徐婷婷

(臨海市回浦中學(xué) 浙江臺州 317000)

運用多感官教學(xué)讓物理課堂“活”起來
——以“電容器的電容”教學(xué)為例

徐婷婷

(臨海市回浦中學(xué) 浙江臺州 317000)

探討多感官教學(xué)的實施策略，開發(fā)和利用課堂演示實驗進行多感官刺激；借用現(xiàn)代化技術(shù)手段實施多感官教學(xué)；學(xué)生自主探究豐富多感官體驗；并以高中的“電容器的電容”教學(xué)為例，給出相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計及教后反思．

多感官 物理教學(xué) 電容器

高中物理知識具有高度概括和抽象的特點，學(xué)生之所以對物理學(xué)習(xí)存在障礙往往是因為缺少對日常生活的觀察和體驗，頭腦中缺乏感性經(jīng)驗和立體的物理情景．而傳統(tǒng)的教學(xué)方式多以視聽的方式進行，多體現(xiàn)在教師在講臺上講授，學(xué)生一邊聽課一邊望著黑板做筆記，這種方式很難突破對物理的學(xué)習(xí)障礙．

捷克教育家夸美紐斯在《大教學(xué)論》中寫到：“一切都是從感官開始的．”感官感知是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要前提和起點．學(xué)生先通過各種感官獲得對周圍事物的直接感覺，然后在一系列的智力活動中，將這種抽象的感覺逐漸轉(zhuǎn)化成具體的、形象的感知．

多感官教學(xué)法就是要充分調(diào)動學(xué)生的聽覺、視覺和動感知覺，全方位、多角度地刺激學(xué)生的感官，給學(xué)生帶來豐富、立體、直觀的感性體驗，讓學(xué)生積極主動地參與到教學(xué)中來，從而逐步建立深刻的理性認知．基于上述思考，筆者以多感官教學(xué)理念為指導(dǎo)思想，以人教版高中《物理·選修3-1》中“電容器的電容”一節(jié)課為例，闡述課堂中實施多感官教學(xué)的策略．

1 開發(fā)和利用課堂演示實驗進行多感官刺激

事件1：自制教具演示放電現(xiàn)象，刺激視覺和聽覺感官，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師展示生活中常見的水杯并提問：水杯能裝水但是能不能裝電呢？引發(fā)學(xué)生的思考．

教師將改裝后的水杯接出兩根導(dǎo)線連接到感應(yīng)起電機上，用手搖動起電機來獲得電荷(圖1)．充電完成后將兩根導(dǎo)線從起電機上取下并短接．

圖1 手搖電機獲得電荷

學(xué)生驚訝地發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)線短接后可以看到明顯的電火花并可以聽到 一聲“啪”的放電聲音．

教師提問：改裝后的杯子為什么能裝電？引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)改裝后水杯的結(jié)構(gòu)．

教師將改裝的水杯拆開讓學(xué)生觀察，可以發(fā)現(xiàn)里面是一層鋁箔紙，外面也是一層鋁箔紙．兩層鋁箔紙之間隔著玻璃杯就構(gòu)成了可以儲存電荷的結(jié)構(gòu)．

設(shè)計意圖：電容器是一個陌生的概念，從熟悉的水容器入手，可以拉近學(xué)生與陌生概念的距離．通過改裝后的水容器放電時產(chǎn)生火花的現(xiàn)象，給學(xué)生視覺和聽覺上的沖擊，使學(xué)生在驚訝之后產(chǎn)生好奇心和求知欲，從而帶著高漲的情緒進入本節(jié)課的學(xué)習(xí)．

事件2：“實物+圖片”展示，豐富學(xué)生的感性認識，促進理性認知的形成

教師提問：實際生活中電容器的外形是怎么樣的？

組織學(xué)生觀察上課前發(fā)下的一些電子元件(圖2)，讓學(xué)生找找哪些元件是電容器？

圖2 電子元件

學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些電子元件的形狀大小各不相同，此時教師再告知其實它們都是電容器．

緊接著教師用多媒體展示收音機、電視機、計算機、VCD等等的電路板圖片，引導(dǎo)學(xué)生在圖中找到電容器，由此說明電容器在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛．

設(shè)計意圖：電容器盡管是一種非常常用的電子元件，但是對于學(xué)生來說并不常見，為了豐富學(xué)生的感性認識．課前先發(fā)給學(xué)生各種形狀大小的電容器，讓學(xué)生拿在手上摸一摸、看一看，此時教師再告知學(xué)生其實它們都是電容器，這會讓學(xué)生對電容器的外形留下更深刻的印象．然后再展示電子設(shè)備的線路板讓學(xué)生找到電容器，學(xué)生發(fā)現(xiàn)電容器的應(yīng)用非常廣泛，自然能體會到學(xué)習(xí)本節(jié)課的意義，感受到物理與生活息息相關(guān)，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)物理的熱情．

2 借用現(xiàn)代化技術(shù)手段實施多感官教學(xué)

事件3：DIS實驗展現(xiàn)電容器充放電過程，豐富視覺體驗

利用DIS實驗來研究電容器的充電和放電過程：按電路圖(圖3)連接好電路，啟動DIS軟件，將單刀雙擲開關(guān)打到左側(cè)電容器充電，打到右側(cè)電容器放電，DIS系統(tǒng)會同步繪制出電流、電壓隨時間的I-t圖像和U-t圖像，如圖4所示．

圖3 電路圖

圖4 I-t與U-t圖像

引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析：

(1)電容器充電和放電過程中， 回路中電流的I-t圖像．

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)傳感器記錄下的電流的正負去判斷電流的方向，并可以通過I-t圖直觀地看到，充電和放電過程流過傳感器的電流方向相反．此外也可以直觀地看到電容器充電過程中電流大小的變化情況：瞬間增大到最大值然后再慢慢減小，整個充電過程非常短暫，充電完成之后電路中沒有電流．

(2)電容器充電和放電過程中， 回路中電壓的U-t圖像．

引導(dǎo)學(xué)生觀察充電過程中的U-t圖像，電容器兩端的電壓大小的變化情況：從零開始逐漸增大，最后趨向于一個最大值，并且可以保持這個電壓不變，進而說明電容器的確實有儲存電荷和電能的本領(lǐng)．

設(shè)計意圖：由于電容器充放電的過程是一個看不見的微觀過程，比較抽象，也缺乏直接的感官刺激，僅由教師空口講述，難以形成有形象且說服力的物理圖景．通過DIS軟件把圖像電流電壓變化圖像畫出來，可以把枯燥的信息變成直觀的、易記的圖像，從而實現(xiàn)“教學(xué)形象化”．

事件4：DIS實驗提供直觀數(shù)據(jù)，水到渠成引出電容的概念

借助電容器充放電過程中的I-t和U-t圖像進一步研究電容器帶電荷量與電壓的定量關(guān)系．

結(jié)合獲得的U-t圖像，學(xué)生容易得到，電壓保持不變的值即為充電完成后電容器兩端的電壓．然后電荷量并不能直接得到．再結(jié)合獲得的I-t圖像，引導(dǎo)學(xué)生從理論上分析討論電流隨時間變化的圖像下“面積”的物理意義，在此過程中，借鑒類比v-t圖像中獲得的經(jīng)驗，學(xué)生可以理解I-t圖像下的面積對應(yīng)的就是電容器充電完成后所帶的電荷量．

改變不同的充電電壓重復(fù)多次試驗，得到多組實驗數(shù)據(jù)，記錄在表1中．

表1 實驗記錄

圖5 描點作圖

圖6 兩組實驗對比

教師繼續(xù)提問：剛才得到兩個電容器的Q-U圖像．如果讓你選擇一個儲存電荷本領(lǐng)更強的電容器，你選哪一個？為什么？

學(xué)生一致選擇：在相同電壓下，存儲的電荷量比較多的那個電容器．

教師追問：如果拿到兩個電容器的一組數(shù)據(jù)，Q和U都不相同怎么比？

3 學(xué)生自主探究多感官體驗探究過程內(nèi)化實踐感受

事件5：學(xué)生分組實驗探究電容大小影響因素

以平行板電容器為研究對象，4人為一小組進行分組實驗探究：電容器電容大小的影響因素．首先教師提出問題，平行板電容器電容大小可能與什么因素有關(guān)呢？

學(xué)生可能猜測與極板的面積、極板間距、電介質(zhì)的種類、極板的厚度、極板金屬種類等有關(guān)．

請學(xué)生分組討論各種因素對電容大小影響的可能性，排除不可能因素，最終確定主要因素．

師生共同討論：有多個影響因素應(yīng)采取的實驗方法，需要測量哪些數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何充分利用已有的實驗器材．(兩塊貼有鋁箔紙的紙板，可以構(gòu)成1個平行板電容器．4個夾子，可以作為支架．1個數(shù)字電容表，可直接測出電容的大?。畠筛p頭鱷魚夾導(dǎo)線可以將平行板電容器接到數(shù)字電容計的紅黑表筆上．)

在充分討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生開始分組實驗，實驗過程如圖7所示．教師在教室里巡視，并對有困難的小組進行適當?shù)膸椭畬嶒炌瓿珊?，請一個小組派代表匯報實驗結(jié)果．

圖7 實驗過程

設(shè)計意圖：在以往的教學(xué)中探究電容大小影響因素的實驗往往作為演示實驗由教師一人來完成．筆者將這個演示實驗改為學(xué)生分組實驗，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)生參與實驗的熱情明顯提高，在探究的過程中，師生共同談?wù)撎骄糠桨福瑢W(xué)生自己動手去發(fā)現(xiàn)未知規(guī)律，眼、耳、身、手、口等這些感覺器官同時參與到學(xué)習(xí)當中，發(fā)揮的不同作用，從而提升學(xué)習(xí)效率．

總結(jié)與感悟：雖然高中物理知識具有高度概括和抽象的特點，但物理是一門以實驗為基礎(chǔ)、緊密聯(lián)系生活的學(xué)科，可以給多感官教學(xué)提供豐富的素材．因此教師要盡一切可能在課堂上給學(xué)生帶來豐富的感官體驗．利用現(xiàn)代化教育技術(shù)如圖片、動畫、視頻等將抽象難懂的物理現(xiàn)象和規(guī)律直觀地展現(xiàn)出來．設(shè)計和開發(fā)新穎的演示實驗，將生活情景搬進教室、搬上講臺．讓學(xué)生通過聽一聽、看一看、說一說、做一做等多種形式先建立起豐富的物理表象，然后再逐步接受、理解、獲取、歸納和總結(jié)相關(guān)知識，從而降低物理學(xué)習(xí)的難度．

1 人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1.北京：人民教育出版社,2010.29～33

2 課程教材研究所.物理教師教學(xué)用書選修3-1.北京：人民教育出版社,2012.31～35

3 方曉平.因具體而深刻——淺談物理課堂的多感官教學(xué).物理教學(xué)探討,2012,30(11):25～27

2016-08-15)