提高物理核心素养的教学行为阐释<br/>——一节公开课的教学评述

提高物理核心素养的教学行为阐释
——一节公开课的教学评述

2017-12-01郭振京

物理教师 2017年11期

关键词：电阻电源电路

郭振京

(江苏省新沂市第一中学,江苏新沂 221400)

提高物理核心素养的教学行为阐释
——一节公开课的教学评述

郭振京

(江苏省新沂市第一中学,江苏新沂 221400)

核心素养的培养是新课程改革对学校教育的呼唤与要求,实验探究是高中物理学科核心素养的重要内容.在探究过程中，通过有效的教学行为预设、组织与架控,可以使学生通过激疑、猜想、建模、合作探究,逐步转变物理观念,形成创新意识与科学思维,促进可持续发展,培养社会责任感．本文以“闭合电路欧姆定律”公开课的教学为例，阐释提升物理核心素养的教学行为.

物理核心素养;教学行为;实验探究;学习进阶;评述

1 教学环节的片断展示

以下是公开课“闭合电路欧姆定律”教学的几个片断.

(1) 教师提问设疑,引发认知冲突,激奇求新.

提问:欧姆定律的内容是什么?串、并联电路的分压及分流关系如何?学生回答后教师出示手电筒,开灯,学生观察灯光较暗．

师问:灯光较暗是何原因?

生:电不足,电池电压低．

教师拿出手电筒中小灯泡和电池,让一位学生上台读出灯泡的额定电压并用电压表测出电源的电动势,分别为2.5 V和2.8 V．

生疑:电压足够,为何那么暗呢?灯较暗说明灯泡的电压达不到2.5 V,谁偷走了这部分电压?——引入新课．

(2) 实验探究,寻找丢失电压,提出猜想.

投影并出示实验电路板(如图1),

学生小组

图1

动手连接电路,依次闭合开关S1、S2、S3观察灯的亮度,思考:灯亮度如何变化?并联部分的总电压表如何变化?为什么?

生:灯变暗了,说明灯的电压变小了．一部分电压被定值电阻R0分去了．

师:请你猜猜看,若去掉R0,逐个闭合开关,灯泡亮度还会互相影响吗? 为何?

生(齐):不变,因为电源两端电压是不变的．

师:请大家使用桌上的器材,动手做做看,验证自己的想法．

生(操作后):嗯?依次闭合开关时,灯还是变暗? 小组讨论后提出猜想:电压可能被电源自己分去了一部分,电源内部应该也有电阻.

(3) 巧设实验,师生合作,验证猜想.

教师出示“可变内阻电池”(如图2)连接成如图3的电路,改变内阻及滑动变阻器,让两位学生上台测得多组数据,输入到电子表格中(投影),可看出电池内部确实分担了部分电压,且内外电压和不变,都等于电源电动势.

图2

学生总结:电源有内阻,也分担了一部分电压(这就能解释手电筒为什么暗了)．

实例分析:手电筒退下的电池为何在电子钟中还能正常工作?

(4) 行为引导,师生互动,推导全电路欧姆定律.

师:如果我们把电源外部的电路称为外电路,电源内部称为内电路,从能量角度看,电路中的能量是怎样变化的?

生:在内电路中是其他形式的能转化为电能;外电路中是电能转化为其他形式的能．

师:若电路中电阻为纯电阻,电源的电动势为E,电路中电流为I,内外电阻分别用r、R表示,则t时间有多少其他形式的能转化为电能?电能转化为多少热能?内部电阻产生多少热?它们之间有何关系?

生:W非=qE=EIt;Q外=I2Rt,Q内=I2rt，引导学生由能量守恒得E=IR+Ir，即

(5) 当堂巩固,拓展提升.

图4

例题.如图4所示,E=4 V,电阻R1=4 Ω,R2=2 Ω,R3=10 Ω,R4=6 Ω,已知电流表示数为0.3 A,所有电表均为理想电表,求: (1) 电压表V1、V2的示数各为多少?(2) 电源内阻r为多少?

2 基于核心素养的教学评述

物理核心素养主要包括:物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等．该教师从教学的行为设计到课堂教学的过程实施,充分体现了核心素养的培养策略.

2.1 学习进阶的过程设计符合学生认知发展

学习进阶的研究表明,科学概念的学习可以按照一定的系列逐渐进阶发展．对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时,进行物理建模,通过教学过程的有效实施,促使学生的思维依次进阶、逐级深化,能更好地促进学生的认知发展,形成良好的的物理观念．[1]本节课的设计很好地运用这一进阶建模过程:

(1) 建模的起点稍高于学生的“最近发展区”.

根据学情分析,从学生已有认知“电源两端电压始终不变”入手,展开循序渐进的矫正、内化形成新认知的教学过程,最终实现电源两端电压随外阻变化而变化的结论.

(2) 创设能给学生提供支撑性的真实情境.

通过提供手电筒电路及图1电路图景,为学生提供一个有梯度的真实情境,使学生有针对性地进行进阶探究,经历概念建构和探索规律的完整过程,促进相应能力的发展.

(3) 预设必要的知识铺垫,促使知识进阶顺利达成.

针对学情和建模所需的知识内容,如“欧姆定律的内容、串并联电路的分压及分流关系”提前进行知识的强化和铺垫,帮助基础薄弱的学生补齐知识缺陷,为新模型的建构作好知识铺垫．

(4) 适时解决实际问题,培养社会责任感.

及时让学生解决真实的物理问题,如“分析手电筒中退下的电池在电子钟中还能用的原因”．从中认识物理学的价值和与生活、社会、科技的联系,形成科学的态度和社会责任感．

2.2 良好的行为预设和引导,激发学生学习热情

(1) 创设问题“情景”,找准教学的切入点.

一节新课,如何导入是关键．本节课问题的提出,不但有“思考性、趣味性”,还有“承上启下”的作用,教师向学生呈现了常见却不注意的有趣现象——手电筒电池电压很高却光较弱的问题,此问题恰能引入研究的契机,引入知识的生长点,诱发学生主动去思考、去探究．

(2) 创设“实验”情景,变验证为自主发现.

本节教学的闪光点是教师探究方案设计为内电压、内阻的自我发现过程,将“验证性”实验通过情景创设,调整为“探究性”实验,动手操作、结果分析、得出结论等完全要靠学生自己去独立完成,更能激发学生的学习欲望.这对培养学生的综合实践能力很有积极的作用,也让学生切实体验到成功的快乐．

(3) 注重言传身教,创设宽松课堂.

物理核心素养导向的教学不仅要求我们改变教学的内容和教学方式,还要求物理教师具备良好的物理核心素养,通过言传身教,潜移默化地促进学生科学素养的提升．例如，“谁偷走了这部分电压?”、“请你猜猜看,若去掉R0,逐个闭合开关,灯泡亮度还会互相影响吗?”……等幽默的语言与极具亲和力的肢体配合,使学生轻松进入新情景,去思考、去探究、去求证，形成活泼生动而又高效有序的课堂．

(4) 巧布陷阱,诱发学生上当.

有意增加一个定值电阻与3个灯泡串联,设置障碍,诱引学生通过细品电灯变暗的原因只是因为电阻分压,再拿掉定值电阻,学生自然认为只剩灯泡电阻了,结合初中已有的认知“电源电压不变”,于是得出灯泡亮度不变的错误结论,正好与实验结果矛盾,立时在头脑中形成了“为什么变”的疑问,并产生强烈的探求欲望．这样,学生就会积极动手,经过“动手实验——结论辨析——纠正原知——重新建构——形成新知”的思维过程,学生的思维从灯的亮度变化联想到串联电路的分压关系、从只有电源和灯泡联想到电源内部可能有内阻而分压,逐步纠正并摆脱电源两端电压不变的观点,重新构建新的认知:电源有内阻且与外电阻串联来分电动势，并在行动与总结中形成良好的学习素养．

图5

(5) 通过形象的类比,降低难度,加深理解.

教师通过动画投影“小孩玩电动滑梯”与电路内、外电阻形成的压降进行类比,如图5所示,把难以理解的电路问题形象化,降低了教学难度．

2.3 建模终端定位于科学思维的培养,摒弃教学的“功利性”

很多教师为了功利性目标,在教学中减少分组实验和演示实验,大量压缩探究概念形成的过程及教学时间,仅仅要求学生记住几个概念,然后大量的时间让学生做大量的练习题,根本不考虑学生从初中感性认识到高中理性认识跳跃过程的困难,忽视了对学生进行抽象能力的培养．这种“功利性”的教学方法虽然可使学生在阶段性的考试中得到高分,但是对于学科知识和研究方法却没有真正的理解．[2]物理教学强调“从生活中来,又回到生活中去”.在教学中,教师不但要引导学生了解物理学的研究需要建构模型,还要带领学生经历建构模型的过程.这节课教师将建模的终端定位于电源内阻的自我寻找过程,让学生体验科学探究过程,大胆质疑,有效地增强了学生批判性思维及创新意识,也发展了学生的科学思维和探索自然的兴趣与热情．

2.4 行为引导强化物理观念,促进可持续发展

“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华．课堂上教师引导学生在理解电源有内阻之后,通过分析电路中能量的转化关系,利用已学过的电动势的定义、非静电力做功、焦耳定律结合能量守恒定律得出欧姆定律．使学生通过激疑、提出猜想、建构模型、合作探究、从不同角度思考问题,从定性到定量两方面进行科学推理、找规律、形成结论,逐步形成创新意识,在收获成功的过程中增强了求知欲,更好地理解科学、技术、社会、环境的关系,促进可持续发展和社会责任感．

本教学案例也具有不足之处，例题的难度偏大,缺少梯度．学生对混联电路认识不足,因此,在例题教学环节出现冷场,降低了教学效率,应针对学生的差异,设置多个分层问题,让学生自选,让不同层次的学生均能收获成功的愉悦,得到充分发展．