中學以下的素養教育與經驗談:國三上自然科,電流與歐姆定律

2023/04/05閱讀時間約 7 分鐘
第四章基本電學,某些學生一輩子的痛。現在還好,因為課程修正後,較偏向一般性理解,已經不追求複雜計算。且最棒的地方在於,近年課本都有大量圖解,把電流譬喻成河流,高低差來解釋電位差與電阻的概念,已經大大降低理解電的門檻。
即使如此,實際考試還是會撞牆,練習有用但不能只仰賴練習,個人建議需要多一些實作,現在小學就有一些電子積木,可以考慮給學生使用,早點理解電流運作狀況。
給父母親的建議是,如果真有想培養他變成工程師,那自己買點參考書在家練功,筆者個人是覺得,網路上很多外國YOUTUBE影片,用動畫呈現基礎電學,或是小實驗能看,早點接觸會有幫助。但如果小孩沒那資質,或沒走工科打算,是不需要為了多這幾分,從早拚到晚,拿去看社會科比較有意義。

電流

一開始的部分是靜電,坦白說筆者個人認為,表面電子怎麼轉移,直接背起來比較省事,因為經驗上遇過的案例,想在這個年紀理解電子的轉移實在很難,尤其是為何同樣是磨擦,毛皮摩擦塑膠棒使其帶負電、絲綢摩擦玻璃棒卻使其帶正電?
呃,不如別解釋太多,直接說這是以後的事情,先記起來。
把重點放在電荷的移轉跟原則,如「導體的電荷可以自由移動,非導體不行」,而在可以流動的物質上,正負電荷符合「同性相斥、異性相吸」,並可以透過這些原則操作,讓某些物體帶有正電或負電,學習重點要放在動態變化,學生建議繪圖表示變化,教師建議上刻劃連續圖,或乾脆放影片。
以下來談容易弄錯的經典案例,第一個經典例子「感應起電」,也是許多人沒搞懂的。
好的,筆者知道有人想吐槽這講法不對。的確是不大對,但卻是經驗中教學效率最好的,在此講述負電荷會動、正電荷其實是不會動的洞……筆者再次強調,教學效果不好,太多對現在學生無用的東西,那不如先把操作性定義的弄清楚就好。

藉「圖像化」理解電荷移動

這邊的重點要放在前面,先感受到使用帶電物體,會讓導體內部的電荷移動,很像磁鐵的感覺。感覺很重要,磁性正負相吸小學有教,故很適合當成比喻,後半的電荷移動,要有一種「推動」的動作,把同性電荷推出去的感覺。講感覺會有老師不爽,但筆者要強調的是,如果連圖樣的變化都感受不出,那就真的是死背。有那天份看文字就上手的人,畢竟是少數。
所以接觸起電又怎麼回事?
好了,別吐槽了。基本上就是看地方,中等程度以下的,聽不懂太多移轉概念,請不要自己在白領學區,就認為其他地方的學生都一樣。感應起電與接觸起電,重要的是教師的臨場表演,筆者見過的狀況,學生理解程度與老師本身會不會教高度相關,針對不同學生用不同方法,效果差異極大。但不管哪種學生,關鍵都要「圖像化」,最好是有教材可以顯示電荷移動,且分解步驟最好。
這邊的重點在第3步,老師上課最好用正負電荷抵銷,如果你有解釋電洞,就用填洞的概念,一個蘿蔔一個坑,讓學生明白中和掉,所以會剩下負電。
在此需要做的學習單,通常不建議給整個題目,而是把上述的步驟拆解,讓學生去一步步領會電荷怎麼動。例如把上圖挖空給學生填,或乾脆空白給他換填另一種電荷。
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