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课堂生成是课堂教学过程中学生灵感的集中体现,它是一种灵动的智慧,是课堂教学过程中最难能可贵的闪光点,它反映了学生思维的独立性、自主性和发展性,是学生思维智慧火花的展现,教师要在课堂中善于捕捉学生的生成火花,演绎成学生智慧生长和智力发展的亮点.
物理学是以实验为主的科学,物理实验本身就是一个实验设计、情景探究的过程,它更能让学生思维发散,生成新的方法,促进课堂教学效果,培养学生良好的思维习惯,敢于质疑,勇于创新.本文以物理课堂中的实验设计为例谈谈学生课堂生成的灵动性.
1实验过程设计的广阔性,体现学生课堂生成的灵动
在苏科版教材《第四节 欧姆定律的应用》中有一道习题:某研究小组要测量一只阻值约为数百欧的电阻Rx,所提供的器材有:①干电池两节,②学生用电压表(0~3 V、0~15 V)一只,③滑动变阻器(100 Ω 2 A)一只,④电阻箱(0-9999 Ω 5 A,符号为)一只,⑤开关和导线若干.请写出你设计的实验方案(用相应的字母表示各个测出的物理量).(1)实验思路;(2)实验器材;(3)电路图;(4)实验步骤:写出待测电阻Rx的表达式.
学生从伏安法测电阻入手,由R=U/I,可以通过所给器材测量出未知电阻Rx两端的电压Ux,但电流的测量是解决问题的关键,同学们通过交流实验设计的过程,发现有多种方法可以测量出未知电阻中的电流.如图1所示,通过电压表在未知电阻Rx和电阻箱(电阻适当)两端的并联(利用串联电路中电流相等进行等量替代,多好的思维方法),测量出电阻箱两端的电压,利用电阻箱阻值可读,计算出电阻箱中通过的电流I0,从而得到未知电阻中的电流Ix.
生成一:有的同学利用滑动变阻器的阻值范围已知的条件,将滑动变阻器看作是一个定值电阻R0,利用它和电阻Rx串联,如图2.方法同上面一样,仍测量得到了I0,间接测量出了未知电流Ix.
生成二:有的同学不改变电压表的位置,利用滑动变阻器的移动,仍测量出了未知电阻Rx中的电流,如图3所示.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,电压表的示数为U(测量出了电源电压),将滑片P移到b端,电压表的示数为Ux,则滑动变阻器的最大阻值R0两端的电压为U-Ux,仍可求出I0得到Ix.
生成三:有的同学利用开关位置的变化,将电路中的元件Rx短路来完成电压和电流的测量,如图4所示.闭合开关S,电阻Rx被短路,电压表的示数为U(电源电压);断开开关S,电压表示数为U0,则待测电阻Rx两端的电压为U-Ux,仍可求出I0得到Ix.
生成四:有的同学利用等效替代法,如图5所示.先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片,读出电压表的示数为U1;再闭合开关S、S2,不能移动滑片P的位置(保证滑动变阻器两端分到的电压相等,多好的实验设计过程的细节处理),调节电阻箱的转盘,直到电压表的示数仍为U1,读出此时电阻箱的示数为R0,则待测电阻Rx的阻值Rx=R0.
通过同学间不断激发求异思维,生成不同的设计思路,让学生在设计实验的过程中不断领悟思维的广度与深度,使学生的思维发散,课堂灵动.
2实验过程设计的递进性,体现学生课堂生成的灵动
在设计“探究电流与电压、电阻的关系时”,学生已经知道了一节干电池和2.5 V的小灯泡串联使灯泡发光,和两节干电池和2.5 V的小灯泡串联,使灯泡发光的亮度不同;两节干电池和6.3 V的小灯泡串联,灯泡发光的亮度与2.5 V的小灯泡亮度也不同.说明:灯不变时,电压大,电流可能越大,灯越亮.电压不变时,电阻大的电流小,电阻小的电流大.那么怎么设计实验来探究电流与电压、电阻的关系呢?为此以学生实验设计过程的原型为案例,看他们如何在不断纠错、交流评估中改进和完善,在矛盾激发的递进性中生成新的精品.
问题1:在图6中选择灯泡来进行实验合适吗?
生:在探究电流与电压的关系时,必须保持电阻不变.而灯泡的亮度变化会引起温度变化,从而使其电阻发生变化.故需选择定值电阻来进行实验,如图7.
问题2:在图7中怎么实现改变电阻两端的电压呢?
生1:通过改变电池个数改变电压,观察电压改变后电流的情况;
生2:如果使用学生电源,可以通过改变电源的输出电压,观察电压改变后电流的情况;
生3:通过滑动变阻器改变电压(如图8),观察电压改变后电流的情况.
通过以上探究过程的设计,同学们对实验电路设计不断生成、理解,彰显课堂生成的灵动.
3实验过程设计的新颖性,体现学生课堂生成的灵动
在探究“影响电热大小的因素中”,针对猜想“电流通过导体产生热量与电流的大小、导体的电阻及通电时间有关”,同学们都知道可以采用控制变量法进行设计实验来探究.
小刚同学设计了如图9(a)所示的电路,他认为此图可以完成探究电热与电阻和时间的关系,并且为了能较好地反映实验效果,在选择电阻R1、R2时,应该使两个电阻的阻值大小相差较大.
小明同学设计了如图9(b)所示的电路,他认为此图可以完成探究电热与电流和时间的关系,图中的滑动变阻器除了对电路有保护作用外,还可以调节电路中的电流大小.
小惠同学认为她设计的电路图9(c)更新颖,具有创意,她认为此图可以完成探究电热与电阻、电流、时间的关系,当滑动变阻器的滑片P在某位置不动时,可以探究电热与电阻、时间的关系;改变滑片P的位置,改变电路中的电流大小,观察同一个电阻两次在相同的时间内产生的电热,可以探究电热与电流的关系.
小华同学认为她设计的电路图9(d)更方便、简洁,她认为此图也可以完成探究电热与电阻、电流、时间的关系,只闭合开关S1,可以探究电热与电阻、时间的关系;第一次只闭合开关S1、第二次同时闭合开关S1、S2,观察电阻R2在相同时间内产生的电热,可以探究电热与电阻的关系.
而为了反映电热的大小,采用电阻丝通电产生热量给液体加热,通过比较质量相等的同种液体升高的温度不同来比较电阻丝发热量的多少,为此必须采用比热容较小的煤油作为被加热的液体.也可以采用在电阻丝上放置相同的火柴棒(易燃物),观察火柴棒(易燃物)先后被点燃的时间长短来反映电热的大小.
通过不断追求实验设计的新颖与别致,不断激发学生思维的创造性,让学生在实验设计过程中不断生成更新更好的方法,课堂中处处洋溢出着生成的灵动与生机.
总之,课堂生成是物理课堂教学中一朵鲜艳耀眼的花朵,只有我们在课堂上精心呵护,悉心培养,才能让我们的物理课堂彰显灵动,我们的课堂才能热烈精彩,充满活力.让课堂生成成为物理课堂自主创新的源泉;让课堂生成成为物理课堂中学生灵动的源泉.
物理学是以实验为主的科学,物理实验本身就是一个实验设计、情景探究的过程,它更能让学生思维发散,生成新的方法,促进课堂教学效果,培养学生良好的思维习惯,敢于质疑,勇于创新.本文以物理课堂中的实验设计为例谈谈学生课堂生成的灵动性.
1实验过程设计的广阔性,体现学生课堂生成的灵动
在苏科版教材《第四节 欧姆定律的应用》中有一道习题:某研究小组要测量一只阻值约为数百欧的电阻Rx,所提供的器材有:①干电池两节,②学生用电压表(0~3 V、0~15 V)一只,③滑动变阻器(100 Ω 2 A)一只,④电阻箱(0-9999 Ω 5 A,符号为)一只,⑤开关和导线若干.请写出你设计的实验方案(用相应的字母表示各个测出的物理量).(1)实验思路;(2)实验器材;(3)电路图;(4)实验步骤:写出待测电阻Rx的表达式.
学生从伏安法测电阻入手,由R=U/I,可以通过所给器材测量出未知电阻Rx两端的电压Ux,但电流的测量是解决问题的关键,同学们通过交流实验设计的过程,发现有多种方法可以测量出未知电阻中的电流.如图1所示,通过电压表在未知电阻Rx和电阻箱(电阻适当)两端的并联(利用串联电路中电流相等进行等量替代,多好的思维方法),测量出电阻箱两端的电压,利用电阻箱阻值可读,计算出电阻箱中通过的电流I0,从而得到未知电阻中的电流Ix.
生成一:有的同学利用滑动变阻器的阻值范围已知的条件,将滑动变阻器看作是一个定值电阻R0,利用它和电阻Rx串联,如图2.方法同上面一样,仍测量得到了I0,间接测量出了未知电流Ix.
生成二:有的同学不改变电压表的位置,利用滑动变阻器的移动,仍测量出了未知电阻Rx中的电流,如图3所示.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,电压表的示数为U(测量出了电源电压),将滑片P移到b端,电压表的示数为Ux,则滑动变阻器的最大阻值R0两端的电压为U-Ux,仍可求出I0得到Ix.
生成三:有的同学利用开关位置的变化,将电路中的元件Rx短路来完成电压和电流的测量,如图4所示.闭合开关S,电阻Rx被短路,电压表的示数为U(电源电压);断开开关S,电压表示数为U0,则待测电阻Rx两端的电压为U-Ux,仍可求出I0得到Ix.
生成四:有的同学利用等效替代法,如图5所示.先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片,读出电压表的示数为U1;再闭合开关S、S2,不能移动滑片P的位置(保证滑动变阻器两端分到的电压相等,多好的实验设计过程的细节处理),调节电阻箱的转盘,直到电压表的示数仍为U1,读出此时电阻箱的示数为R0,则待测电阻Rx的阻值Rx=R0.
通过同学间不断激发求异思维,生成不同的设计思路,让学生在设计实验的过程中不断领悟思维的广度与深度,使学生的思维发散,课堂灵动.
2实验过程设计的递进性,体现学生课堂生成的灵动
在设计“探究电流与电压、电阻的关系时”,学生已经知道了一节干电池和2.5 V的小灯泡串联使灯泡发光,和两节干电池和2.5 V的小灯泡串联,使灯泡发光的亮度不同;两节干电池和6.3 V的小灯泡串联,灯泡发光的亮度与2.5 V的小灯泡亮度也不同.说明:灯不变时,电压大,电流可能越大,灯越亮.电压不变时,电阻大的电流小,电阻小的电流大.那么怎么设计实验来探究电流与电压、电阻的关系呢?为此以学生实验设计过程的原型为案例,看他们如何在不断纠错、交流评估中改进和完善,在矛盾激发的递进性中生成新的精品.
问题1:在图6中选择灯泡来进行实验合适吗?
生:在探究电流与电压的关系时,必须保持电阻不变.而灯泡的亮度变化会引起温度变化,从而使其电阻发生变化.故需选择定值电阻来进行实验,如图7.
问题2:在图7中怎么实现改变电阻两端的电压呢?
生1:通过改变电池个数改变电压,观察电压改变后电流的情况;
生2:如果使用学生电源,可以通过改变电源的输出电压,观察电压改变后电流的情况;
生3:通过滑动变阻器改变电压(如图8),观察电压改变后电流的情况.
通过以上探究过程的设计,同学们对实验电路设计不断生成、理解,彰显课堂生成的灵动.
3实验过程设计的新颖性,体现学生课堂生成的灵动
在探究“影响电热大小的因素中”,针对猜想“电流通过导体产生热量与电流的大小、导体的电阻及通电时间有关”,同学们都知道可以采用控制变量法进行设计实验来探究.
小刚同学设计了如图9(a)所示的电路,他认为此图可以完成探究电热与电阻和时间的关系,并且为了能较好地反映实验效果,在选择电阻R1、R2时,应该使两个电阻的阻值大小相差较大.
小明同学设计了如图9(b)所示的电路,他认为此图可以完成探究电热与电流和时间的关系,图中的滑动变阻器除了对电路有保护作用外,还可以调节电路中的电流大小.
小惠同学认为她设计的电路图9(c)更新颖,具有创意,她认为此图可以完成探究电热与电阻、电流、时间的关系,当滑动变阻器的滑片P在某位置不动时,可以探究电热与电阻、时间的关系;改变滑片P的位置,改变电路中的电流大小,观察同一个电阻两次在相同的时间内产生的电热,可以探究电热与电流的关系.
小华同学认为她设计的电路图9(d)更方便、简洁,她认为此图也可以完成探究电热与电阻、电流、时间的关系,只闭合开关S1,可以探究电热与电阻、时间的关系;第一次只闭合开关S1、第二次同时闭合开关S1、S2,观察电阻R2在相同时间内产生的电热,可以探究电热与电阻的关系.
而为了反映电热的大小,采用电阻丝通电产生热量给液体加热,通过比较质量相等的同种液体升高的温度不同来比较电阻丝发热量的多少,为此必须采用比热容较小的煤油作为被加热的液体.也可以采用在电阻丝上放置相同的火柴棒(易燃物),观察火柴棒(易燃物)先后被点燃的时间长短来反映电热的大小.
通过不断追求实验设计的新颖与别致,不断激发学生思维的创造性,让学生在实验设计过程中不断生成更新更好的方法,课堂中处处洋溢出着生成的灵动与生机.
总之,课堂生成是物理课堂教学中一朵鲜艳耀眼的花朵,只有我们在课堂上精心呵护,悉心培养,才能让我们的物理课堂彰显灵动,我们的课堂才能热烈精彩,充满活力.让课堂生成成为物理课堂自主创新的源泉;让课堂生成成为物理课堂中学生灵动的源泉.