深入挖掘实验 突出概念建构——初中“电功率”课堂教学设计

梁少梅

(广东省广州市华美英语实验学校,广东 广州 510000)

深入挖掘实验 突出概念建构
——初中“电功率”课堂教学设计

梁少梅

(广东省广州市华美英语实验学校,广东 广州 510000)

物理概念是观察、实验与科学思维相结合的产物，由于物理概念的抽象性和概括性,在设计物理概念教学时,应深入挖掘实验素材,让学生充分经历概念建构的过程.本文通过初中“电功率”的教学设计,来展示突出概念建构的教学设计和策略应用.

电功率;实验;概念建构;教学设计

物理概念是客观事物共同的物理属性和本质特征在人们头脑中的反映,是在观察和实验基础上,运用科学的思维方法,排除片面的、偶然的、非本质的因素,抓住一类物理现象共同的本质属性,加以抽象和概括而形成的，因此物理概念是观察、实验与科学思维相结合的产物.由于物理概念的抽象性和概括性,在设计物理概念教学时,应深入挖掘实验素材,让学生充分经历概念建构的过程.本文以人教版九年级“电功率”为例,来展示突出概念建构的教学设计和策略应用.

1 “电功率”的内容分析

电功率概念是学生学习电能后的又一重要概念,是初中物理教学的重、难点之一.本节教材(2012年版)改变了旧教材中过分强调知识传承的倾向,教材利用学生已了解的电能表,引导学生观察电能表中间铝盘转动的快慢来引入电功率.通过列举生活中家用电器中的电功率的数据来引导学生认识电功率的单位“瓦特”.教材充分利用学生熟悉的生活素材来激发他们的求知欲望,注重在学生的最近发展区建立新的知识增长点,注重让学生经历科学探究过程,学习科学方法.

2 “电功率”的学情分析

在知识基础方面,学生已学习欧姆定律和电能的知识,对电能表的使用也有一定的认识,但对于电功率这一抽象的概念仍存在困难.在认知特点方面,学生已初步具备一定的观察能力,但电能消耗是一个十分抽象的过程,要让学生区别“消耗电能的多少”和“消耗电能的快慢”具有一定的难度.另外,学生运用物理语言的表达能力、物理概念学习的思维方法及从教材中的图表中提取信息的能力都有待提高.

3 教学过程

3.1 观察实验,形成概念

(1) 教师提出一系列问题，以问题引入课题：

① 通过前面的学习,同学们知道用电器在电路中的作用吗?

② 用电器消耗了多少电能用什么仪器来测量?

③ 电能表上标有3000r/kW·h，表示什么含义?

④ 电能表的铝盘转一圈,用电器消耗多少kW·h的电能?等于多少J?

设计意图为通过一系列与前面所学电能表相关问题的引入,让学生明确电能表是测量消耗电能多少的仪器,为电功率概念的引入搭建台阶.

3.1.2 联系生活

家里的冰箱和空调使用时,它们消耗电能的情况是否相同？

(1) 观察实验

① 教师展示两个分别命名为甲(220V 40W)、乙(220V 100W)的外形相同的白炽灯,并将他们分别接入电路,引导学生观察灯泡的明暗程度和电能表铝盘转动的快慢,测量电能表铝盘转一圈需要的时间,并记录在表1中.得出结论:消耗电能相同时,所用时间越短的用电器,消耗电能越快.

表1 甲灯与乙灯消耗电能快慢比较1

根据表2得出结论:通电时间相同时,消耗电能越多的用电器,消耗电能越快.

表2 甲灯与乙灯消耗电能快慢比较2

设计意图为：创设实验情境,引导学生对电功率概念进行意义建构.学生通过观察实验,认识到甲、乙两灯消耗的电能相同,但乙灯比甲灯亮,且乙灯消耗电能比甲灯快.在此基础上,引导学生用控制时间相同,比较消耗电能多少的方法,来比较消耗电能的快慢.通过对实验素材的深入挖掘,充分利用学生的原有认知,将抽象的概念具体化、生活化,引起学生对“电功”概念不足以解释实验现象的不满,产生形成新概念的认知需要.

3.2 归纳总结,建构概念

(1) 建构概念

教师指出需要引入一个新的物理概念,来描述消耗电能的快慢,这一新的物理量就称为“电功率”.

(2) 对比分析

教师进一步引导学生对比两种比较用电器消耗电能快慢的方法,分析利用比值定义法对电功率这一概念进行定义,其公式为P=W/t.

(3) 归纳总结

用电器电功率的大小等于它在单位时间内消耗电能的多少.

(4) 方法比较

教师引导学生比较两种测量电功率方法的优劣，学生指出第一种方法测量结果更为准确,因为第二种方法中转圈的数量是估测的.

(5) 概念辨析

教师指出电功和电功率是两个不同、分别描述“消耗电能的多少”和“消耗电能的快慢”，要求学生进一步辨析这两个概念,并填写表3.

表3 电功和电功率比较

为了使学生建构正确的“电功率”概念,在他们获得足够的感性认识的基础上,引导他们运用比较、分析、综合等思维方法,对感性材料进行思维加工,进而抽象概括出两种比较用电器消耗电能快慢方法的共同之处,并对比“电功”和“电功率”两个概念的区别与联系,使学生自主建构“电功率”的概念.

4.3 解读铭牌,理解概念

(1) 联系生活

教师引导学生举出所知道的家用电器电功率的大小.

学生举例:电热水器的电功率为1000W,电视机的电功率为200W,…….

教师提问:这是不是表示电热水器消耗的电能比电视机多呢?这个说法准确吗,怎样表述才准确?用电器消耗的电能多少与什么有关?依据是什么?

教师引导学生观察家用洗衣机的铭牌(如图1)，解读其物理意义.

图1

设计意图为:通过家用电器及其铭牌,让学生进一步理解电功率这一物理量,通过追问,提示学生需用准确的语言对电功率这一概念进行表述.

4.4 应用拓展,巩固概念

(1) 拓展问题

教师出示一个没有铭牌的家用电暖器,要求学生设计实验测量电暖器工作时的电功率.

(2) 小组实验

学生分小组讨论、思考、设计实验方案,进行实验操作,测量出电暖器的电功率,并记录实验设计方案和测量结果.

(3) 展示成果

各小组展示和汇报自己的实验设计方案和测量结果.

设计意图为:当学生初步理解概念后,及时给他们提供应用“电功率”概念的机会,让他们将抽象的概念应用到具体问题中,使他们在运用概念解决具体问题的过程中,巩固、深化和活化概念.

5 教学反思

建构主义学习理论认为：学习是在一定情境下,学习者在原有知识经验的基础上,利用感觉吸收并且建构意义的活动过程,这一过程不是被动地接受外部知识,而是主动对新信息进行加工处理、建构知识表征的过程.[3]本次课深入挖掘“消耗相同电能,时间不同”和“时间相同,消耗电能不同”两个实验的结果,并充分利用学生的原有的电功、电能知识,在学生充分感受到“消耗电能的多少”不能描述为“消耗电能的快慢”时,产生了建构新的物理概念——电功率的认知需要.在他们获得足够感性认识的基础上,引导他们运用比较、分析、综合等科学思维方法,对感性材料进行思维加工,对比“电功”和“电功率”两个概念的区别与联系,让学生更加深入理解“电功率”.从物理视角解读家用电器铭牌,将抽象的概念具体化、生活化,引导学生正确运用物理概念去分析、解决实际问题,提高其学习能力.

[1] 郭玉英.中学物理教学设计[M],北京:高等教育出版社,2016.

[2] 朱琳.关于“电功率”的教学设计与思考[J],物理教师,2015,36(7).

[3] 杨维东,贾楠,建构主义学习理论述评[J],理论导刊,2011,(5).