初中“电与磁”章节复习课的整体设计

顾美丽

(宁波市四眼碶中学,浙江 宁波 315000)

章节复习课是教学环节中必不可少的一种课型,通过章节知识的梳理、归纳和总结，让学生对已有的知识和方法进行横向联系、纵向剖析并纳入自己的知识体系．具体做法:一是要重视对章节内容的重新整合,让知识以全新的面貌展现在学生面前,使学生产生知识再现的冲动,进而主动回顾知识;二是要基于学生实际,从“点”到“线”、再到“面”,设计“问题串”,让学生投入到新的探究中．下面,以华师大版初中科学教材八年级下册“电与磁”的章节复习课为例,谈谈如何进行整体设计,提高复习课的教学效率．

1 从“点”出发:巧借电子元件、引发认知冲突

图1

情景创设: 拿出缘分灯(如图1),请几位学生先后触摸缘分灯．当不同学生触摸时,缘分灯有时亮有时不亮，这是为什么呢？

打开缘分灯，观察缘分灯的内部电路(如图2).当学生们先后触摸缘分灯，灯时亮时不亮的奥秘在于电路中的这一元件——干簧管.

图2 缘分灯的内部电路(正面和反面)

设计意图： 在生活经验中,控制灯泡亮灭的往往是开关,那么又是如何隔着缘分灯的灯罩控制开关的开闭呢?而后引出缘分灯内部电路的关键元件——干簧管,为后续一系列的探究活动形成铺垫．学生学习的过程是一个“冲突”不断产生、化解和发展的过程．通过精心设计复习课引入,引起学生认知冲突,形成悬念、活跃思维,激发了学生的学习兴趣．

2 沿“线”梳理： 设计问题驱动、建构知识网络

问题驱动1:探究干簧管的工作原理．

借助结构简图,认识干簧管的各部分结构(如图3):干簧管由两个软铁簧片和玻璃管组成,玻璃管内充满惰性气体．在没有磁场作用时,簧片的触点在弹力的作用下处于断开状态．当磁体靠近干簧管,这两个触点的位置会发生什么变化呢?

图3 干簧管的各部分结构

图4 实验电路

实验探究:将干簧管通过鳄鱼夹接入如图4实验电路．将条形磁铁的一端分别靠近干簧管的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3处(如图5),观察并记录小灯泡的亮暗情况,通过电路状态进而判断触点的位置(见表1)．

图5

表1 磁场对触点位置的影响

磁铁位置现象记录 竖直方向靠近干簧管Ⅰ处Ⅱ处Ⅲ处小灯泡的亮暗亮不亮亮电路的状态通路断路通路触点的位置相接触不接触相接触

运用磁化的知识,分析干簧管的工作原理(如图6和表2).

图6

表2 探究干簧管的工作原理

磁铁位置各点磁极 竖直方向靠近干簧管Ⅰ处Ⅱ处Ⅲ处a点b点c点d点触点位置

图7

例1.干簧管与灯泡、电源串联,如图7所示,当磁铁靠近干簧管时,我们看到灯泡亮． 在这个过程中

(A) 干簧管就是一个由磁场控制的开关.

(B) 干簧管的簧片磁化为同名磁极相对的磁铁.

(C) 磁场信息转化为电信息.

(D) 电信息转化为磁场信息.

答案: (A)、(C).

例2.干簧管置于图8中哪种通电导线的磁场中时，可以使簧片端点吸合.

图8

答案: (B).

设计意图： 当条形磁铁靠近干簧管时,通过磁化,在远端产生异名磁极而使端点相互吸引,电路处于通路状态．在这一探究活动中,引导学生对磁性、磁极、磁极间相互作用等磁现象相关的知识进行了梳理,并运用磁化这一知识对干簧管的工作原理进行了阐述,引导学生充分激活已有的学习经验,主动建构知识网络,完善和优化认知结构．处于磁场中的干簧管使电路处于闭合状态产生电流,凸显了章节复习课电与磁的主题．

在探究干簧管工作原理的环节,由于干簧管体积较小,内部簧片端点的位置难以直接观察,因而转换为通过小灯泡的亮灭来判断所在电路的通断进而确定端点的位置．在章节复习课中,渗透科学研究方法,使学生在学习科学知识的同时,受到科学方法的熏陶和训练,达到促进知识学习、培养能力和提高科学素质的目的．

在例1中,条形磁铁改由处于水平方向靠近干簧管,创设新的情境考查了学生对于磁化这一核心概念的运用,加深了对干簧管本质——由磁场控制的开关的认识．例2则延续对电流磁效应这一核心概念的考查,通过设定通电直导线不同的摆放位置,使学生对干簧管工作原理有了进一步的认识和理解．

问题驱动2:探究使软簧片被磁化的其他方式．

有磁场作用时,软铁簧片被磁化,触点相互吸引，电路处于通路状态．除了条形磁铁,你认为还可以利用什么器材,使软簧片被磁化,触点相互吸引?学生不难想到电流的磁效应．

复习回顾: 见表3.

表3

实验探究： 通电螺线管周围磁场与条形磁铁相似，我们不妨自制一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，尝试着用它来控制灯泡的亮灭(如图9和表4).

图9

表4 干簧管控制灯泡亮灭

S1状态触点位置S2状态灯泡亮灭断开不接触断开灭闭合相接触断开灭闭合相接触闭合亮

例3.干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括

(A) 电流的磁效应.

(B) 磁场对电流的作用.

(C) 磁极间的相互作用.

(D) 磁化.

答案: (B).

设计意图： 有磁场作用时,干簧管的触点相互吸引，电路处于通路状态,进而引导学生由条形磁铁联想到电流的磁效应．在描述通电直导体、环形导体周围磁场分布的基础上,通过演化,进一步加深学生对通电螺线管周围磁场分布的认识．通过自制干簧继电器,在实验中体会“电—磁—电”的转化过程,逐步构建并完善自己的知识网络．

3 依“面”再探:立足核心概念、拓宽认知视角

通过以上探究活动,学生对干簧管的工作原理已经有所了解．在日常生活中,干簧管也有着许多方面的应用．

图10 缘分灯的内部电路

(1) 解密缘分灯.

当不同学生触摸时,缘分灯有时亮有时不亮,奥秘在哪呢?借助教师手里的这枚磁性戒指,你也能成为小魔术师吗?请学生现场尝试．

缘分灯时而亮时而不亮,亮时时而红时而绿时而黄,请你猜测缘分灯的内部电路包含几个干簧管?它的内部电路究竟是怎样的呢?

答案： 缘分灯的内部电路图如图10所示.

(2) 设计门磁防盗报警器.

门磁防盗报警器在使用时先闭合电路开关,睡觉时只有当盗贼开门，报警器才会发出警报.如图11右侧门框上固定一个磁铁，左侧报警装置对应处有一个干簧管。请设计磁控防盗报警装置的内部电路.(提供：电源、电阻、干簧管、蜂鸣器、开关、导线若干)答案： 门磁防盗报警器的内部电路如图12所示.

图11 门磁防盗报警器安装示意图

设计意图：第3个片段是课堂教学的最后部分,一是首尾呼应,让学生用自己所学知识揭开缘分灯发光之谜;二是以此引申出干簧感在日常生活中的应用．这也体现了“从生活走向科学,从科学走向社会”的新课程理念．利用所学知识分析问题、解决问题,这不仅能让学生意识到所学知识有用,并学会学以致用,而且在解决实际问题的同时激发了学生的学习兴趣,提升学生外在实验技能与内在科学素养．

4 小结

“电与磁”章节复习的核心内容指向围绕磁现象的磁性、磁极及其间相互作用、磁化以及电流的磁效应,电磁感应相关内容纳入章节复习的第2课时．在采撷核心概念的基础上,本节课选择干簧管作为贯穿始末的探究材料,将核心概念一以贯之．通过自制干簧继电器,使学生在探究中体会“电—磁—电”的转化过程,引导学生逐步构建并完善自己的知识网络,凸显了本节课“电与磁”这一复习主题．