浅谈通过演示实验突破电学难题

李春梅

摘要：本文通过几则用演示实验突破电学难题的案例，讨论了在日常教学中教师应如何引导学生进行认知图式的拓展和完善。

关键词：演示实验；认知图式

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1003-6148(2012)1(S)-0029-3

皮亚杰的发生认识论认为认识的发生起源于活动，在活动的基础上建立起认知的图式，然后用已有的图式去认识事物。实验心理学家赤瑞特拉(Treicher)在研究人的各种感官与学习的关系时就曾得出结论：人类获取的信息83％来自视觉，11％来自听觉，这两个加起来就有94％。

物理是一门以实验为基础的自然科学。通过演示实验，能使学生以极大的热情投入到学习中，对复杂的物理概念有深入的理解，排除思维定势，突破难题，同时引起物理现象中本质和非本质的矛盾冲突，使学生能透过现象看本质。因此一定要为学生提供更多的视觉信息，创设问题情景，实施启发式教学，才能使学生对物理知识有更深入的理解。下面以几例电学问题为例。

1灯泡的亮度由实际功率决定的问题

学生对于“灯泡的亮度由实际功率决定”这一问题始终迷惑不解，很可能教师这节课费了很大的功夫讲解，到了下节课学生还是会犯同样的错误。一个典型的例子就是一盏“220V、25W”的电灯和一盏“220V、60W”的电灯并联在照明电路里时，哪盏灯亮?学生能正确回答出“220V、60W”亮。而如果再问一盏“220V、25W”的电灯和一盏“220V、60W”的灯串联在照明电路里时，哪盏灯亮?学生误认为仍然是“220V、60W”的电灯亮。学生始终认为额定功率越大的用电器，实际功率也一定越大。

经过对自己教学实践的反思，笔者干脆请实验教师准备“220V、25W”和“220V、60W”的灯泡各两只。并在灯泡附近贴一张用较大的字体写有灯泡功率字样的纸，让全班同学都能始终看到灯泡的功率。将两灯分别串联和并联到两块不同的演示板上，而且能够让学生从演示板后看清楚两灯的连接情况。讲此问题之前先让学生复习判断两灯连接方式的方法：取掉其中一只灯，看另一灯的亮暗情况。然后笔者将两块演示板分别插上电源，结果发现串联时“220V、25W”灯还更亮，而“220V、60W”的灯只发出微弱的光，学生对此现象感到很意外印象也很深刻。最后再引导学生通过计算得出结论：额定功率相同的用电器串联时，额定功率越小的实际功率反而越大。

2交换电表位置的问题

例如图1所示，当开关S闭合后，发现电流表、电压表指针发生偏转，两灯都正常发光若交换电流表和电压表的位置，则()

A电压表和电流表的示数都为零

B电压表示数为零，电流表有示数

C电流表示数为零，电压表有示数且接近电源电压

D电压表和电流表都有示数

分析很多学生由于对“电压表相当于开路，电流表相当于短路”不能正确理解，因此不能正确解答此题。若通过演示实验让学生很直观的看到“交换电流表和电压表的位置后，两灯都熄灭了，且电流表示数为零，电压表有示数并接近电源电压”这一现象，学生必定会很诧异。此时，教师再从理论上进行分析，学生必定会理解得很到位，以后再遇到类似的问题时必定能迎刃而解，从而实现知识的有效迁移。

3判断电路故障的问题

例如图2所示，闭合开关S时，灯泡L₁、L₂都不亮。为了检查电路故障，用一段导线的两端接触a、6两点时，两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯也不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。则()

A灯L₁断路

B灯L₂断路

C灯L₂短路

D开关S断路

此题若先让学生思考、讨论，再通过演示实验让学生观察现象即可得出结论应选D。再教给学生在没有条件做演示实验的情况下的分析方法，学生的印象会很深刻，而且理解也会更到位。此处教师还可以将此演示实验进行一些拓展。

引申一：将导线换成电流表接在a、b两点时，也能观察到两灯都不亮，且电流表示数为零；接触b、c两点时，两灯都不亮，且电流表示数也为零；接触c、d两点时，两灯都亮，且电流表有示数。电路故障仍然选D。

引申二：将导线换成电压表接在a、b两点时，也能观察到两灯都不亮，且电压表示数为零；接触b、c两点时，两灯都不亮，且电压表示数也为零；接触c、d两点时，两灯都不亮，但电压表有示数且为电源电压。电路故障仍然选D。

4判断电压表示数的问题

例如图3所示的电路中，电源电压为6V，L₁的电阻为R₁，L₂的电阻为R₂，R₁=2R₂，电压表示数为()

A2V

B4V

C6V

D8V

分析此题在讲解时若只是画图在黑板或屏幕上讲解，学生同样不能真正的理解。因为学生有三种错误理解：大部分学生都认为电压表测的是电源和L₂的电压之和，还有一种认为电压表测的是L₂的电压，甚至还有同学认为电压表测的是电源电压。若能先让学生思考，让不同意见的学生发表自己的看法，引发矛盾，再根据电路图连接演示实验的实物图，与同学一起讨论得出此电路是串联电路。再闭合开关，根据现象得出答案应该为B，最后再用分压原理与学生一起讨论得出同样的答案。通过这样的演示实验，学生先有了感性认识，再用理论知识去解答，学生的记忆和理解的效果会更好。以后在遇到类似的问题时，有了先前从事类似活动的经验便可以产生顿悟。

知识作为一种存在，在一种情形中被建构出来，可以运用于其他情景中。因此我们在教学过程中应该多设计演示实验，使学生有更多的视觉信息，从而加深记忆并达到对知识的深入理解。实现对知识的正确迁移。