初中物理焦耳定律教学策略探讨

牛小明

摘要：随着新课程改革不断深入推进，教师的教学行为和学生的学习方式都发生了深刻的变化。习近平总书记在十九大报告中指出要优先发展教育事业，办好人民满意的教育，加快建设创新型国家。为了能更好地落实党的教育方针，更好地培养学生的学科核心素养和创新能力，本文以初中焦耳定律教学实践为例，就教学设计中如何运用新课程理念，如何落实学科素养和培养创新能力等展开探讨，希望能引发大家的思考，对今后的教学有所帮助。

关键词：初中物理;教学策略;焦耳定律;核心素养;创新能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2019）06-0075

“以人为本”“以学生的全面发展为本”是新课程改革的出发点，随着新课程改革不断深入推进，新课程体系不断完善，教育理论也不断地在实践中更新，教育家提出了培养学生的核心素养，这也是“以学生的全面发展为本”的内在要求，也是党的教育方针的具体化，是落实立德树人的根本目标在具体教育教学实践的方向性指导，核心素养也进一步明确了学生应具备的必备品格和关键能力，引领课程改革和育人模式变革，同时也深刻影响课堂教学生态。初中物理学科同样担负着学生核心素养的培养任务，尤其是科学精神的培养。学生核心素养的培养是长期过程，不可能一蹴而就，也不可能由一门学科来实现。它是由多门学科在长期教育培养中逐步实现的，微观上看就是要把核心素养培养具体落实到每节课和每次活动中，因此合理确定每节课的培养目标，目标实现策略就显得尤为重要。教学设计是基于学情，对教材的分析和学习目标的把握而做出的有针对性的教和学的方案。下面，笔者以人教版初中物理第十八章第四节《焦耳定律》教学设计为例，在预设学习环境和学情的情况下和大家一起探讨如何有效落实学科核心素养。

一、学习环境和学情分析

随着教育信息化1.0的完成，教育信息化2.0已经扑面而来，数字化校园建设已提上日程。笔者所在学校已完成首轮现代化学校建设，学校无线网络无死角覆盖，学生可通过移动设备接入校园网络，学校建设有校园网络交流平台，班级有自己的资源平台和学习论坛等，已具备网络化学习环境。学校设有物理开放实验室，也组建了相关物理的社团，有多名学生是物理社团的成员。知识技能储备方面，学生已学习了欧姆定律，用控制变量法对欧姆定律做了定量的学生实验，通过本章前三节的学习，学生对电能、电功率知识已有了一定的理解。对于一些探索性问题，学生已有了探究意识，初步具备了用控制变量法研究问题的能力，知道转化法的思路，同时也具备了一定的实验操作能力。心理方面，学生对很多科学问题总是有很浓的兴趣，很想探究这些问题，有创新意识，实验设计能力有待进一步提高。

二、教材分析

本节课内容主要有四部分，一是电流的热效应;二是探究电流的热效应与哪些因素有关;三是焦耳定律;四是电热的利用和防止。电流通过导体会产生热，学生有一定的生活体验，但电流通过导体产生热和什么因素有关？大多数学生缺乏思考。由于学生已经学习了电能、电功率等電学知识，具有了一定的电学知识基础，并且通过一年多的物理知识学习，也具备了一定探究能力。在这些基础上再来研究电热，符合学生的认知规律，也为我们大胆设计创造了条件，为培养学生的创新能力提供很好的契机。但是遗憾的是人教版教材没有让学生放手探究，而是提供了演示方案，引导学生分析理解方案，这种设计思路过于保守，因此笔者认为教师要敢于大胆重新设计，实现更高的学习目标。

三、教学目标和重难点确定

这节课能培养哪些核心素养要基于对教材的分析和学情的把握来确定，笔者把这节课教学目标和重难点确定如下：1.能通过实例，认识电流的热效应，知道电流热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定性关系。2.通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，培养猜想、制定计划、分析数据得出结论等科学探究能力，锻炼创新思维能力，进一步学习控制变量的科学研究方法，体会转换法的研究思想，培养严谨的科学态度。3.通过学习电流热效应的应用实例和危害防止，培养理论联系实际、将所学知识运用于实际的意识，体会物理知识对生产、生活的重要意义。4.通过对物理学家焦耳事迹的学习，体会不懈追求的科研创新精神，激发热爱科学的情感。

教学重点：通过实验探究电热与电流、电阻和通电时间的定性关系。教学难点：利用控制变量法和转换法设计探究实验。

四、教学环节设计探讨

1. 新课引入。设计新课引入目的是为了点明研究课题，激发学生的学习兴趣，所以有必要创设有趣的情景，激发学生兴趣，引发学生思考，为后面的探究学习创设有利的条件。这节课采用电热现象的实验来导入比较好，比如电阻丝通电点燃火柴，电热锯切割泡沫等。为了突出效果，实验设计能让学生感到出乎意料，有震撼的效果，也可以巧妙设计悬念，创设一定的情景，达到意想不到的效果。比如点燃火柴实验中，可以把若干根火柴做成火炬，模拟运动会点燃火炬的场景，这样不但体现了电热，也把学生带入到运动会的热烈气氛中，更能激发学生的兴趣。

2. 如何引导学生猜想电热和什么因素有关。通过实验导入新课后，教师顺势给出电流热效应的概念，并通过头脑风暴找出生活中见到的电热现象。教师总结这些电热现象并进行归类，指出有些电热有用可以利用，有些电热对人们有害要加以防止，让学生能辩证地看待电流的热效应，从而自然而然地得出不论是利用电热还是防止电热带来的危害，首先要搞清电流的热效应与什么因素有关，引导学生进行猜想。我们知道，电流通过导体产生的电热和导体的电压没有关系，但是学生很容易猜到电压这个因素，要排除电压这个因素，教师会陷入两难境地。因为要证明电热和电压无关，一般要利用两个电动机串联的电路来用实验法排除，至少要花十分钟左右的时间，这样会让新课教学任务无法按时完成。所以，猜想环节一定做好引导，设计好引导问题，才能顺利得出电热和电阻，电流和通电时间有关。可以采用以下三个问题并配合图片引导学生猜想：（1）电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热的发红，而导线几乎不发热？（2）插线板接入用电器太多，为什么很危险？（3）用同一个电热器为什么烧开的水多用时就长？这样猜想的好处是学生的思路可控，能按照教师的预想来完成猜想，为实验设计争取宝贵的课堂时间，有利于把实验设计作为重点环节来展开。当然，有学生真的猜想电压这个因素，教师也不要刻意回避，而是告诉学生可以课后在开放实验室进行探究，证明电热和电压无关。

3. 实验方案设计探讨。本节课的重点内容之一就是设计实验方案，也是落实教学目标2的有效途径，实验方案设计总的方法是控制变量法。由于电热和三个因素有关，研究起来稍显复杂，教师可以引导学生讨论得出研究电热和电阻关系时，选两个阻值不同的电阻发热多少做对比，要控制电流和通电时间相同，可采用两电阻串联来满足实验条件。要研究电热和电流关系时，选两个阻值相同的电阻并联，一条支路可串联滑动变阻器或多串一个相同电阻来满足实验条件。研究电热和时间关系时，可在上述实验时观察一个电阻放热随时间的变化来得出结论。本实验不要求学生用量热桶测量电阻发热，不要求研究定量规律，所以可以给学生提供充分开放的发挥空间，用转换的思想反映出电热的多少。为了降低设计难度，可适当给学生用PPT给出如下设计提示。（1）研究电热和电阻的关系，要控制电流和通电时间相同，电阻不同，可将不同电阻串联。（2）研究电热和电流的关系，要控制电阻和通电时间相同，电流不同，可将相同电阻并联。其中一条支路串联变阻器或电阻来改变电流。（3）研究电热和通电时间的关系，只要对某个电阻持续观察放热情况即可。（4）用转换法比较放热多少。

学生实验设计时，教师师要给足时间，并密切注意学生的设计方案，对有困难的小组给予提示性帮助，并在巡视过程中要收集有代表性的学生方案准备点评。

等小组实验方案设计完成后，接下来教师把收集到的方案用展台投影出来，让小组代表给大家解释方案和学生分享，教师给予点评鼓励，师生讨论可以提出改进意见。学生的方案亮点一般出在转换法比较电热上，可以看哪个电阻先点燃火柴药粉，也可以用电热加热空气，比较空气体积的膨胀，还可以电热让液体吸收，用液体温度升高的度数来反映电热的多少等。教师在点评时要客观地指出方案的优劣和改进意见，并要求课后学生在开放实验室实践自己的方案并改进。

为了能较好地培养创新思维，实验设计不做任何器材限制，具有充分的开放性，所以学生设计的实验方案五花八门，不可能在课堂上逐一演示，所以教师也要准备自己的实验设计进行演示实验得出必要的结论，如果有小组方案和教师事先准备的方案基本吻合，那就按照该小组方案进行实验。

4. 焦耳定律的应用教学策略探讨。通过前面的实验探究，可以顺利得出焦耳定律，并给学生介绍焦耳的故事，来实现第三和第四个教学目标。焦耳定律的应用不仅仅限于利用公式计算，可以多联系生活，能利用焦耳定律的知识理解电热的利用和防止，比如如何防止电路起火，在家里做到科学用电。

5. 电功和电热的区别与联系教学策略探讨。我们知道，电流做功的形式多样，可以将电能转化成各种其他能量，电流的热效应是电流做功的一种表现，只有在纯电阻电路中电功才等于电热，为了能让学生认识到这个问题，可以利用例题先用焦耳定律计算出电热，再计算出电功进行比较，教师顺势提出问题，电流做的功和电热都相等吗？从而引导学生讨论，得出结论。这样比教师直接讲授的效果显然要好。

6. 新型电加热设备原理教学探讨。随着人们生活水平的不断提高，电磁炉和微波炉已经非常普及，这两种加热器比传统的电加热设备加热效率高达10倍左右，如果不提这些新型加热设备，显然就会和生活脱节了。为了能密切联系生活实际，充分体现“从生活走向物理，从物理走向社会”，教师有必要作适当的引导，显然这节课无法对它们的原理展开探讨。笔者的做法是给学生提出问题，课后通过互联网资源了解，并在班级交流平台推荐相关网址供学生参考。

教学进行到这里，也就到了小结布置作业的环节，紧张愉快的学习结束了。

新课程改革让教师由课程的执行者变为课程的设计者、开发者，讓教师对学材再建构有了理论支撑。所谓“教无定法”，不但是指不同的教师对同样的问题采用不同的教学策略，即使是同一个教师面对不同的学生群体也会采用不同的教学策略，所以我们面对不同的教学环境和学情的状况，都能设计出合理的教学设计，这是一名优秀教师必须具备的专业能力，希望前面的探讨能抛砖引玉，给各位同仁带来一些启发和思考。

参考文献：

[1] 姜 丽，邢宏光.“焦耳定律”实验设计与改进[J].湖南中学物理，2019（2）.

[2] 邢红军.初中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.

（作者单位：甘肃省兰州市第七十八中学 730020）