩展到如金属板、铁桌子、水龙头……从而消除学生“导电的路径一定要用导线连接,电流是沿着线状物导通”的片面认识。学生对“电路”概念的理解也可得到一定的拓展。

 

  让学生知道,在研究一些具体问题时,为了方便,往往要把具体问题抽象、概括,使其简洁明了。电路图便是其中的一例。这是研究具体问题的一种思考方法。会看、会画简单的电路图是对学生的基本要求,但不要急于一次到位。


  “电源和用电器”的教学

 

  “电源是在电路中提供电能的装置,用电器是消耗电能的装置”。引导学生从能量相互转化的角度认识电源和用电器的作用。如,用电器小灯泡是将电能转化成了光能;小电机是将电能转化成了动能;音乐门铃是将电能转化成了声能……

 

  演示

 

  用1节干电池、小电机、开关和导线组成电路。观察小电机的转速随着时间逐渐变慢。这可以说明电池中的电能减少了,而这部分电能正是提供给了小电机来维持它的转动。

 

  由于学生关于能量转化的认识还很粗浅,教学中可以通过类比、演示实验等方法让学生初步感悟“消耗”和“转化”。

  “电流”的教学

 

  新教材没有选取静电部分的内容,没有讲电荷量的概念,也没有用与水流对比的方法了解电流是由电荷的移动形成的问题。因此“电流”的引入与讲解有所变化。与现行教材相比,导体和绝缘体的概念教学要求有所降低。课本直接给出“金属中有自由电子,所以能够导电;食盐水溶液中也有自由移动的带电粒子,所以也是导体。”它是直接给出了电流是导体中自由电子的定向移动形成的。

 

  关于电流的方向,新教材的处理回避了现行教材中规定的电流方向与金属中自由电子的移动方向相反的教学难点。这样处理的目的是让初中学生在“电流”的学习中侧重其应用,而不拘泥于那些难于理解的物理学概念。一方面是由于学生的年龄特点,另一方面也是因为自由电子的实际运动方式跟我们头脑中“定向运动”这种经典模式其实也是相差很远的。这里只要求学生知道电流是有方向的,其方向就是沿着“正极→用电器→负极”的方向。

 

  电流是摸不着,看不着的,电流的强弱只有间接地通过电流效应的大小来判断。课本是通过“流过手电筒的电流和流过汽车灯的电流,强弱是不一样的”来引出电流的强弱。通过可观察到的现象来获得不可直接感受的信息,这是一种很重要的科学研究问题的方法,以后还会遇到。在教学中可补充下面的演示实验。

 

  演示

 

观察1节电池和1个小灯泡,2节电池和同样1个小灯泡连接的电路,这两种情况下小灯泡的发光亮度一样吗?如果用3节电池又会怎样呢?

 

  小灯泡亮表示通过的电流大。用3节电池时小灯泡灯丝会被烧断,不防给学生演示一下,以此加强学生对电流强弱的理解。


  “电流表”的教学

   教材的重点在于课本图5.3-1所示的学生常用的一种电流表的几个特点和使用的规则。各校所用的学生实验电流表可能规格不太一样,这段教学应该结合本校实际,不一定用同课本完全相同的电流表。不过必须强调“任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极!”其中的道理有待后续知识的学习才能理解。

 

  规则1:接线柱的接法要正确(+、-号,最大测量值)

 

  规则2:被测电流不要超过电流表的最大测量值

 

  规则3:电流表必须和被测的用电器串联

 

  学会读出电流表的测量值,是电学实验中必须具备的基本技能,要结合实物讲清读数的基本方法,并指导学生观察和训练。一是要看清选用了哪个量程,从而知道满偏度所表示的电流值;二是要看清每个大格分成了几个小格,以及它们各表示的电流值;最后是要看清测量时表针停在哪个大格、哪个小格上。读数时不可估读。

 

  “串联和并联”的教学

  在前一单元的学习中,学生已经掌握了控制一个用电器的简单电路。在此基础上,要求他们学会控制两个用电器的问题是很有趣的,这会给学生留有较宽松的空间,学生动手操作前一定要先画出电路图,经过讨论,确认可行之后再连接电路。对于串联电路和并联电路的定义不必追求严谨。只需指出电路中用电器连接的特点。即,“两个小灯泡首尾相连,然后接到电路中,就是串联;两个小灯泡的两端分别连在一起,然后接到电路中,就是并联”。

 

  实验

 

先用1节干电池、让32.5V的小灯泡组成串联电路,再用1节干电池让32.5V的小灯泡组成并联电路。观察对比两个电路中3个小灯泡的发光情况。

 

  建议在上面教学的基础上,再补充两个实验让学生感悟串联电路和并联电路的区别。

 

  实验结果:串联电路中的3个小灯泡并不太亮,而并联电路中的3个小灯泡却比较亮。目的是让学生体会将用电器串联起来和用电器并联起来所反映出的不同效果。从而加深对串联电路和并联电路的理解。


  “探究串联电路中电流的规律”的教学

  科学探究过程的每个环节都有它特有的教育功能。本节探究活动在设计上具有较完整的几个探究要素,将科学探究的层次引申了一步,并作为程序性的知识正面交给了学生。以往这部分教材内容,多是将结论直接告诉学生,或是验证性的。新教材将其设计成探索性的,通过科学探究全过程的切身体验,让学生领会科学研究的方法。另一个目的仍是进行连接电路和使用电流表的训练。

 

  提出问题课本直接提出问题,这完全是为引导学生学会怎样提出问题。学生提出问题的能力,表现在对事物的感性认识能力和思维能力上。通过物理课有意识地进行训练是十分有意义的。

 

  猜想或假设学生的想象是丰富多彩的。如,

 

  ·用两个相同型号的小灯泡组成串联电路时,灯的亮度是相同的。

 

  ·用水流模型来类比,如果中途没有渗透、蒸发……

 

  ·靠近电源流出电流的一侧电流大,流回电源一侧的电流小。

 

  ·用电器是消耗电能的装置,串联电路中哪个用电器消耗的电能多,哪处的电流就要变小。

 

  ……

 

  这里需要指出的是:猜想(假设)是建立在事实和推理的基础上,它是确定性和不确定性的统一。既有科学性,创造性,又有推测性。也许有的学生一下会说出“结论”。但必须清楚这不是结论,只是猜想,是探究活动的开始,它还需要论证,需要实验证明。探究活动的目的绝不只是让学生记住“结论”。不管猜想是否与教师心中的答案一致,有经验的教师往往会充分利用学生的不同猜想找出思维冲突的火花展开教学。

 

  制定计划其中包括实验器材的名称及数量、实验步骤、实验电路图。从实验原理、步骤等来选择器材种类;从器材安全、减小误差等来选择器材规格;从周围环境来思考就地取材。制定计划的训练,能提高学生思维和工作的条理性,养成良好的工作作风。

 

  收集证据这一步是实际操作。按照制定的计划进行实验与收集证据根据学校的实际,注意仪器使用的规范性,具有安全操作的意识。能正确记录实验数据,具有捕捉意外信息的意识。

 

  分析和论证这一步是数据处理。归纳科学规律,寻找数据之间规律的特征(相等,增加,减少,之和,之差,乘积,比值……?)。关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。实验证明:串联电路中各处的电流是相等的。

 

  评估要求学生对自己的探究活动进行回顾、分析,初中学生做实验、解题往往做完了不检查,不总结。其实,“评估”是一切工作的重要环节,通过评估可以发现不足,及时弥补,还可以总结经验,以利将来的工作。有从评估中吸取经验教训的意识,尝试改进探究方案

 

  交流学会写简单的探究报告。不强求刻板统一的格式。实际上“交流”应该贯穿于整个探究活动之中,培养学生有准确表述自己观点的意识。自己的观点与别人不同、或别人暂时还没有想到时,有把自己的观点告知别人的愿望。交流一定要包括口头交流,不是只交流结论,要从问题的提出开始,包括猜想、制定计划……鼓励不同的想法和做法,培养学生的协作精神。

 

  “家庭电路”的教学

 

  “家庭电路”的教学,采用由整体到局部的方式展开。可从入户线开始,结合课本图5.5-1,逐一让学生搞懂家庭电路的基本组成。建筑物中的电路多使用暗线,不能从外面看到墙内的布线,可以运用“家庭电路”的教学挂图或“家庭电路”的示教板在课堂上进行讲解。先给出家庭电路的全貌,使学生有总体了解,然后重点讲解几种设备。建议在讲解前要求学生观察家庭或学校的照明电路。 


  “安全用电”的教学

  新教材的安全用电内容出现三次。第一次,在本章仅从闭合电路中电流对安全用电的影响的角度提出。第二次,从电压高低、电阻大小对安全用电的影响的角度提出。第三次,从电流的热效应对安全用电的影响的角度提出。

 

  前面的学习学生对闭合电路中的电流有了认识,在此基础上提出两种类型触电的问题,学生会比较容易地从电路的角度去分析。但是,学生很难想到人体参与并同大地构成的闭合回路,可以在教师的引导下自己动手,用简笔画的形式,画出人作为导体而触电的闭合电路。另外,考虑到家用电器的普及,要强调接地的重要性。

 

  需要指出的是,现在在电路上使用的新技术和新设备比较多,例如有的楼房用带保护器的空气开关而不用保险丝,有的地区已经不用机械式电能表,而用电子式电能表。对此,我们的想法是:第一,物理不是技工培训课,最终的目的不是处理实际问题,对于那些道理难以理解的内容,例如空气开关,由于涉及电磁知识比较复杂不宜深入展开,而应该保留能够讲清道理的保险丝。第二,针对目前多样技术并存的状况,教学中可以新老技术兼顾。适当介绍新技术,主要是培养学生观察、求知、好学的习惯,教学上不过多追求其中的技术。

    
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