习题教学是课堂教学的重要组成部分,它不仅是让学生巩固知识,掌握解题技巧,更重要的是通过解决一个问题,培养学生的创造性和实践能力。下面通过例析来说明习题教学对学生创造性的培养。
例1给你电流表、电压表、滑动变阻器、可调电压的电源各一个、开关、导线若干,你能设计出几个电学实验?如果再加一个小灯泡呢?如果再加两个电阻呢?要求设计的实验不能重复。
首先让学生思考各种器件的功能,即电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关有什么作用?其次联系已有知识经验,根据各个器件功能的组合设计实验。在第1问中学生经过思考和讨论,设计出四个实验:用电压表直接测电源电压;用伏安法测滑动变阻器接入电路部分的电阻;用滑动变阻器改变电路中的电流;保持滑片位置不动,改变电源电压验证电流随电压的变化而变化;在第2问中可以测小灯泡的功率;测小灯泡最小发光和正常工作时的电阻,验证电阻随温度升高而增大的结论。在第3问中可以寻找串、并联电路中的电流关系、电压关系、电阻关系、功的关系、功率关系、热量关系等等。
例2小明家的白炽灯经常烧坏,仔细观察后发现,烧毁的时间多发生在夜间,且大多数在开灯的瞬间,正常发光时一般不会烧毁。小明学习了电学知识后猜想,是否夜间的电压升高造成的。(1)你认为小明猜想的理由是什么?(2)小明想用实验对这一问题进行深入研究,请你帮他设计一个研究方案。(3)你认为烧毁灯泡的时间多发生在开灯的瞬间是一种规律还是巧合?
首先让学生读懂题目,即抓住题目中的关键词,弄明白题目要表达的含义。其次建立知识与现象间的联系,即用哪部分知识去解决问题。第三在设计实验时要运用发散思维,用不同的实验方法,设计不同的实验方案,达到同一实验目的。
在第1问中学生讨论后认为;用电高峰期,电路中用电器多总电阻小,干路中电流大,输电线分去的电压多,灯两端实际电压等于或低于额定电压;夜间电路中用电器少总电阻大,干路中电流小,输电线分去的电压少,灯两端实际电压高于额定电压。在第2问中学生通过讨论,设计的方案很多,其中有代表性是;a用电压表或感应电笔在用电高峰期测一次电压,夜间测一次电压,比较两次电压即可验证;b借助测小灯泡功率的电路图,把10个2.5V小灯泡并联,其中的9个小灯泡用一个开关控制,调整滑动变阻器使每个灯达到额定电压,记录电流表和电压表的读数,固定滑动变阻器的滑片,断开控制9个小灯泡的开关,记录电流表和电压表的读数,通过比较发现电流表示数减小,电压表示数增大即可验证猜想。第一种方法简单实用,但需在课下进行。第二种方法虽然复杂,但却模拟了当时的情景,更有说服力。
在第3问中经过争讨,一部分学生认为是一种规律,根据P=UI,开灯瞬间灯的实际功率大于额定功率就易烧毁。教师引导,为什么实际功率大呢?学生进一步思考后认为,电阻大小与温度有关,灯不工作时电阻很小,灯工作电阻很大,电压正常时开灯的瞬间,电阻很小,通过灯的电流很大,在瞬间产生大量的热量,温度极骤升高,达到灯丝的熔点就会烧断。另一部分学生认为是一种巧合,原因是在很多情况下,灯是在工作时烧坏的。认为灯丝相当于串联的很多小电阻,灯丝的粗细不一定是均匀的,细的地方电阻大,粗的地方电阻小,根据Q=I2Rt,电阻大产生的热量多,易在灯丝细的地方烧断。这两种理由都很充分,但对学生评价应遵循“无错原则”,从科学的角度理解学生在学习中可能出现的各种错误,从发展的角度理解这些“错误”的价值。让敢于发言的学生不带着遗憾坐下,让每个积极参与的学生都画上满意的句号。
学生根据上述要求,进行了一系列实验的设计和训练,设计出了许多种实验方案,每个方案都闪烁着创造思维的火花。对学生提出的各种方案,组织学生讨论、辨析,在论证之后,只要条件许可,尽量组织学生动手操作,进行实验和测量。虽然习题教学可能只解决了一两个例题,但学生学会的不仅是实验设计和实验技能,更重要的是使学生的知识结构向纵向和横向发展,培养了学生发散思维能力,提高了学生思维的灵活性,发展了他们的创造性。
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