建構(gòu)主義應(yīng)用一例

徐宏武

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是每個(gè)學(xué)習(xí)者以自己原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)新信息重新認(rèn)識(shí)和編碼，建構(gòu)自己理解的過程。所以，教學(xué)應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中，生長(zhǎng)新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

在“變阻器”教學(xué)中，許多教師都把探究活動(dòng)放在滑動(dòng)變阻器的連接上，讓學(xué)生從不同的連接方法中總結(jié)出利用“一上一下”接線柱這個(gè)正確使用規(guī)律。筆者認(rèn)為這樣教學(xué)不是真正意義上的、我們所要追求的科學(xué)探究，因?yàn)檫@樣教學(xué)的結(jié)果，歸納出的規(guī)律只是多種連接方法的總結(jié)，沒有涉及到滑動(dòng)變阻器內(nèi)在本質(zhì)的東西，學(xué)生還只是憑記憶記住滑動(dòng)變阻器的使用規(guī)則而已。筆者認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，已經(jīng)知道了影響導(dǎo)體電阻大小的因素，教學(xué)時(shí)可以讓學(xué)生從探究滑動(dòng)變阻器結(jié)構(gòu)開始，經(jīng)歷“變阻器的原理、構(gòu)造、使用和拓展”的建構(gòu)過程，能夠較好地發(fā)展學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。在這種理念的驅(qū)動(dòng)下，筆者對(duì)《變阻器》教學(xué)進(jìn)行了嘗試，具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

1 復(fù)習(xí)舊知

教師提問：改變導(dǎo)體電阻的方法有哪些？

師生總結(jié)：改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度，改變導(dǎo)線的橫截面積（導(dǎo)線的粗細(xì)），改變導(dǎo)線的材料，改變導(dǎo)線的溫度等。

2 滑動(dòng)變阻器原理探究

2.1教師設(shè)問

你們認(rèn)為這4種方法在生活中最方便、最容易實(shí)施的方法是什么？請(qǐng)分小組討論，總結(jié)這些方法在應(yīng)用時(shí)有怎樣的優(yōu)缺點(diǎn)。并且猜想一下收音機(jī)、電視機(jī)的音量控制器最有可能采用了上述4種方法中的哪種方法？并說明理由。

2.2小組討論交流

師生共同總結(jié)情況，見表1。

結(jié)論：各小組都認(rèn)為上述4種方法運(yùn)用起來都不方便，所以收音機(jī)和電視機(jī)音量控制器不是采用的這些方法（出示PPT）。

2.3師生探索常見電器中元件改變電阻的方法

師：各個(gè)小組剛才都進(jìn)行了認(rèn)真的討論，也得出了非常一致的結(jié)論。這個(gè)結(jié)論和若干年前我的想法一樣。當(dāng)時(shí)，有個(gè)問題一直困擾著我，我想你們也一樣有這樣的疑問，就是收音機(jī)、電視機(jī)的音量控制器以及臺(tái)燈的調(diào)光器中到底是如何改變其電阻從而改變電路中電流的？也就是說到底用到了什么辦法呢？請(qǐng)大家再思考一下，改變導(dǎo)線長(zhǎng)度的方法在這里真的不適用嗎？

學(xué)生：收音機(jī)、電視機(jī)中的音量控制器本身體積這么小，若采用改變導(dǎo)線長(zhǎng)度的辦法改變電阻，其能夠安裝進(jìn)去使用的導(dǎo)線本身就很短，能改變的電阻值就更小了，實(shí)際使用價(jià)值不大。假如用了一根8m長(zhǎng)的導(dǎo)線，把它拉直裝在一個(gè)裝置中，這個(gè)裝置的長(zhǎng)度至少也要8m，這都與我們教室差不多長(zhǎng)了。

教師：哦，我聽明白了。同學(xué)們的意思是一根8m長(zhǎng)的導(dǎo)線AB拉直了相當(dāng)于我們教室的長(zhǎng)度，現(xiàn)要通過改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度來達(dá)到改變電阻的目的，就至少要在教室大小的范圍內(nèi)操作。你們是不是這個(gè)意思？

學(xué)生：是的呀！

教師：你們的想法跟我以前的想法一模一樣！利用改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)改變電阻大小的具體操作是怎樣的？是不是采用把電阻絲剪短或拉長(zhǎng)的方法呢？

學(xué)生：剪短和拉長(zhǎng)電阻絲都不可以?？梢允遣捎萌鐖D1示的方法，在導(dǎo)線AB間，接上一個(gè)可以移動(dòng)的滑環(huán)O，讓電流沿著滑環(huán)流出，這樣相當(dāng)于是改變了接入電路的導(dǎo)線的長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)改變電路電阻的目的。圖1中滑環(huán)O開始時(shí)與B重合，接人電路的電阻是導(dǎo)線AB的阻值。當(dāng)需要改變電阻時(shí)，就將滑環(huán)O向A點(diǎn)方向移動(dòng)，此時(shí)接入電路的電阻是導(dǎo)線AO的阻值，和此前的AB相比，AO導(dǎo)線的長(zhǎng)度變短，其電阻值也變小了。這時(shí)電流流經(jīng)的路線是導(dǎo)線AO，再沿OC流出。

教師：這位同學(xué)分析得非常準(zhǔn)確到位，其他同學(xué)有不同意見嗎？

學(xué)生：沒有，我們接受他的解釋。

教師：很好。現(xiàn)在我們一起用實(shí)物來展示這個(gè)同學(xué)描述的具體過程。我這里有一根8m長(zhǎng)的導(dǎo)線，若要求其接入電路的電阻為最大值的一半，你該如何操作？

學(xué)生：讓其他兩位同學(xué)幫忙在教室里拉直導(dǎo)線，自己走到導(dǎo)線中間用手握住導(dǎo)線中點(diǎn)部位作為滑環(huán)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，如圖2所示。

學(xué)生：將滑環(huán)從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，滑環(huán)需要移動(dòng)4m的距離，人也要走4m的距離，才能實(shí)現(xiàn)給定的要求。人需要走這么多路，太不方便了。

教師：我和大家一樣，也覺得很不方便。那還有沒有改進(jìn)的辦法呢？是不是就真的沒有更好的辦法了呢？假如我把導(dǎo)線AB中間部分繞一個(gè)圈，若要求其接人電路的電阻為最大值一半，你該如何操作？

學(xué)生：將滑環(huán)從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，滑環(huán)移動(dòng)4m距離，這時(shí)由于導(dǎo)線中間繞了一個(gè)圈，使人移動(dòng)的距離少于4m，如圖3所示。

教師：假如我們把導(dǎo)線AB之間的導(dǎo)線多繞幾個(gè)圈，制作成彈簧形狀，請(qǐng)大家思考：此時(shí)若要減小其接入電路的電阻為最大值一半，該如何操作？

學(xué)生：將滑環(huán)從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，滑環(huán)移動(dòng)4m距離，這時(shí)由于導(dǎo)線的中間部分繞了多個(gè)圈，使人移動(dòng)的距離大大少于4m，方便多了，如圖4所示。

教師：同學(xué)們分析得很好！假如我們只需要移動(dòng)很少的距離，就能實(shí)現(xiàn)接入電路的電阻是最大阻值1/2甚至更小的話，用起來就方便了。你們有什么好的辦法嗎？

學(xué)生：把導(dǎo)線緊密繞起來，繞的比彈簧還要密。

教師：如果這樣做的話，滑環(huán)還能移動(dòng)嗎？還有，導(dǎo)線緊密纏繞起來，一圈圈導(dǎo)線靠在一起，彼此之間就會(huì)相互導(dǎo)電，此時(shí)相當(dāng)于是一根變粗的導(dǎo)線了！它的最大電阻值跟原先相比大大減小，所以它能夠改變的電阻范圍將會(huì)變得更小，這樣也就失去實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)然，同學(xué)們的方法雖然在實(shí)踐中還存在許多問題和困難，但我覺得你們能想到這個(gè)程度，已經(jīng)非常不錯(cuò)了！接下來順著你們的思路，大家一起想辦法解決這些問題。

學(xué)生思考、交流、討論。

教師：我提醒一下，假如我們事先在這根長(zhǎng)長(zhǎng)的導(dǎo)線表面涂上絕緣漆，這樣的話即使導(dǎo)線緊緊繞在一起，彼此之間也不會(huì)相互導(dǎo)電了。市場(chǎng)上這樣的絕緣導(dǎo)線非常多。endprint

學(xué)生：是的。我怎么沒想到？但是老師，用外涂絕緣漆的導(dǎo)線，存在一個(gè)很大的問題，就是導(dǎo)線與滑環(huán)之間也絕緣了，它們之間不能導(dǎo)通，所以就無法改變接入電路導(dǎo)線的長(zhǎng)度，因而這種方法好像不行！

教師：你們覺得有什么辦法解決這個(gè)困難嗎？

學(xué)生討論、交流。

教師：同學(xué)們請(qǐng)看如圖5所示的方法，若我們將圖中E、F、G、H處絕緣漆刮去，用鱷魚夾分別夾在刮去絕緣漆導(dǎo)線的E、F、G、H處，這樣就能將電流導(dǎo)出，接入電路的電阻絲分別為AE段、AF段、AG段和AH段，也就是改變了接入電路的導(dǎo)線長(zhǎng)度。

教師：非常精彩！大家再思考這樣做還有什么問題嗎？或者說還有什么不足？

學(xué)生：假如導(dǎo)線之間纏繞非常緊密，鱷魚夾就不能夠夾上，那樣的話電流又引不出來，就不能使用了。還有這根電阻絲沒有什么做支架，不牢固，用起來也不方便。

教師：這位同學(xué)提出的問題，大家看看有什么好辦法給解決掉嗎？

學(xué)生思考、交流。

教師：你們考慮得很精細(xì)！這就是科學(xué)研究需要的品質(zhì)！你們看投影上的圖片，我們把長(zhǎng)長(zhǎng)的電阻絲纏繞在一個(gè)瓷筒上面，把瓷筒安裝在一個(gè)架子上，導(dǎo)線A、B端分別連接在兩個(gè)接線柱上（方便連線），再將繞在瓷筒上的電阻絲沿直線方向刮去絕緣漆（好比鯽魚身上的側(cè)線），最后采用觸頭連接這些被刮去絕緣漆的部位，讓電流沿觸頭流出，同時(shí)也達(dá)到改變了接入電路的導(dǎo)線長(zhǎng)度的目的，如圖6所示。

教師：請(qǐng)大家觀察制作過程，利用現(xiàn)成的漆包線、瓷筒等材料，現(xiàn)場(chǎng)制作一個(gè)通過改變接入電路導(dǎo)線長(zhǎng)度的方法來改變電阻的裝置（利用分解的滑動(dòng)變阻器）。

學(xué)生觀察體驗(yàn)。

教師：大家觀察都很認(rèn)真。我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里就有按照剛才我們分析的原理制作的儀器，名稱叫滑動(dòng)變阻器，如圖7所示。

2.4分析 體驗(yàn)滑動(dòng)變阻器的原理

師：請(qǐng)同學(xué)們拿出實(shí)驗(yàn)桌內(nèi)的滑動(dòng)變阻器，觀察滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造，感受、交流其工作原理：依靠改變接入電路的電阻絲的有效長(zhǎng)度來改變電阻的大小。

2.4.1學(xué)生分析

滑動(dòng)變阻器不同的接法，其有效電阻絲是哪段？有何變化規(guī)律？具體分析見表2。

2.4.2學(xué)生體驗(yàn)

體驗(yàn)活動(dòng)：按照課本所示電路，改變接線柱連接情況，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭體驗(yàn)電阻變化情況。

3 拓展提高

教師：滑動(dòng)變阻器在實(shí)際應(yīng)用中，除了調(diào)節(jié)電阻大小外，還有一個(gè)主要目的是對(duì)電路起保護(hù)作用，預(yù)防電路中電流過大，燒毀電路或用電器，從這個(gè)層面上思考，你們認(rèn)為在需要變阻器的電路里，在電路開關(guān)閉合前，變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)該置于什么位置？為什么？

學(xué)生：最大阻值一端，對(duì)電路起保護(hù)作用。

教師：通過上述學(xué)習(xí)，你們認(rèn)為用電器中比如電視機(jī)中的音量開關(guān)是通過改變什么來改變電路中電流大小的？

學(xué)生：改變電阻絲的長(zhǎng)度。

教師：看來同學(xué)們真的弄清楚了。由于用電器體積等的限制，現(xiàn)實(shí)中的變阻器可以做成各種形狀。我這里帶來一個(gè)旋鈕式變阻器（出示PPT），請(qǐng)你說明它的接線方法和變阻原理。

學(xué)生：這是一個(gè)將直線型滑動(dòng)變阻器變彎的一個(gè)彎曲型變阻器，接線時(shí)可以有兩種接法：導(dǎo)線連接A、C兩個(gè)接線柱或連接B、C兩個(gè)接線柱，其工作原理與直線型滑動(dòng)變阻器相同，也是依靠改變接入電路的電阻絲的有效長(zhǎng)度來改變電阻大小的。若導(dǎo)線連接接線柱連接A、C時(shí)，旋鈕觸片靠近A接線柱電阻變小，遠(yuǎn)離A接線柱電阻變大。

4 教學(xué)反思

因?yàn)榻虒W(xué)時(shí)將學(xué)生建構(gòu)滑動(dòng)變阻器構(gòu)造作為重點(diǎn)內(nèi)容，花時(shí)較多，筆者課前擔(dān)心學(xué)生無法順利完成，但實(shí)際上學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和動(dòng)腦思考能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了教師的預(yù)期，當(dāng)學(xué)生真正明白滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和原理后，正確使用變阻器則變得水到渠成般的自然。開展新課程教學(xué)中，教師需要轉(zhuǎn)變教育觀念，相信學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)“自主、合作、探究”。endprint