在学习中发现问题、解决问题 享受创造的愉悦

钟洁琪

摘   要：文章为“导体对电流的阻碍作用2”的教学设计，通过营造自主探究、创造的课堂环境，在任务、问题、驱动中让学生以分组或独立完成任务的方式，体验滑动变阻器从无到有的形成过程。过程中着意培养学生的学科素养，锻炼动手能力和合作能力。引导学生发现问题，思考问题，最终解决问题，并在思考过程中获得成就感。

关键词：导体;电流;阻碍作用;滑动变阻器

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）4-0067-3

1    本节课的教学设计理念

本课的教学设计充分考虑学生的认知规律。教学目的从让学生简单地认识使用一种电学器材，转变为引导学生发现问题、解决问题，并获得能力的发展。通过问题设计与情境创设，充分发挥学生的主体作用，最大化地促进学生对物理问题的积极思考。从最开始的如何改变电阻;继而在师生的共同努力下“滑动变阻器”初现雏形;而后又通过对比、借鉴、思考进行改良;最终实现从课堂走进生活中的种种运用。在过程中引导学生层层思考—创造—反思—再创造。

2    教学目标

2.1    知识与技能

知道滑动变阻器的原理、作用、构造和连入电路的正确接法;知道滑动变阻器上所标规格的含义;会根据滑动变阻器滑片的移动方向，判断电阻的变化和电路中电流的变化。

2.2    过程与方法

通过实验了解滑动变阻器的作用和原理。通过学生小组实验，体验科学探究的方法，提高实验能力、合作探究能力、分析概括能力，学会使用仪器。

2.3    情感、态度与价值观

通过动手实验，让学生养成探究学习的习惯和实事求是的科学态度，养成良好的实验习惯和团结协作的精神。通过自制滑动变阻器的过程，激发学生运用所学知识解释变阻器改变电阻的原理。激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望。

3    教学过程

3.1    引入课题进行实验

师：和老师随行而来的还有旁边这个小家伙，让它来跟大家打个招呼吧！同时摇动荷叶。同学们，你们看到了什么？听到了什么？

生：音量的变化，亮度的变化。

师：本质是什么的变化呢？

生：电流的变化。

师：同学们能改变电路中的电流吗？现在老师给大家准备了一根铅笔芯，请同学们自己动手，尝试将铅笔芯连入电路，尝试改变小灯泡的亮度，现在开始完成任务吧！

学生活动：将铅笔芯连入电路，移动鳄鱼夹，改变接入电路铅笔芯的长度，灯泡亮度发生了变化。

设计意图：让学生在一开始被教师创设的情境所吸引，也为最后的揭秘做好铺垫。 将电流的变化可视化（亮度的变化），为了解变阻器的原理打好基础。

师：同学们完成了任务，我想请一组同学展示一下他们的设计。

学生活动：上台展示，并介绍。

师：你们是如何将铅笔芯连入电路的？

生：用夹子夹住。

师：如何操作改变灯泡的亮度的？

生：夹子在铅笔芯上滑动。

师：非常好，这就是一个可调亮度的灯啦！

设計意图：铅笔芯属于导体，电阻大小与导体长度有关，这些内容是学生已经掌握的。最简单改变电阻的方式是改变接入电路中导体的长度，学生只有在动手尝试过程中才容易发现。调动学生参与的积极性，也为后来完成滑动变阻器的制作打好基础。

3.2    分析实验原理，引出滑动变阻器

师：看完了这组同学的展示，请同学们思考，灯泡亮度的变化实际是流经灯泡的什么发生了变化？

生：电流的变化。

师：电流为什么会发生变化呢？

生：接入电路的电阻发生了变化。

师：其实这就是今天要学习的变阻器的雏形（板书题目：变阻器），又因为我们是通过滑动改变电阻的，所以又把它称为——“滑动变阻器”。这款我们叫它为“滑动变阻器1.0”。

师：同学们上节课学习了电阻，我们的设计是通过改变哪个因素从而改变电阻大小的呢？

生：接入电路中导体的长度。

师：是的，这就是滑动变阻器的原理（板书）。

设计意图：

虽然在上一环节学生已经实现了灯泡亮度的调节，但是在展示后强调“连入铅笔芯长度发生变化带来连入电阻变化”是有必要的。从“变阻器”到“滑动变阻器”，名称及原理也是从实验中自然而然得到的。

3.3    放大版滑动变阻器，引出电阻丝过长问题

师：老师说它是雏形，我们来看看它的不足之处。比如它不够长，电阻较小，变化范围也不大。所以老师带来了“滑动变阻器2.0”。同学们看看头顶（引导学生看向天花板，横跨教室的电阻丝），老师将电动机带动的风车连入电路，一端固定，另一端交到同学手上。同学们试着传递导线，随着接入电阻的改变，观察风车的转速有什么变化。

学生活动：导线在学生手中不断传递穿过整个教室，学生一边传递一边观察风车。

生：越转越快！

师：如果我安装的不是风车而是扇叶，这就是一个——？

生：变速风扇！

师：如果安装的是车轮，这就是一个——？

生：变速独轮车！如果安装一个熨斗这就是一个生活中常见的变温熨斗。（学生气氛活跃）

师：但是同学们有没有觉得这有点不方便？比如我变化一个温度，得横穿一间教室。怎么解决这个问题呢？

设计意图：出其不意地将铅笔芯实验放大成在教室半空中横穿的电阻线。给学生以视觉惊喜，并引导学生发现生活中变阻器无处不在。这一刻发现它们所有的原理，让学生获得成就感。放大器材的同时也放大了设计的缺点。幽默地说出这个变阻器的不足，自然而然地让学生想要思考如何优化它。

3.4    学生制作滑动变阻器并认识其组成与结构

师：所以怎么解决这个问题呢？

生：绕起来。

师：同学们的第二个任务来了，请同学们自行设计一个更方便、合理的滑动变阻器。请同学们自由选择桌上的材料。老师给大家准备的材料有一根铁杆，一长段镍铬电阻丝，还有一个打毛衣用的粗木质棒针，一些夹子。同学们可以一边设计，一边可以试着把你的半成品连入电路，边做边改进。待会我会实时地拍摄各组的进程，同学们可以互相借鉴学习。开始设计吧！

师：我请一组同学来介绍一下他们设计的“滑动变阻器3.0”。为什么要把电阻丝绕成圈？每一部分是用来做什么的？他们的设计很好地解决了很多实际使用的难题，我们用掌声鼓励他们。没有上来展示的同学也做得很好，祝贺大家！

设计意图：在学生不知道滑动变阻器是什么样子之前，让学生用生活中的常用物件，自己动手制作滑动变阻器，体验物理就在身边。制作成型的过程有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。教师主要负责提出一个个推进的问题，由学生思考并解决问题。有效地培养了学生的动手能力、团结协作能力和思维能力。

师：现在请同学们从抽屉里取出我们实验用的滑动变阻器，你看它和我们的设计多像！试着把它接入电路，看它在设计上有优于我们的地方吗？

生：有支架，方便放在桌上。

生：上面有两个接线柱，就不用把线拉来拉去。

生：电阻丝更长更细，变阻的范围更大。

生：电阻丝是紧密缠绕在一起的。

师：这个同学发现的问题值得我们思考。当电阻丝紧密缠绕，会造成电阻丝横截面积增大，如何解决这个问题呢？

生：包一层绝缘材料。

师：对的！其实电阻丝上刷有一层绝缘漆，再把滑片与电阻丝接触处的漆刮掉，就可以解决这个问题。

师：在观察滑动变阻器时，有一个细节不知道大家有没有注意到，滑动变阻器上有一个铭牌。上面的“10 Ω 1 A”是什么意思呢？

生：最大电阻和最大允许通过的电流。

师：老师画出滑动变阻器的结构示意图（板书：示意图，并画出示意图）。猜一猜各部分代表了滑动变阻器的哪一部分？

设计意图：对比自己的设计与实验所用滑动变阻器的不同和相似之处，很快学会了使用这一器材。培养学生化繁为简的能力，在过程中加深对滑动变阻器结构的认识。在这个环节再次巩固滑动变阻器各部分的构造，同时引出滑动变阻器接线的方法问题。

3.5    探究滑动变阻器的接线方式，了解电位器原理

师：要把一个元件连入电路，电流一进一出，只需要两个接线柱。但滑动变阻器一共有4个接线柱，为了区分它们，我们把它们分别命名为：A、B、C、D。4选2，请同学们利用手中的滑动变阻器，尝试不同接法，并完成实验报告单上的问题。（1.这种接法接入的是哪两个接线柱？2.接入的是哪一部分的电阻丝？3.当移动滑片时，接入电阻丝的长度变长还是变短？4.电阻变大还是变小？）开始探究！

生：由学生展示各种接法的结果。

師：如何接入滑动变阻器才是有效的？

生：上下接线柱各接一个。

师：我们采用“一上一下”的接法。（板书：接法：“一上一下”）正由于这个原因，滑动变阻器的元件符号是——（在黑板画出元件符号），这也正好体现了“一上一下”的接线方法。

设计意图：找到滑动变阻器正确的连接方式。并明确在不同的接线方式下，滑动变阻器所接入电阻丝的部分。

师：学习到这儿，同学们还记得老师带来的龙猫和它的魔法荷叶吗？藏了一节课，让我们看看龙猫有什么秘密。（PPT上展示电位器）

学生活动：学生观察后马上能结合本课所学知识发现电位器和滑动变阻器的相似之处。

师：其实这是一个电位器，有同学愿意和大家分享一下他的发现吗？

生：这个装置和今天我们学习的滑动变阻器有相同的原理。

师：那电位器是如何工作的呢？

生：电位器上的“T”型杆相当于将滑动变阻器的接线柱C、D变为了一个接线柱，当转动转轴时，滑片在电阻丝上滑动从而改变电阻。

师：非常好！那么电位器的结构对我们的设计有什么启发呢？我们是否能设计出更棒的变阻器，来满足我们生活的不同需求呢？带着这个问题我们结束了本堂课。

设计意图：

学生一边分析一边发现电位器的优点。这时学生基于对滑动变阻器的充分理解，很容易看懂电位器的工作原理。学生会进一步借鉴电位器的优点完善自己的设计。在揭秘课前实验的过程中，实现了知识的迁移，为学生对其他变阻原件的理解打下了坚实的基础。

4    总  结

“导体对电流的阻碍作用2”是教科版九年级上册物理电学部分的重要内容，是上节电阻知识的实际应用，也是进一步学习“欧姆定律”的基础。在笔者的引导下，学生能够从简单的变阻器一步一步地通过学习了解了结构更复杂的变阻器，认识过程如图1。学好变阻器，有助于学生更好地理解电阻的概念，也为今后电学实验操作做好准备。

（栏目编辑    张正严）

收稿日期：2019-01-18

作者简介：钟洁琪（1988-），女，中学一级教师，主要从事初中物理教学工作，曾获“第十一届全国物理青年教师教学大赛”一等奖。