21.1 现代顺风耳——电话—人教版九年级物理全一册教学设计

《现代顺风耳——电话》教学设计
课题名称
现代顺风耳——电话
教材
人教版初中物理教科书九年级第21章第1节
课时
1课时
教师姓名
谢文辉
学生年级
初三
教学内容分析
从物理知识结构看，本章主要落实《课标》要求的“了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响”。作为电磁学这部分的最后一章，学生已经有了电磁感应等知识，并且学过了声波，这样使学生了解电磁波的知识有了一定的基础。教材以信息的传递作为全章的线索，内容从有线通信到无线通信，从模拟通信到数字通信，从微波通信到光纤通信。本节正是全章的引子，引出学生对信息传递的兴趣，引出下一节的内容：电磁波在信息传递的应用。
从课程和教材角度看，教材首先用组合图的方式对通信发展过程进行回顾，使学生了解通信在人类社会生活中的重要作用。关于通信的方式，本节中介绍了电话，通过讲述电话的工作方式，使学生理解如何用电流把信息传递到远方。虽然现代电话的种类很多，但是老式电话的工作原理容易被学生理解，所以教科书通过对老式电话话筒和听筒的原理分析，让学生了解声信号和电信号是如何相互转化的重点内容。在此基础上介绍电话交换机的工作原理。
从知识应用看，数字通信是一种既古老又现代的通信方式，数字通信在现代通信中发挥着越来越重要的作用。教科书通过“电话信号分为模拟信号和数字信号两种”引入模拟通信和数字通信，并简要地介绍了模拟通信和数字通信，说明了数字通信的优势，这是教学的难点。
从学生认知发展角度看，为了使学生更好地了解这些内容，教材用深入浅出的语言简洁生动地介绍了各种通信形式及其基本原理，没有在通信技术的细节上过多地展开。通过设计各种活动，让学生饶有兴趣地参与活动和讨论。
学情分析
人类发展的过程总伴随着信息的传播，从古代的烽火台到现代人的传递信息手段的变化，让学生认识到信息传播的重要性。学生在日常生活中可见的信息传递的方式非常多，交谈、手势、书信、旗语、打电话等，其中电话联系已成为现代人彼此之间进行信息传递的主要方式之一，每个学生都非常熟悉。但是对于电话是怎样把信息传到远方的却并不清楚，“电流把信息传到远方”成为本节课的教学重点。学生已经学习过声波、电磁感应等知识，能帮助学生掌握重点。
当代的九年级学生对有线电话了解较少，对电话交换机的认识更是少之又少，同时对数字通信和模拟通信也是第一次接触，所以该部分内容是本节教学难点。
初三学生的思维已有初步的比较和分类、分析和归纳、具体和抽象的思维能力，能把感性认识上升到理性认识，具备了一定的分析问题、解决问题的能力及对问题进行反省的能力，这为本节学习做好了能力准备。
教学目标
知识与技能
说出电话的基本结构，解释并自行归纳电话是如何将信息传递到远方。
描述电话交换机的作用。
辨别数字信号和模拟信号。
过程与方法
通过看录像、老师讲解、学生讨论，能口头或书面概括出电话将信息传递到远方的过程和电话交换机的作用，增强学生学习的主动性和交流合作意识。
通过比较指出数字信号和模拟信号的区别，提高记忆效果，体会到分析、理解、归纳的重要性。
情感态度与价值观
列举贝尔发明电话的过程,提高学生学习兴趣，增强学生对科学的求知欲，使学生乐于探索日常生活中的物理学道理。
通过对通信发展的描述，体会到物理知识在人类社会发展中的重要作用，体验到学习物理的乐趣。
教学重点
电流如何把信息传到远方
教学难点
自行描述电话交换机，指出数字信号和模拟信号的区别
教学策略
以探究型教学策略为主
可以通过对人类传递信息发展过程的了解，使学生认识到信息传递的重要性。电话是由话筒和听筒组成的，对于话筒和听筒的工作原理，可以利用多媒体课件或实物模型来探究认识，通过小视频进行知识点的小结。
通过设计多部电话两两间通话的连接线，让学生进行自主探究。通过对比发现多部电话间的连接借助于电话交换机进行自动连接，可以使电话机间连接线的数量大大减少。
通过探究实验，利用灯的亮暗组合来传递信息，认识模拟通信和数字通信的区别，以及数字通信的优点等。
教学方法
游戏驱动法
让学生在具体益智小游戏的驱动下进行学习，在完成游戏的过程中掌握应掌握的知识点。本节课的教学中，通过“想想做做”用数字通信做小游戏，让学生感觉到数字通信并不神秘，突破难点。
合作讨论法
把学生分成5个小组，每组的成员互相协作来完成任务：如何减少电话线路的数量，引出电话交换机。在学生完成任务后，每个小组选出代表总结学习收获，在此过程中，各个小组间得到交流。
情境导入法
利用电话发展史，开拓学生的视野，了解科技创新对人类社会发展的积极作用，使学生们对现代通信的快捷和便利有一个感性的认识。播放“占线”音频，让物理走进生活。播放“电流将信息传递到远方”的视频，复习巩固。
谈话法
利用谈话法（一问一答），实现课堂教学中各个知识点的连贯衔接。在学生回答的古代信息传递的各种方式时，可以将其与现代信息传递的各种方式进行对比，总结出现代通信的快捷和便利。再挑出现代信息传递的方式之一：电话。从谈话中导出电话，再由“说到电话，同学们知道电话是谁发明的吗？”导出电话的发展史，以及电流将信息传递到远方等内容。
教学资源
多媒体课件、视频资源、音频资源、电话机模型、电源、开关（若干）、灯泡（若干）、导线
教学流程设计
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、创设情境、导入新课
因为疫情原因，小刘同学近期一直待在家里，若此时他想向远在上海的爸爸汇报近期的学习情况，他可以怎么做呢？
同学们都说的很好，现代我们传递信息的方式是如此多样，那同学们知道在古代传递信息可以有哪些吗？
说的不错。相比于古代人们传递信息的方式，我们现在所使用的各种工具，比如：电话，让我们的通信快捷和便利。
生1：打电话。
生2：用电脑进行视频通话。
生3：可以用平板。
……
生1：家书抵万金
生2：烽火戏诸侯生
3：飞鸽传书
……
联系时事热点；类比古今人类传递信息的途径；引起学生的思考，激发学生的学习兴趣、求知欲。
导入新课
二、新课教学
1、电话
说到电话，同学们知道电话是谁发明的吗？对的。（展示图片）
第二张图片展示的是：1892年，贝尔在纽约—芝加哥电话线路开通仪式上。
生：1876年贝尔发明了电话。仔细观看
由图片引起注意，感受电话的发展，激发学生学习的兴趣和探索科学的求知欲。为导入概念打下基础。
2、电话的基本结构
刚刚我们说到小刘同学要向爸爸汇报近期的学习情况，那问题来了，同学们知道小刘同学说话的声音是如何传到爸爸的耳朵里的呢？
那首先就让我们一起来了解电话的基本结构。
（展示图片）
同学们，能够根据图片说出电话的基本构成吗？
说得很好，知道了电话的基本构成之后，你们还想知道关于电话的哪些呢？
哦，有同学说想知道电话的工作原理，那接下来请同学们分小组讨论。看看有没有同学能够用自己的语言表述出电话的工作原理呢？
说的很棒！大家掌声鼓励一下。老师配合PPT动画分步讲解，归纳重点：话筒将声信号转化为电信号，听筒将电信号又转化为声信号，话筒与听筒是串联的。接下来，我们通过一个小视频温故一下。
（播放视频）
认真思考，积极交流
认真观看，生：电话由听筒和话筒组成。话筒由金属盒、碳粒、膜片构成。听筒由永磁铁、螺线管、薄铁片构成。
生：想知道它的工作原理。
……
生：人对话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧的压挤碳粒，使金属盒的电阻忽大忽小，在电路里就产生了强弱随声音振动而变化的电流，当电路中忽强忽弱的电流通过听筒里的螺线管的时候，磁铁对听筒薄铁片的吸力就发生忽大忽小的变化，薄铁片在这种忽大忽小的力的作用下就振动起来，听筒薄铁片的振动情形跟话筒膜片的振动情形是一样的，就听到与话筒前面的讲话相同的声音。
提出问题，引起思考反馈确认加强学生的课堂参与度，使他们时刻参与到知识的探索中来，发挥教师为主导，学生为主体的作用。
发挥学生的主导作用
吸引学生注意力，激发学生学习物理的兴趣，使教学的内容化难为易，从而掌握重点突破难点，建立概念。
3、电话交换机
活动1：思考下面问题，一个区有5部电话，如果一部话机只能固定的同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能接通，要架设多少对电话线？
活动2：如果有10部电话，你能画出任意两部接通要架设的电话线吗？那30部，50部，100部呢？
活动3：想出一个办法，要求减少线路的数量，但能保证5部电话中的任意两部可以互相通话？（图片展示）
之前我们已经了解了电话的工作原理，接下来通过一张图片，我们来了解电话交换机的工作原理。（图片展示）
（展示PPT图片）通过图片，我们可以看到早期的电话交换机，它是通过话务员手工操作来家线和断线的工作效率低，劳动强度大，1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线，到了现代，我们使用的是程控电话交换机，它利用的电子计算机技术，只要事先给交换机的电脑输入所需的程序，电脑就能“见机行事”。
播放电话占线的音频，请同学们思考电话占线的原因。
大家说得很好。
学生讨论交流后回答：要架设10对电话线。
生：10部勉强可以，30部，50部，100部有点难。
学生讨论交流后回答：装交换机，就只需要5对电话线。
认真听讲，记好笔记
生1：对方正在给别人打电话。
生2：别人正在给对方打电话。
生3：对方正在给自己打电话。
生4：对方电话未挂号。生5：电话交换机之间线路忙。
引起学生积极思维，活跃课堂气氛，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而提高学生的创新能力。
提问过渡，引出新知：电话交换机。
学生从图片中了解交换机的发展，以及电话使人与人拉近彼此间的距离。从物理走向生活，这是新课程改革的一大理念，从而使学生的知识可用，能用。
提出问题，引起注意
确认反馈
4、模拟通信和数字通信
游戏一：10名同学，排成一字长队，第一名同学将所给的一个成语或一句话，用表演的形式传给第二名同学看，第二名同学传给第三名同学看，依次做到第十名同学。最后请第十名同学猜一猜，并让第一名和第十名同学同时做给同学们看，比较其差异。
游戏二：10名同学，排成一字长队，第一名同学从黑板上的十个字的代码中，找出几组代码，能表达一定的意思为佳，只说给第二名同学听，第二名同学再传给第三名同学听，依次到第十名同学。请第一名和第十名同学同时在黑板上写出他们传递的代码，比较其差异。
归纳总结：模拟信号就像刚才的游戏一，当将声音转换成电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。数字信号就像刚才的游戏二。
电流传递的信号叫做模拟信号。传输模拟信号的通信方式，叫模拟通信。
用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号。传输数字信号的通信方式叫数字通信。
以电报信号为例。用点“
?
”和画“—”
的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字。发声、发光的长短，电压、电流的有无，数字0和1，磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字信号。
模拟通信和数字通信它们各有什么特点？同学们交流讨论后回答。
实验探究
请同学们利用准备好的仪器：电源、开关（若干）、灯泡（若干）、导线。设计一个小的实验，利用灯的亮暗组合来传递信息。
实验小结：
积极参与，存在差异
积极参与，基本无差
认真听讲，记好笔记。
模拟通信易受干扰，放大失真，形成噪音。数字通信信号失真小，便于存储传输数据处理简便。
设计实验，画出电路图，观察现象，记录数据信息
通过游戏的形式激发学生的好奇心和求知欲，从而产生对模拟通信和数字通信内容的强烈探索欲望。
引起注意的技能因素。指出游戏寓意，让学生更易抓住重点，进一步掌握知识。
通过比较指出数字信号和模拟信号的区别，提高记忆效果，体会到分析、理解、归纳的重要性。让学生从物理走向生活。
将教学从“知识教育”向“素质教育”转化，激起学习兴趣,引发参与意识。对于培养学生的设计能力，观察能力，表达能力，解决问题和分析问题的能力，尤其在启发学生创造思维方面，发挥了一定的作用。通过实验加深对数字信号的理解。
三、知识拓展
因为数字通信具有形式简单，抗干扰能力强等优势，这也让数字通信成为当今通信发展的主要方向。
认真观看，自行思考
密切联系生活，拓宽学生视野。
四、课堂练习
习题见（附件1）
回答的很正确，看来大家都掌握的不错！
学生回答：
1.B
2.A
3.B
进一步掌握所学的知识
五、课堂小结
通过这节课，你学到了什么呢？学生回答或与同学进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力，同时也可以帮助学生记忆。
六、布置作业
布置课后作业，见（附件2）
完成练习题
巩固知识
教学评价
从教学设计上看，本节课的教学采用多媒体教学方式，即采用了集声音、图像、文字等多种媒体于一身的教学方式，调动了学生的多种感官，创设了与教学内容相响应的场景范围，能够诱发学生的学习兴趣。这种人机交互的方式对于教学过程具有重要意义，它能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望。
从教学实施上看，课堂教学所需的几个基本结构和环节都有实施，在实施中还应注重个体发展的连续性。把教师和学生的个体成长与进步都放在同等重要的位置，教师要不断对自己的教学思想、教学态度和教学行为进行分析和反思，对评价资料进行细心收集、整理与分析，以评价促进课堂教学。在语言表达能力及体态语的表现力上还需磨炼，语言表达不仅要准确、清晰、简练，还要具有感染力。
从教学效果上看，通过开设课堂活动，学生有积极参与师生间的互动，效果不错。表现在：（1）学生在学习过程中有情感投入，学习成了一种内在的动力和需要，学生在课堂学习中获得成长的体验；（2）学会合作，通过各种形式的教学活动，学会接纳、赞赏、争辩、互助。此外，要与时俱进，教学相长，不断更新知识，提高教学与教育科研能力，以此提高教学实效。对照教学目标来看，在“情感态度与价值观”的教学目标上，切忌一口吃胖子，要一点点地慢慢灌输是可行的。
从学生的学习上看，教师在学生自主地构建和应用新的教学策略方面仍需多花功夫，要不断调整教学的组织方法与过程，从而促进学生在认知、情感等方面的全面发展。对学生知识拓展上的学习还需联系现代热点加强讲解。
从教学思想和理念上看，符合现代教育观，强调教师引导，学生主导，整体可行。如在提问环节，提出：你们还想知道关于电话的哪些呢？充分发挥学生的主导意识，由学生的回答推动教学流程。思想与理念要与时俱进，不断更新，融入实践。
板书设计
教学反思
本节课完全运用了小组合作、展示的教学模式。在引课环节，我由疫情期间所需的信息传递的方式引出古代人传递信息的方式，在进行古今对比，这一环节与日常生活联系密切，学生积极参与，激起学生对于本节课的学习兴趣。
电话的构造与原理尽量体现方法与思想的设计。如要想把声音信号变成电流信号，改变电流，该怎么办，可以利用欧姆定律想办法改变话筒的电阻，即老式电话的原理；可以利用电磁感应现象，把运动变成电流，即现代话筒的构造，总之讲解宜从其本质上讲，学生理解起来才透彻。
电话交换机让学生感受。通过设计几种电话的连线，感到多部电话机间的通信通过交换机相连确实才是一个好的办法，现代光缆通信已让“占线”减少了很多。
由于数字信号比较抽象，我设计了数字信号的趣味游戏，在学生小组设计游戏和进行游戏的过程中，各小组成员积极参与，成功实现了重点知识和难点知识学习。不过数字信号可以让学生多练习。我在课堂上让学生编拟数字密码，起到了很好的作用，学生兴趣高涨，达到了很好的效果。
在这节课中，仍存在一些不足之处：在学生讲解过程中，有学生声音较小，我应鼓励学生将声音放开；某些环节还是存在着赘语现象；在趣味游戏过程中，班级的秩序稍乱；知识点的点拨还有欠缺，仍需不断改进。
附件1（课堂练习）：
1.下列叙述中，正确的（
）
A、话筒的作用是把声音直接传递到受话人的听筒
B、话筒的作用是把变化的电流信号转化成声音信号
C、话筒的作用是把声音的振动转化为变化的电流信号
D、话筒的作用是把电流直接送到受话人的听筒
2.
以下关于电话交换机的说法中，正确的是（
）
A、程控交换机是利用电脑按照输入的程序“见机行事”的
B、一台程控交换机只能同时转接两部长途电话
C、打电话“占线”说明对方的话机一定在通话中
D、电话上的“来电显示”是由用户手机设定的，不需要程控交换机去完成
3.下列关于“模拟信号”和“数字信号”说法正确的是（
）
A、“电报”信号属于模拟信号
B、数字信号比模拟信号抗干扰能力强
C、模拟信号比数字信号抗干扰能力强
D、电子计算机是以模拟信号来工作的
答案：
1.B
2.A
3.B
附件2（课后作业）：
1.1876年______发明了电话，最简单的电话主要是由______和______组成的，它们是_______联在电路里。
2.模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会______,从而使信号丢失一些______，表现为声音、图像的______,严重时会使通信中断。3.
数字信号只包括______种不同的状态，形式简单，所以______能力特别强，可以很方便地用______加工处理，还可以通过不同的______进行加密。
4．对电话的认识，下列说法正确的是(　)
A．电话能直接将声音沿导线传到远方
B．电话将携带声音信息的电流传到远方
C．话筒能将电流信号还原成声音
D．听筒能将声音变成电流信号
5.下列说法中错误的是（
）
A.话筒的作用都是把声信号变成电信号
B.听筒和扬声器都是把电信号变成声信号
C.一般电话之间都是通过电话交换机来转接的
D.数字信号就是只能用数字表示的信号
6.
当甲、乙两部电话接通后，小明与小虹就对课堂上所学习“电话”知识展开了讨论。以下说法中正确的是（
）
A．甲的听筒和甲的话筒，乙的听筒和乙的话筒分别串联在两个不同的电路中B．甲电话的听筒和乙电话的听筒是串联连接的，甲电话的话筒和乙电话的话筒是串联连接的
C．甲的听筒和话筒，乙的听筒和话筒都是串联在一个电路中使用
D．甲电话的听筒和乙电话的话筒是串联在一个电路中，乙电话的听筒和甲电话的话筒是串联在另一个电路中
7.在上海的小明家里刚刚装上电话，他想给北京的姑姑打个电话问候，可电话在“占线”。请你帮他分析一下，下列哪种情况能造成这种现象（
）
A．有人正给小明的姑姑打电话
B．小明的姑姑正在给别人打电话
C．上海和北京之间有太多的用户在通话
D．以上情况都有可能
8.
如图是老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。因此，听筒中膜片往返运动的频率跟话筒膜片振动的频率相同，这样听筒中就听到了对方说话的声音。请具体分析：当话筒膜片由静止向左、向右运动时，听筒中原来静止的膜片会怎样运动?
9.
数字通信是一种既现代又古老的通信方式，现代电话已全部采用数字信号进行处理。若用“0”和“1”代表“开”和“关”这两个动作，组成一组数字信号，可以表达一句话。例如:
开关动作
开
关
开、关
开、开
关、开
表示数字
0
1
0、1
0、0
1、0
中文意义
我
他
和
朋友
是
那么，“我和他是朋友”的数字信号为“0,01,1,10,00”，请照此代码用另组信号表达你想说的一句话___________________________。
答案：
1.贝尔;话筒;听筒;串
2.改变;信息;失真
3.两;抗干扰;电子计算机;编码
4.
B
5.
D
6.
D
7.
D
8.当话简膜片由静止向左时，膜片振动把炭粒压紧，相当于图中膜片带动滑动头向左移动，使变阻器的电阻变大，引起电路中电流变小，听筒中的电磁铁磁性就减弱，对旁边铁质膜片的吸引力也随之减小，所以听简中原来静止的膜片会向右运动；反之，当话筒膜片由静止向右时，听简中原来静止的膜片会向左运动。
9.例：1,01,0,10,00（他和我是朋友）