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示教板是常用教具。如何设计示教板,才能符合教学需要?本文以多用电表原理示教板为例,浅述电路式示教板的设计。
教材内容和要求
普通高中课程标准实验教科书《物理》 (选修3-1)中有关于多用电表的内容。
教材例题在图1所示电路中,电源的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻为7.5 Ω,A、B为接线柱。
然后,要求用单刀多掷开关把电流表、电阻表和电压表(图3)联起来,组成一个简单的多用电表,要求认识测量电流、电阻和电压时,开关分别调到哪个位置。
示教板的设计要求
示教板应符合教学需要。因此,以下诸方面是必须关注到的。
体现启发性高中物理课中涉及的多用电表知识是基础性和原理性的,并不专业,因此不需要采用多用电表的实用电路。
教具必须体现启发性,而不是用来灌输知识,因此示教板应配合以上3个问题演示,首先能构成一个电阻表(如图2那样),并且应准备一个电阻表的专用刻度板。使用时先计算若干个电阻值的位置,并得出关系式,然后可以换上按此规律准备好的刻度板。
体现掌握知识的过程和方法应体现掌握知识的过程和方法,而不是只记忆一个结论。要体现掌握知识的过程和方法,该示教板应做成电流表部分、电阻表部分和电压表部分可以分别出现,并且可以灵活连接的。其中一些电阻还应可以改变阻值。如果把图4原封不动地搬上示教板,所起的作用只能是帮助记忆。
教具也是一种资源,不一定需要与教材完全相同,因此本示教板也可改为其他的电路。但是需要考虑的是,在本例中如果与教材一致,教师上课会比较方便,否则,教材上的例题需要修改。因此宜采用与教材相同的电路。但是笔者认为,图4中测量电阻的2个量程,宜首先出现一个(使用1.5 V电池)。电流表和电压表宜首先出现单量程。但是,图3中的电流、电阻和电压表合起来,不能立刻得到图4的多用电表,因为图4中的表头两端已有分流电阻,与图3中是不一样的,这在制作示教板时需要重新计算。为了实验方便,建议在图3的表头两端并联分流电阻。为了安全,电流表和电压表的量程不宜太大。
综合应用知识解决问题在图4电路的基础上,该示教板应具有适当扩充的功能,例如:扩充电流量程、电压量程;在测量电阻时,把1.5 V电池的电压提高,改变电阻量程,等等。
注意基础性不应涉及改变测量电阻时的接入点来改变量程或其他电路(例如测量交流电压、电流或其他新的电路)等内容,电路应是高中学生能够理解的。
直观性和可见度
单刀多掷开关由于实际的开关可见度都不够,因此笔者认为在此不必采用单刀多掷开关,而是用接线柱代替各接点,用带插头的导线代替开关的“刀”,就可以增大可见度,增强灵活性。
要不要使用表头一般的磁电系电表可见度都不大,并不适合于演示。解决的方案可以有以下几种:
1)采用投影表,但是整个示教板也必须适合于投影。
2)采用摄像后显示,可用视频展示台。如果这样的话,整个示教板体积只需很小。
3)采用演示电表。高中已经配备演示电表,应该充分利用。
可用J0403演示电阻表,表头数据: 100 μA(表针零位可调到标度盘中间,成为50 μA~0~50 μA的灵敏电流计),表头内阻3 800 Ω(线圈本身电阻约4 450 Ω,100 μA量程时已并联26.1 kΩ的电阻,以及2个硅二极管(保护用),当加在表头上的电压超过0.6 V时,二极管导通),表头压降0.38 V。100 μA电流量程时的表内电路如图5所示。
图中R0阻值为26.1 kΩ。因此可以在量程为100 μA 时,把J0403演示电阻表接到示教板上。示教板可以加表头,这样使用比较方便,但是应做成参数与J0403演示电表100 μA时的参数相同,并且有接线柱,可以更换为演示电表。
当然,使用演示电表时需要增加一个特制的刻度板。
(作者单位: 浙江省教育装备和勤工俭学管理中心)
教材内容和要求
普通高中课程标准实验教科书《物理》 (选修3-1)中有关于多用电表的内容。
教材例题在图1所示电路中,电源的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻为7.5 Ω,A、B为接线柱。

然后,要求用单刀多掷开关把电流表、电阻表和电压表(图3)联起来,组成一个简单的多用电表,要求认识测量电流、电阻和电压时,开关分别调到哪个位置。

示教板的设计要求
示教板应符合教学需要。因此,以下诸方面是必须关注到的。
体现启发性高中物理课中涉及的多用电表知识是基础性和原理性的,并不专业,因此不需要采用多用电表的实用电路。
教具必须体现启发性,而不是用来灌输知识,因此示教板应配合以上3个问题演示,首先能构成一个电阻表(如图2那样),并且应准备一个电阻表的专用刻度板。使用时先计算若干个电阻值的位置,并得出关系式,然后可以换上按此规律准备好的刻度板。
体现掌握知识的过程和方法应体现掌握知识的过程和方法,而不是只记忆一个结论。要体现掌握知识的过程和方法,该示教板应做成电流表部分、电阻表部分和电压表部分可以分别出现,并且可以灵活连接的。其中一些电阻还应可以改变阻值。如果把图4原封不动地搬上示教板,所起的作用只能是帮助记忆。
教具也是一种资源,不一定需要与教材完全相同,因此本示教板也可改为其他的电路。但是需要考虑的是,在本例中如果与教材一致,教师上课会比较方便,否则,教材上的例题需要修改。因此宜采用与教材相同的电路。但是笔者认为,图4中测量电阻的2个量程,宜首先出现一个(使用1.5 V电池)。电流表和电压表宜首先出现单量程。但是,图3中的电流、电阻和电压表合起来,不能立刻得到图4的多用电表,因为图4中的表头两端已有分流电阻,与图3中是不一样的,这在制作示教板时需要重新计算。为了实验方便,建议在图3的表头两端并联分流电阻。为了安全,电流表和电压表的量程不宜太大。
综合应用知识解决问题在图4电路的基础上,该示教板应具有适当扩充的功能,例如:扩充电流量程、电压量程;在测量电阻时,把1.5 V电池的电压提高,改变电阻量程,等等。
注意基础性不应涉及改变测量电阻时的接入点来改变量程或其他电路(例如测量交流电压、电流或其他新的电路)等内容,电路应是高中学生能够理解的。
直观性和可见度
单刀多掷开关由于实际的开关可见度都不够,因此笔者认为在此不必采用单刀多掷开关,而是用接线柱代替各接点,用带插头的导线代替开关的“刀”,就可以增大可见度,增强灵活性。
要不要使用表头一般的磁电系电表可见度都不大,并不适合于演示。解决的方案可以有以下几种:
1)采用投影表,但是整个示教板也必须适合于投影。
2)采用摄像后显示,可用视频展示台。如果这样的话,整个示教板体积只需很小。
3)采用演示电表。高中已经配备演示电表,应该充分利用。
可用J0403演示电阻表,表头数据: 100 μA(表针零位可调到标度盘中间,成为50 μA~0~50 μA的灵敏电流计),表头内阻3 800 Ω(线圈本身电阻约4 450 Ω,100 μA量程时已并联26.1 kΩ的电阻,以及2个硅二极管(保护用),当加在表头上的电压超过0.6 V时,二极管导通),表头压降0.38 V。100 μA电流量程时的表内电路如图5所示。

图中R0阻值为26.1 kΩ。因此可以在量程为100 μA 时,把J0403演示电阻表接到示教板上。示教板可以加表头,这样使用比较方便,但是应做成参数与J0403演示电表100 μA时的参数相同,并且有接线柱,可以更换为演示电表。
当然,使用演示电表时需要增加一个特制的刻度板。
(作者单位: 浙江省教育装备和勤工俭学管理中心)