初中电学习题的深度学习研究*

李冬鹏 李孔望 陈 琼 陈 跃

(1.合肥师范学院物理与材料工程学院 安徽合肥 230601)(2.合肥市一六八中学 安徽合肥 2300601)(3.合肥市五十中天鹅湖集团望岳校区 安徽合肥 230061)(4.合肥实验学校 安徽合肥 230051)

深度学习是一种基于理解的学习，其特征是强调对知识的批判性理解，注重新旧知识的整合或联结，需要学生积极主动地、批判性地学习新的知识和思想。它能够使学生面向问题的真正解决，并从中开展自我认知的反思，从而在这一反思过程中形成自己的概念，以及科学思维、科学态度等学科核心素养。物理学的知识具有较强的抽象性，学生在学习过程中容易产生畏难情绪，并逐渐丧失学习兴趣和学习动力。本文从初中物理的电学习题解答出发，讨论初中物理深度学习难以达成的原因，以及如何克服学生的畏难情绪，切实有效地加强电路知识的深度学习。

一、物理“难”成因分析

我们在教学中发现，学生认为物理学习“难”，除了物理学科本身比较抽象等因素外，还有一个原因就是习题解答不易。一些学生在开始接触某一物理知识点时，理解相关概念没问题，但一碰到习题，尤其是过程稍微复杂的计算题，可能就没有思路、不会解答，一旦持续出现解答不出或者解答出错等情况，就会产生对物理学习自信心不足、厌学等情况，渐渐失去了兴趣，深度学习也就无从谈起。

难以解答习题的一个原因是，学生能短期较好地背诵物理概念、规律和公式，并简单模仿解答，但是缺乏对物理概念、公式等进行深层次的挖掘和有效迁移，碰到稍微复杂的计算问题，就无法做出正确的解答。长期累加下来，即便是由几个简单问题构成的多过程问题，学生也会逐渐失去信心，不敢也不愿去尝试一些看似复杂的问题。因此这就要求我们思考如何在习题教学中对学生的解题思路进行合理引导和拓展，让学生形成正确的物理观念、合理的科学思维方法和深度学习能力。

不论是初中还是高中，力学和电学都是物理学习的重点和难点。相对于高中，初中物理知识结构较为简单，最明显的体现就是公式少。比较初中力学和电学两部分，二者有明显的区别：初中力学中牵涉到计算的部分，比如压强、浮力、杠杆、滑轮等，涉及的公式较少，而且公式互相之间关联不大，易于区分使用；相比之下，电学部分的公式多，之间存在严密的逻辑关系，学生不知道该用哪个公式合适，由此认为物理“难”。

对于初中生来说，由于他们的抽象思维能力还比较弱，对电路、电流和电阻等概念的认知建构比较困难，再加上逻辑严密的电学公式，就会造成学生学习的困难。下面我们针对电学公式及习题教学展开探讨，提供一些在电学习题教学中实现深度学习的思路。

二、初中电学公式归纳与教学分析

以合肥地区所使用的上海科学技术出版社出版(简称沪科版)的初中物理九年级教材为例，其中十四章、十五章和十六章讲授了电学知识。

考虑到解题应用的全面性，我们将这部分所涉及的电学公式综合列举如下，

串联电路的电流、电压、电阻公式及串联分压公式：

==；=+；

并联电路的电流、电压、电阻公式及并联分流公式：

=+；==；

电功、电功率和电流热效应关系式：

电学这一部分，教材中总共三章内容，教学时间不到三个月，但是涉及的公式有20个之多；相比之下，力学有五章内容，教学时间为一个学期，只有10多个关联度相对较小的公式。因此在教学中，相比力学部分，电学部分的学习难度不小。

我们曾做过一个简单的测试，在2021届一模考试后选择两个成绩比较好的班级(该校整体在合肥市处于中上水平)，让学生写出所有与电阻相关的公式。这个问题涉及上面的12个公式，统计结果显示，两个班分别只有个别同学能写出全部公式，60%的同学能写出6～8个公式。值得注意的是，电阻关系式这种极少应用的公式，学生写不出来很正常，但是多数同学没有写出串联分压和并联分流的比例式，可想而知，如果再进一步要求写出串联分压和并联分流比例式的推导过程，会有更多学生写不出来。

与深层学习对应的浅层学习，其特点是对知识的记忆是机械性的，反映在知识点上就是零散的、互相孤立的记忆，这种记忆不但不长久，而且缺乏知识之间的迁移、整合或联结。上面的测试从一个侧面反映出许多学生对这些公式的记忆是零散和互相孤立的，甚至是不全的，没有形成系统关联，因此还停留在浅层学习阶段。

我们曾与其中部分学生进行交流，针对为什么写不出这些常用公式，他们反映，因为平时根本没有从这个方面去想过，所以单独去写这些公式很难写出来，但是一碰到题目就自然会写了，当然这种题目多半是简单明了的题目，比如根据欧姆定律计算电路中电流，或者已知额定电压、功率求电阻。这说明这些学生只是习题做多了后形成的惯性，对公式的内在物理含义并没有真正地理解掌握，因此不习惯也不能从公式之间的逻辑关联去理解和记忆，因而学生在电学习题解答中思路受阻，出现迷茫、不会做的情况。

三、一题多解举例

基于以上分析，下面我们通过一道电路题，探讨如何在电学习题教学中引导学生进行深度学习，拓宽解题思路。当然，以下解题建立在学生对已有公式的基本记忆上。

例：如图为某同学设计的调光灯电路，S为选择开关，当S接触点时，小灯泡正常发光但不能调光；当S接触点时，电路断开；当S接触点时，电路可连续调光。已知变阻器的规格为“10 Ω 1 A”，灯泡L上标有“6 V 3.6 W”字样，电源电压恒为9 V。：(1)求小灯泡的额定电流；(2)求定值电阻的阻值；(3)当S接触点时，调节滑片至中点位置，电路中的电流为0.5 A，求此时灯泡的实际功率。

解：本题已知规格“10 Ω 1 A”，额=6 V，额=3.6W，=9 V。

(1)==0.6 A。

考虑到此问还有其他解法，可以继续引导学生用其他方法求解：=，=，=，=--=2 W；=--=--=4 V，==2 W。

这题非常典型地反映出灯泡的电阻随着电压(温度)变化而变化的规律。虽然表面上看这一题是关于欧姆定律和功率的问题，但是正如我们前面讲的，电学的公式及知识点之间的逻辑关联相比力学部分更加紧密且不可分割。其中关于电阻影响因素的把握，对后续知识的理解影响尤其明显。教材中的实验探究和课后习题中多数只涉及材料、长度和横截面积对导体电阻的影响，虽然教师也会提到温度对电阻有影响，但是学生的习题中大多数都是明确提示温度对灯泡的电阻没有影响，这导致学生形成惯性思维，认为灯泡电阻不变。而一题多解的方式可以避免学生出现这种惯性思维，引导学生对影响电阻因素这一知识点的反思和批判理解，重新构建知识体系。另外，本题中教师还可以引导学生思考为什么灯泡的电阻是下降了而不是升高了，从而深入分析理解功率下降，灯泡温度随之降低，电阻也下降，反映出灯泡电阻随温度变化的规律，为高中学习打下更好的基础。

四、基于习题教学的分析总结

以上解题思路拓展学习，优点是多方面的：第一，让学生改掉不求甚解，认为仅仅把题目做完就算完成任务的习惯，主动地去探究，领会并掌握举一反三的学习方法；第二，让学生对公式及其之间的逻辑关系认知更清晰、准确，掌握更熟练，使学生全方位、多角度把握问题的方方面面，锻炼了学生的科学思维能力；第三，由此开展自我反思和知识体系整合构建，逐渐形成正确的物理观念，逐步实现深度学习。