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《电容器的充电和放电》教学设计
刘国钧职教中心 余萍
一、教学设计的基本出发点
1、注重问题情景的创设，促成学生真正地成为学习的主体。《电工基础》学习的主要目的不仅仅是学习《电工基础》中知识性的内容，更重要的是让学生学会学习，学会探索，形成良好的学习方法。意义是不能给予的，只能靠主动发现。注重问题情景的创设，唤起学习者强烈的好奇心和旺盛的求知欲，真正地成为学习的主体。
2、重视学生参与教学活动，关注学生的情感体验。本节课所设计的教学活动让学生参与其中，利用学生的生活经验和体验来帮助化解学习中的难点，化抽象为具体，让学生由浅入深，学习起来很轻松，并感觉到触类旁通的学习乐趣。这样不仅让学生十分清晰地理解电容器的充放电中电压、电流的变化，还将让学生产生浓厚的学习兴趣。
3、注重将理论与实际应用有机结合，从而降低抽象知识的学习的难度，体现应用性。富有探索性的《电工基础》学习实践活动是发现电学现象背后意义的关键，亦是《电工基础》素养形成的过程。在教学过程中强调学生的实践，如：操作演示实验、动手检测电容。这些不仅让学生增强了理论联系实际的能力，还提高了动手操作能力和科学探究能力。
二、教材分析
1、教材的地位及作用
本节课选自全国中学职业教育国务院规划教材（周绍敏）主编的《电工基础》2001.7 月第一版第四章第三节。电容器是电路的基本元件之一，在电力系统作为功率因数的补偿元件；在电子电路中作为滤波、耦合、隔直元件；在机械加工中，用来产生电火花加工，因此电容器是一种应用非常广泛的电工元件。而以上功能主要源于电容器的充、放电特性。所以这部分知识既具有其独立性，又有其延展性，是后续学习的一个支点。
2、教学目标及确立目标的依据
（1）知识目标 :
① 能说出何为电容器的充、放电。
② 能分析并判断电容器充、放电过程中的电流、电压的变化规律，能说出电流与电压的关系表达式。
③ 会进行电容器质量的判别。
（2）能力目标 ：
通过学生对实验的观察和研究，以及亲自动手实验来提高学生的动手能力、科学探究能力、抽象思维能力和理论联系实际的能力。
（3）情感目标 ：
培养学生的学习情趣，以及勇于发现、勇于探索的科学精神。
这些目标的确立，充分尊重大纲要求及教材对学生的基本要求，而且能从学生的实际出发，尊重、关注学生的情感体验，着眼于学习能力的培养。目标是切合实际的，具有可操作性。
3、重点、难点及确定重点、难点的依据。
（1） 重点 : 电容充、放电的过程。
（2） 难点 : 电容充、放电的过程中电压和电流的变化规律。
这节课介绍的是电容充、放电过程，而充、放电的特性是电容器所特有的，所以定其为重点。整节课都是围绕电容的充放电进行的，重点的突出不成问题。在这一过程中电路中的电流和电压的变化比较抽象，难以理解，所以定电压、电流的变化规律为难点。而难点的突破可以借助演示实验和游戏体验以及生活情景类比帮助学生理解，实现知识的触类旁通，促进学生对知识的掌握。
三、学生状况：教学方法和研究重点
（1）学生状况分析
《电工基础》这门课一般是在职高一年级下半学期开始上的，而学生往往是初次接触《电工基础》这门专业课，学生从知识准备和心理准备上都有些不足。在学习本节内容之前，虽然有直流电路的一些知识，但知识结构并不牢固，对于所学也是囫囵吞枣，如今又迎来了一个新内容，加上又有点抽象，不好理解。弄不好会让学生从此害怕学习这门课，所以如何上好这堂课，让这堂课变得浅显易懂，意义就显而易见了。
（2）教学方法
根据教学内容和学生具体情况 , 本节课中主要运用了观察演示实验、问题情景探究、游戏互动、生活情景类比、多媒体辅助等教学方法来帮助学习。借助于演示实验，通过创设问题情景来帮助和引导学生开展有效的学习。利用游戏互动、生活情景类比来降低难度和加深学生对所学知识的理解。用多媒体辅助教学来帮助学生巩固所学。现代教育心理学研究指出：学生的学习不仅是一个接受知识的过程 ,而且也是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。因此，教学过程中强调问题情景创设、强调游戏互动、强调实验探究，目的在于培养学生学习主动性，正如：“授人鱼不如授人渔也。”
(3)研究重点
本节课的研究重点是：借助于对演示实验观察，问题情景创设，帮助和引导学生有效地进行知识迁移，对于教学重点的突显和教学难点突破 ,将采用借助于实验演示→问题产生→学生讨论思考→教师引导→学生归纳→学生知识迁移这样一个模式展开。如果学生在学习时有理解上的困难时，后面进行游戏互动来促进理解，再用生活知识进行类比，整个过程中老师始终以学生学习的促进者的身份出现，让学生时时体会着主动学习的快乐以及知识真正掌握理解时的兴奋。
以上安排本着不脱离教学实现，立足面向全体学生，充分调动学生积极性， 正确处理主导和主体的关系，让学生真正地参与学习、体验学习、学会学习。

四、教学程序
（一）、复习。老师设计了二个复习思考题。①什么叫电容器？这个问题主要是上节课所学知识点的回顾 ,同时也为下面学习打下伏笔；电容器中隔以绝缘介质，电流不能通过电容器。②C=Q/U，能否说C与Q成正比，C与U成反比？这个问题也是上节课所学知识点的回顾，另一目的是为了引入下文：虽然电容器上的电压与电量的变化不对电容量的大小起作用，但如果对电容充电或放电，那么电路中电压和电流将如何变化呢？
（二）、导入新课。由问题②导入过渡自然、简洁、明了，让学生感受顺理成章，是时候该学习新知识了。
（三）、新授课
（1）板书课题：§4.3《电容器的充、放电的过程》
（2）投影展示学习目标：
能说出电容器的充、放电的含义能分析并判断电容器充、放电过程中电流、电压的变化，能说出电流与电压的关系表达式。会进行电容器质量的判别。
把教学目标中的一部分转化为学习目标，告之学生学什么？告之学生将要达到预期目标，指导学生在学习时，必须将注意力集中在哪些方面。
（3）板书：
一、电容器的充电过程
1、定义：使电容器带上电的过程。
2、电路图：用投影仪展示。

3、电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。
提出观察要求（1. 观察开关K打到位置1的瞬间电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。2. 观察开关K打到位置1的后电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。），请学生来进行操作演示。让学生参与，引发学生的好奇心，调动学生学习的积极性。然后回答问题，保持学生的良好学习状态，积极思维。实验若一遍看不清楚的话，可以换请其他同学上来重做。观察的结果由学生回答。（电流表读数由最大变小最后为零；电压表读数由零开始变大，最后为定值；指示灯的亮度先从亮慢慢变暗最后不亮。）
那么为什么会是这样的结果呢？我们利用想象来做个小游戏，来寻求这个问题的答案。老师一边在黑板上画个圈，一边叙说一个假定的情景：体育课上老师让同学们围在圈外，一声令下，同学们争先恐后地跑向圈中。问题一：在命令下达前圈中有没有人呢？回答是肯定的：没有。则相当于开关打到1前电容上的电压为0。问题二：命令下达后瞬间圈中有没有人呢？当然也没有。则相当于开关K打到位置1的瞬间代表电容两端的电压仍为0。问题三：命令下达后瞬间，从圈外到圈中的线路上人流量呢？一下子变大了。这不正和开关K打到位置1的瞬间电路中电流表读数最大相一致吗？问题四：命令下达后，线路上的人流将变小。等圈中的人将满时人流必然慢下来，直至圈中人满，则线路上人流为0。则相当于电路中电流表的读数由最大变小最后为零；电压表读数由零开始变大，最后为定值。通过这个游戏能比较生动、形象地帮助学生想象和理解。
二、电容器的放电过程
1、定义：电容器失去电荷的过程。
2、电路图：用投影仪展示。

3、电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。
提出观察要求（1. 观察开关K打到位置2的瞬间电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。2. 观察开关K打到位置2的后电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。），请学生来进行操作演示。观察的结果由学生回答。（电流表反偏，读数由最大变小最后为零；电压表读数由最大开始变小，最后为零；指示灯的亮度先从亮慢慢变暗最后不亮。）
同样也可以应用想象进行游戏。（略）
再者，电容器的充、放电过程，与水容器（如水桶）的蓄、放水过程也非常相似，我们可以将它们进行比较。
名称
电容器
水桶
充电/ 蓄水
充电电流流入电容器
电容器两端电压上升
电荷被储存在电容器中
蓄水水流流入水桶
水桶中的水位上升
水被储存在水桶中
放电/放水

放电电流流出电容器
电容器两端电压下降
电容器中电荷被释放
放水水流流出水桶
水桶中的水位下降
水桶中的水被放出
通过利用生活知识进行类比，进一步地帮助学生展开想象，进一步地帮助学生进行理解。让学生始终积极地参与学习，不断地发现问题、分析问题、解决问题，思维活动紧张有序，从而体验学习带来的乐趣。
提出问题：归纳电容器在充、放电过程中什么时候有电流？
充、放电过程电流和电压的关系如何？
学生讨论，教师引导，学生归纳。
4. 电流和电压的关系 i==C
必须注意：电路中的电流是由于电容器的充放电所形成的，并非电荷直接通过电容器的介质。与复习问题进行呼应。提醒学生引起注意。
三、电容器质量的判别（大容量）：
老师边讲边演示。电容器质量的判别正是利用电阻充放电的性质进行的。
档位　一般用万用表R×100档或R×1K档
指针一直不动。 电容开路
指针一直指在零欧姆。电容短路
指针偏转角越小，回转越快，则容量小。
指针固定不动时的读数越大，则漏电电阻越大，漏电小质量好，否则差。
学生自己动手检测电容器的质量。自己动手体会如何应用电容器的充放电来检测电容器的质量，真正地将理论与实际联系起来，并真正地解决实际问题，学以致用。
（四）、小结
正是电容器的充、放电特性，使得电容器被广泛应用在电子技术领域，如滤波电路，利用对电容的充放电，使得脉动的直流电变换成平滑的直流电。
介绍电容器的应用，是为了让同学们充满期待，期望能用所学知识来解决实际问题，调起他们进一步学习的欲望。
（五）、反馈练习（投影）
设计一些不同题型的练习，变式呈现课堂的主要知识点，帮助学生检测是否达到预期的学习目标，并将学生的信息及时反馈给老师，从而做出相应的调整和弥补。
（六）、布置作业
根据所学内容，依据教学大纲要求，结合学生具体情况，补充一些作业，促进对本节内容的消化和吸收，注意作业量和难度要适中。另外，课后可以上网看一些有关电容器的资料以及电动器充放电的课件模拟，巩固所学。
五、教学步骤剖析和课堂预期反应
1.教学步骤之一：介绍充电电路，提出观察要求，操作实验
设计目的：这一步很自然，是顺理成章的，但它又是对难点的突破，并能有效地控制学生的注意力。
课堂预期反应：学生一看就明白，自然不会畏难，但随着问题的深入，有将他们带入了新的情景，引发学生的好奇心。
2．教学步骤之二：利用想象力小游戏，创设一个情景，吸引同学们再次关注该问题的发展，及时提出问题。
设计目的：吸引学生的全员参与，创造学习过程的兴奋点，轻松、活泼地展开思维活动，化解难点。
课堂预期反应：学生参与广、参与热情度高、课堂气氛活跃，大家畅所欲言，纷纷发表自己的意见。
3．教学步骤之三：利用生活中积累的经历来进行，电容器充放电与水桶蓄、放水过程进行比较。
设计目的：学习经常可以借助生活体验，达到知识触类旁通的作用。
课堂预期反应：题目不难，人人都会有此生活经历，大家都能积极回答问题，问题的解决还让学生还体会到对于学习方法的启示——经验有助于对所学知识的理解。
在传统的教学过程中，过分强调知识的传授，把学生当作容器，忽视了学生学习的主动性和积极性对学习效果的影响。本案例的设计，利用了新的教学理念，让学生始终主动参与，并更多地关注学生学习时的心理，让学生在自然、宽松、循序渐进的状态进行学习思维、学习效果，促进学生提高学习兴趣，积累学习经验，有助于提高。
（附教案）
学校
常州刘国钧职教中心
授课人
余 萍

班级

地点

课题
电容器的充、放电的过程
课型
新授
时间

课前准备
实验、仪器、投影
学习目标
1.能说出何为电容器的充、放电。
2.能分析并判断电容器充、放电过程中的电流、电压的变化规律，能说出电流与电压的关系表达式。
3. 会进行电容器质量的判别。
4.通过学生对实验的观察和研究，以及亲自动手实验来提高学生的动手能力、科学探究能力、抽象思维能力和理论联系实际的能力。
5.培养学生的学习情趣，以及勇于发现、勇于探索的科学精神。
教学重点
电容充、放电的过程。
教学难点
电容充、放电的过程中电压和电流的变化规律。
研 究 点
理论联系实际提高学习兴趣
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
1、 复习。

2、 导入新课

新授课

小结

反馈练习

布置作业
①什么叫电容器？
②C=Q/U，能否说C与Q成正比，C与U成反比？

问题2既是上节课所学知识点的回顾，也是为了引入下文：虽然电容器上的电压与电量的变化不对电容量的大小起作用，但如果对电容充电或放电，那么电路中电压和电流C将如何变化呢？

§4.3《电容器的充、放电的过程》
投影展示学习目标：

一、电容器的充电过程
1、定义：使电容器带上电的过程。
2、电路图：

3、 观察开关K打到位置1，电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。

进行想象游戏

二、电容器的放电过程
1、定义：电容器失去电荷的过程。
2、电路图：开关K打到位置2

3、电路中电流表、电压表、指示灯的变化情况。
提出观察要求

进行想象游戏

电容器的充、放电过程，与水容器（如水桶）的蓄、放水过程也非常相似，将它们进行比较。

提问

4. 电流和电压的关系 i==C

三、电容器质量的判别（大容量）：
档位　一般用万用表R×100档或R×1K档
指针一直不动。 电容开路
指针一直指在零欧姆。电容短路
指针偏转角越小，回转越快，则容量小。
指针固定不动时的读数越大，则漏电电阻越大，漏电小质量好，否则差。

学生动手操作。

略

（见投影片）

提问
主持学生复习

讲解

板书
投影展示学习目标：
板书：
讲解
用投影仪展示。

提出观察要求

主持，提出问题

板书

用投影仪展示。

板书

提出问题

主持，提出问题

引导、比较

提问，引导学生探讨

板书

板书

边讲边演示

巡回指导

讲解

发现问题，及时补救
回答

了解

笔记
了解

看图

实验
思考、回答

思考、讨论后回答
笔记

看图

实验

笔记

思考、讨论后回答
思考、讨论后回答
比较回答

思考、讨论、回答

笔记、听讲

观察、思考

笔记
听讲、观看

学生自己动手操作。
听讲

思考、练习

课后完成

不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加剧。有了这种高明的防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上第一个理智的人。智者最没有耐性，因为学识减少了他们的耐心。知识渊博的人很难被取悦。俄庀泰特斯告诉我们，生活最重要的准则在于懂得如何忍受一切。他认为这是智慧的一半真谛。容忍愚蠢需要极大的耐心。有时最令我们痛苦的人正是我们最依赖的人，这帮助我们战胜自我。耐心能带来无可估量的内心平静；而内心平静是世间的福祉。不懂得如何容忍他人的人如果还能忍受他自己的话，就应当独处。