初中“電與磁”章節復習課的整體設計

顧美麗

(寧波市四眼碶中學,浙江 寧波 315000)

章節復習課是教學環節中必不可少的一種課型,通過章節知識的梳理、歸納和總結，讓學生對已有的知識和方法進行橫向聯系、縱向剖析并納入自己的知識體系．具體做法:一是要重視對章節內容的重新整合,讓知識以全新的面貌展現在學生面前,使學生產生知識再現的沖動,進而主動回顧知識;二是要基于學生實際,從“點”到“線”、再到“面”,設計“問題串”,讓學生投入到新的探究中．下面,以華師大版初中科學教材八年級下冊“電與磁”的章節復習課為例,談談如何進行整體設計,提高復習課的教學效率．

1 從“點”出發:巧借電子元件、引發認知沖突

圖1

情景創設: 拿出緣分燈(如圖1),請幾位學生先后觸摸緣分燈．當不同學生觸摸時,緣分燈有時亮有時不亮，這是為什么呢？

打開緣分燈，觀察緣分燈的內部電路(如圖2).當學生們先后觸摸緣分燈，燈時亮時不亮的奧秘在于電路中的這一元件——干簧管.

圖2 緣分燈的內部電路(正面和反面)

設計意圖： 在生活經驗中,控制燈泡亮滅的往往是開關,那么又是如何隔著緣分燈的燈罩控制開關的開閉呢?而后引出緣分燈內部電路的關鍵元件——干簧管,為后續一系列的探究活動形成鋪墊．學生學習的過程是一個“沖突”不斷產生、化解和發展的過程．通過精心設計復習課引入,引起學生認知沖突,形成懸念、活躍思維,激發了學生的學習興趣．

2 沿“線”梳理： 設計問題驅動、建構知識網絡

問題驅動1:探究干簧管的工作原理．

借助結構簡圖,認識干簧管的各部分結構(如圖3):干簧管由兩個軟鐵簧片和玻璃管組成,玻璃管內充滿惰性氣體．在沒有磁場作用時,簧片的觸點在彈力的作用下處于斷開狀態．當磁體靠近干簧管,這兩個觸點的位置會發生什么變化呢?

圖3 干簧管的各部分結構

圖4 實驗電路

實驗探究:將干簧管通過鱷魚夾接入如圖4實驗電路．將條形磁鐵的一端分別靠近干簧管的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3處(如圖5),觀察并記錄小燈泡的亮暗情況,通過電路狀態進而判斷觸點的位置(見表1)．

圖5

表1 磁場對觸點位置的影響

磁鐵位置現象記錄 豎直方向靠近干簧管Ⅰ處Ⅱ處Ⅲ處小燈泡的亮暗亮不亮亮電路的狀態通路斷路通路觸點的位置相接觸不接觸相接觸

運用磁化的知識,分析干簧管的工作原理(如圖6和表2).

圖6

表2 探究干簧管的工作原理

磁鐵位置各點磁極 豎直方向靠近干簧管Ⅰ處Ⅱ處Ⅲ處a點b點c點d點觸點位置

圖7

例1.干簧管與燈泡、電源串聯,如圖7所示,當磁鐵靠近干簧管時,我們看到燈泡亮． 在這個過程中

(A) 干簧管就是一個由磁場控制的開關.

(B) 干簧管的簧片磁化為同名磁極相對的磁鐵.

(C) 磁場信息轉化為電信息.

(D) 電信息轉化為磁場信息.

答案: (A)、(C).

例2.干簧管置于圖8中哪種通電導線的磁場中時，可以使簧片端點吸合.

圖8

答案: (B).

設計意圖： 當條形磁鐵靠近干簧管時,通過磁化,在遠端產生異名磁極而使端點相互吸引,電路處于通路狀態．在這一探究活動中,引導學生對磁性、磁極、磁極間相互作用等磁現象相關的知識進行了梳理,并運用磁化這一知識對干簧管的工作原理進行了闡述,引導學生充分激活已有的學習經驗,主動建構知識網絡,完善和優化認知結構．處于磁場中的干簧管使電路處于閉合狀態產生電流,凸顯了章節復習課電與磁的主題．

在探究干簧管工作原理的環節,由于干簧管體積較小,內部簧片端點的位置難以直接觀察,因而轉換為通過小燈泡的亮滅來判斷所在電路的通斷進而確定端點的位置．在章節復習課中,滲透科學研究方法,使學生在學習科學知識的同時,受到科學方法的熏陶和訓練,達到促進知識學習、培養能力和提高科學素質的目的．

在例1中,條形磁鐵改由處于水平方向靠近干簧管,創設新的情境考查了學生對于磁化這一核心概念的運用,加深了對干簧管本質——由磁場控制的開關的認識．例2則延續對電流磁效應這一核心概念的考查,通過設定通電直導線不同的擺放位置,使學生對干簧管工作原理有了進一步的認識和理解．

問題驅動2:探究使軟簧片被磁化的其他方式．

有磁場作用時,軟鐵簧片被磁化,觸點相互吸引，電路處于通路狀態．除了條形磁鐵,你認為還可以利用什么器材,使軟簧片被磁化,觸點相互吸引?學生不難想到電流的磁效應．

復習回顧: 見表3.

表3

實驗探究： 通電螺線管周圍磁場與條形磁鐵相似，我們不妨自制一個線圈，將它套在干簧管上，制成一個干簧繼電器，嘗試著用它來控制燈泡的亮滅(如圖9和表4).

圖9

表4 干簧管控制燈泡亮滅

S1狀態觸點位置S2狀態燈泡亮滅斷開不接觸斷開滅閉合相接觸斷開滅閉合相接觸閉合亮

例3.干簧繼電器在工作中所利用的電磁現象不包括

(A) 電流的磁效應.

(B) 磁場對電流的作用.

(C) 磁極間的相互作用.

(D) 磁化.

答案: (B).

設計意圖： 有磁場作用時,干簧管的觸點相互吸引，電路處于通路狀態,進而引導學生由條形磁鐵聯想到電流的磁效應．在描述通電直導體、環形導體周圍磁場分布的基礎上,通過演化,進一步加深學生對通電螺線管周圍磁場分布的認識．通過自制干簧繼電器,在實驗中體會“電—磁—電”的轉化過程,逐步構建并完善自己的知識網絡．

3 依“面”再探:立足核心概念、拓寬認知視角

通過以上探究活動,學生對干簧管的工作原理已經有所了解．在日常生活中,干簧管也有著許多方面的應用．

圖10 緣分燈的內部電路

(1) 解密緣分燈.

當不同學生觸摸時,緣分燈有時亮有時不亮,奧秘在哪呢?借助教師手里的這枚磁性戒指,你也能成為小魔術師嗎?請學生現場嘗試．

緣分燈時而亮時而不亮,亮時時而紅時而綠時而黃,請你猜測緣分燈的內部電路包含幾個干簧管?它的內部電路究竟是怎樣的呢?

答案： 緣分燈的內部電路圖如圖10所示.

(2) 設計門磁防盜報警器.

門磁防盜報警器在使用時先閉合電路開關,睡覺時只有當盜賊開門，報警器才會發出警報.如圖11右側門框上固定一個磁鐵，左側報警裝置對應處有一個干簧管。請設計磁控防盜報警裝置的內部電路.(提供：電源、電阻、干簧管、蜂鳴器、開關、導線若干)答案： 門磁防盜報警器的內部電路如圖12所示.

圖11 門磁防盜報警器安裝示意圖

設計意圖：第3個片段是課堂教學的最后部分,一是首尾呼應,讓學生用自己所學知識揭開緣分燈發光之謎;二是以此引申出干簧感在日常生活中的應用．這也體現了“從生活走向科學,從科學走向社會”的新課程理念．利用所學知識分析問題、解決問題,這不僅能讓學生意識到所學知識有用,并學會學以致用,而且在解決實際問題的同時激發了學生的學習興趣,提升學生外在實驗技能與內在科學素養．

4 小結

“電與磁”章節復習的核心內容指向圍繞磁現象的磁性、磁極及其間相互作用、磁化以及電流的磁效應,電磁感應相關內容納入章節復習的第2課時．在采擷核心概念的基礎上,本節課選擇干簧管作為貫穿始末的探究材料,將核心概念一以貫之．通過自制干簧繼電器,使學生在探究中體會“電—磁—電”的轉化過程,引導學生逐步構建并完善自己的知識網絡,凸顯了本節課“電與磁”這一復習主題．