实施生态化物理教学 显化科学思维方法

李莉

摘 要：闭合电路的欧姆定律是《恒定电流》一章的核心内容。该教学设计采用学生自主理论探究和通过微视频还原科学家真实探究的过程，运用科学史情景的探究教学方法，实施生态化物理教学，力求学生对闭合电路的欧姆定律这一核心概念有较为全面的认识，并且通过在此过程中形成“科学思维”，提升学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等能力，从而促进学生学科核心素养的发展。

关键词：闭合电路；欧姆定律；生态化；科学思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）4-0064-5

1 教材分析

本案例选取人教版普通高中物理选修3-1第二章第七节《闭合电路的欧姆定律》。闭合电路的欧姆定律是《恒定电流》一章的核心内容，具有承前启后的作用，既是本章知识的高度总结，又是本章拓展的重要基础。教材文本采用通过电路中功能关系的分析建立闭合电路的欧姆定律，使学生体会能量转化和守恒思想，同时本节教学内容的学习也让学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。通过学习，学生不仅对闭合电路的欧姆定律这一物理核心概念有了较为全面的认识，能应用物质观、能量观等物理知识和方法解释自然现象和解决实际问题，而且在此过程中形成了“科学思维”，感受到科学家严谨认真、实事求是和持之以恒的探索精神，独立思考、敢于质疑和善于反思的创新精神，对于提升学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等能力，发展学生的学科核心素养起到了很好的促进作用。

2 学习者特征分析

心理特征方面：高中生对感兴趣的知识和事物有强烈的探究欲望，喜欢和同龄人一起学习。思维处于由形象思维向抽象思维转换的过渡期，方法上仍以记忆和模仿为主，容易接受表象、浅显的知识，不易接受推理性强、易混淆的知识。

知识基础方面：学习了电动势和内阻概念，具备了表征闭合电路的欧姆定律的概念基础；学习了部分电路欧姆定律、焦耳定律、电阻定律，具备了通过功能关系分析建立闭合电路的欧姆定律以及理解课上现象或实验并应用闭合电路的歐姆定律分析问题的知识与技能。

认知障碍方面：对全电路的感性认识不足，分析问题容易产生片面性，头脑中的物理图景倾向于分离的静态画面，对动态电路分析容易只凭局部了解就草率得出结论。

3 教学重难点分析

重点：（1）建立闭合电路的欧姆定律；

（2）路端电压U与负载R的关系。

难点：（1）闭合电路中电势升降关系的理解；

（2）路端电压U与负载R关系的理解。

4 教学目标分析

知识与技能：

（1）理解闭合电路的欧姆定律的内容和数学表达式；

（2）了解闭合电路的欧姆定律与能量守恒的关系，能够从能量守恒的角度分析出电源的电动势等于内、外电压之和；

（3）学会分析路端电压与负载的关系。

过程与方法：

（1）经历应用能量转化和守恒定律理论探究闭合电路的欧姆定律的过程，体验提出问题—构建模型—理论探究—总结规律的探究过程，从中感受守恒的思想方法；

（2）经历根据闭合电路的欧姆定律解释现象的过程，体会从局部电路变化—整体电流变化—局部电压变化的逻辑思维与分析方法。

情感、态度与价值观：

（1）通过对闭合电路的欧姆定律的探究以及历史追溯，展现科学发现的理性之光、逻辑之美以及科学发现者的睿智和创新精神；

（2）通过实验引发学生的认知冲突，培养学生的科学兴趣和通过解释冲突渗透科学理论解释自然现象的价值观。

5 教学策略及资源选取

教师探究引导策略：创设情景，设置问题，启发引导学生探究学习。

学生合作学习策略：学生分小组完成课前自学，课中围绕问题积极思考、交流学习，课后自我检测和相互检查学习。

教学资源：课前自制多媒体课件及微视频。

演示实验用器材：2节新干电池，4节旧干电池，额定电压为2.5 V的小灯泡1个，单刀单掷开关2个，导线若干， 50 Ω可变电阻1个、电压和电流传感器各1个。

学生分组实验器材：2节干电池，单刀单掷开关1个，50 Ω可变电阻1个，电压表和电流表各1个，导线若干。

6 教学流程

本案例着眼于物理学科核心素养的培养，采用学生自主理论探究和通过微视频还原科学家真实的探究过程，运用科学史情景的探究教学方法，让学生回归到历史的探究事件中去，借鉴历史的发现过程，采用引导和活动相结合的形式，让学生了解当时的知识和认识背景，“经历”欧姆探索的主要过程，体验科学家研究的思路与方法，充分感悟科学家的科学方法和科学精神。

教学流程图如图1所示：

7 教学过程设计（如表1所示）

8 教学反思

8.1 实施生态化的物理教学，有利于发展学生物理学科核心素养

向学生追溯一项科学发现的历史，向学生指明发现的道路上经常出现的各种困难，以及科学家们是怎样战胜它们，避开它们，最后又是怎样趋近于那些从未达到的目标，再没有比这种做法更适合启发学生的批判质疑精神了。

本案例在课堂教学中通过“温故知新—提出问题—建立模型—理论探究—总结规律—规律应用”等环节层层推进、环环紧扣，在真实探究的环境和温暖励志的人文氛围中打造一个动态、和谐的生态化课堂，让学生感受科学的理性之光、逻辑之美，在此过程中学生不仅建构了核心概念，更认识了科学本质，具备了学习物理和探索自然的内在动力，体会了独立思考、敢于质疑和善于反思的科学精神。

8.2 建立清晰的认知结构，有利于促进科学方法的迁移

对路端电压和负载的关系，学生自己通过探究实验发现现象，教师在学生操作过程中不时引导学生主动地进行观察、操作、猜想、验证、推理与交流等学习活动，再利用理论解释。一方面让学生感悟物理学研究的基本思维方法，更为重要的是，使学生由被动接受性学习转变为主动探究式学习，为学生彻底厘清概念的来龙去脉，从而在获取知识的过程中形成清晰的认知结构，为科学方法的迁移奠定了夯实的基础。

8.3 现代教学技术的应用，有利于突破重难点，打造高效课堂

整节课结合教学内容，从学生实际出发，运用多媒体现代教学手段为辅助，重点呈现重要的图、表和关键信息，PPT图片准确、高效地解决了传统教学中板书知识密度小、单一表现的弊端，使得复杂的知识变得直观易懂，而且能够吸引学生，提高课堂的教学效率。演示实验采用DIS传感器，数据直观，达到很好的课堂教学效果。特别是微课“欧姆和欧姆定律”在课堂教学中的使用，生动逼真的音响效果，色彩鲜艳的动态视频，仿佛带领学生穿越了188年回到欧姆时代，经历欧姆的研究过程。呈现了一个精彩而奇妙的物理世界，“润物细无声”般将科学的精神和思想方法深入到学生的骨髓。

参考文献：

[1]刘力.新课程理念下的物理教学论[M].北京：科学出版社，2007.

[2]邢红军.高中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.

[3]吴力云.“平抛运动”教学设计[J].物理教学探讨，2016，34（9）：64-67.

（栏目编辑 邓 磊）