研究性学习一例——电磁振荡周期的实验探索，本文主要内容关键词为：电磁振荡论文,一例论文,研究性学习论文,周期论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
根据新的课程计划，在高中阶段要开设研究性学习。研究性学习是一种崭新的学习方式，可以全面培养学生综合运用所学知识的能力，收集和处理信息的能力，分析和解决问题的能力，语言文字表达能力以及团结协作能力；还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识。
本文以“电磁振荡的周期”为例，探究研究性学习中探索性实验的基本研究模式。
一、演示实验，导入课题
在学习过LC电磁振荡电路的初步知识后，学生知道了回路中的电流和电容器极板上电荷随时间做周期性的变化，其周期可由串联在回路中的电流计测定，电流计指针来回偏转完整的一次，所需时间即为一个周期。然后可同时演示两个不同的LC振荡电路，让学生观察并比较两个电流表指针的偏转情况，学生会发现两电流表指针偏转不同步，这说明两个电磁振荡电路的周期不同，进而顺势导出我们要研究的课题：电磁振荡的周期由哪些因素决定，能否通过实验进行定性与定量的分析和研究。
二、进行猜想，优化方案
1、进行猜想
课题提出后，学生相互讨论，大胆猜想，提出影响振荡电路周期的因素可能有以下几个方面：
（1）与充电电池的电动势大小有关。
（2）与电容器的电容大小有关。
（3）与线圈的电感大小有关。
2、设计方案
在讨论到设计什么样的实验装置时，学生自然想到了教材中的演示实验电路图，于是我们课题组老师准备了若干组实验用器材，每组器材有规格不等的可变电容品、定值电容器、以及已知电感的线圈、干电池和导线若干，让学生每四人组成一个实验小组，自由选择器材，自主设计电路，充分暴露存在问题，据我们教师的观察与统计，学生按课本上的电路图组成实验电路并进行实际操作时却遇到了下列几个问题：
（1）所选用的电容器的电容、线圈的电感太小， 导致电流计指针摆动太快，无法准确测定电磁振荡的周期。
（2）部分学生选择了可连续调节的可变电容器， 只能进行实验的定性分析，却不能进行实验的定量分析。
（3）由于电路中有电阻，电路中的能量有一部分转化为内能， 另外，还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围的空间中，导致振荡电流的振幅迅速减小，振荡很快停止，无法准确观察和测量。
3、优化方案
针对这些问题，教师向学生介绍J2434电磁振荡演示仪， 该仪器使用的线圈和电容器可拆换，对应的L、C的值较大且可读出，而且使用振荡器不断地将电源能量补充到电路中， 使之产生持续的等幅振荡。 由于J2434电磁振荡演示仪解决了上述几个问题， 因此建议使用该实验装置。
三、实验探索，撰写论文
1、实验探索
选择好实验装置后，我们利用一节课时间开放实验室，按四人一组，明确目标，分工协作。学生大致按以下实验步骤进行操作：
（1）其它不变，仅改变充电电池组的电池个数， 分别用一节至五节干电池做实验，观察并记录下每次实验对应的电磁振荡的周期。
（2）其它不变，分别用五个不同的电容器接入电路做实验， 记下五个电容器的电容值及其对应的电磁振荡的周期。
（3）其它不变，分别用五个不同的线圈做实验， 记下五个线圈的电感值及其对应的周期。
在利用记录的数据表进行定量分析，遇到较大的困难时，我们课题组的老师提示学生，在《验证牛顿第二定律》实验中曾经用图象法处理数据，从而得到加速度与合力及物体质量的定量关系，这里不仿一试。经提醒后学生用描点法在坐标纸上作出图线，并根据图线猜测可能的函数关系：与平方成正比、
前两个图线非常接近于过原点的一条直线。
另外，学生们还意识到实验过程中的一些必须注意的事项，比如：
（1）手不要触摸电容器和线圈，以免影响电容和电感值。
（2）振荡电路中的最大电流既不能太大也不能太小， 太大会损坏电流表，太小观察记录不准确。
（3）测量振荡周期时，学生知道记录指针30次全振动的时间， 进而求出周期的平均值，以减小测量误差。
2、撰写报告
实验结束后，教师指导学生撰写实验报告，实验报告的内容应包含以下几点：
（1）所设计实验的原理及对决定振荡周期因素的猜想。
（2）实验所用的器材及简单的电路图。
（3）所设计实验的详细操作步骤。
（4）列出实验数据记录表格，并在坐标纸上作出图象。
（5）由所作的各种图象归纳实验结论。
四、交流成果，总结点评
1、交流成果
作为课题研究的重要部分，我们用一课时的时间进行成果的展示与交流，各组推荐一名代表用实物投影或投影片的方式展示设计实验的思路、电路图、实验的过程、数据记录表、所作图象、实验的结论、减小误差的方法等，主要的结论有：
（1）实验显示，电磁振荡的周期与电源的电动势大小无关。
2、总结点评
每组代表展示了本组的研究成果之后，各实验小组之间还进行了相互交流，评价了各组实验的优缺点，交谈了探索性研究的体会，最后课题组教师做了点评。
（1）学到了探索性研究的一些基本方法，如大胆猜想、 实验验证、定性分析、定量分析、图象法、归纳法。
（2）增强了学生自主性学习的意识， 培养了学生团结协作的精神。
（3）培养了实事求是的科学态度，激发了学生的创新意识。
研究性学习其重点不在于某个具体知识的学习，而在于研究探索的过程之中，着眼于科学态度的培养，科研方法的学习，创新能力的提高。研究性学习舍弃了传统教学模式的缺陷，教师仅是学生学习的参与者、指导者、评价者，学生则从被动学习变为主动学习，从孤立学习变为协作研究，从静态学习变为动态学习，真正成为了学习的主人。这种学习方式极大地激发了学生的学习热情，是教学观念上的一次革新。