突出真问题 关注真情境——以“助产术”应用于“欧姆定律”教学为例

周晓慧

(苏州市草桥中学校,江苏 苏州 215031)

“助产术”用于教学设计，倡导问题导向，倡导创新导向，倡导教学方式多样化，是基于3点考虑.

新课标的要求.义务教育新课程方案(2022年版)强调坚持问题导向，注重对实际问题的有效回应，遵循学生身心发展规律，精选对学生终身发展有价值的课程，减负提质.同时，义务教育新物理课程标准(2022年版)课程理念中强调注重科学探究，倡导教学方式多样化，强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力，发展核心素养.

真问题、真情境、真实验的真实情境要求.旨在解决物理学习“学得难、学得死、学得浅”的真实问题，在分析问题、解决问题中培养学生“会提问、会反问、会追问”的科学思维能力.

教学设计的创新体验要求，提出“助产术”式教学设计.“助产术”这一概念,是对苏格拉底“产婆术”理念plus升级版.将其迁移到物理教学中，形成了“助产术”——“发问—回答—追问—反诘”的教学升级转化策略.其亮点在于通过问答、交谈、反问或争论法来推进认知，推进问题思维，推进解决问题的实践能力的增进.

下面以“欧姆定律”课堂教学为例，说明“助产术”式物理教学设计的可行性和可操作性，以期为大家开展教学设计和相关研究提供参考.

1 教学背景

(1) 教材分析.本节课是苏科版九年级上册第14章第3节“欧姆定律”第1课时的内容.欧姆定律是电学的基本规律，它是连接前面的电路认知的内容和之后的电功、电功率知识的桥梁，也是本章最重要的一节.而电流与电压、电阻关系的探究又是这一节的重中之重，因为欧姆定律是实验定律，非常适合“助产术”式探究学习,从学生已有经验出发，通过阶梯式问题，步步追问，步步设疑，最终使学生自己总结出欧姆定律的结论.其核心在于：让学生自主体验、参与知识产生的全过程，培育学生在科学思维、实验探究等方面的物理学科素养.

(2) 学情分析.通过前面的知识学习，学生已理解了电流、电压、电阻的概念，并能熟练使用电流表、电压表、滑动变阻器等来连接电路，这些都为“助产术”式学习奠定了知识基础.通过一年的物理学习，初三学生已初步掌握了物理学习中的科学探究方法，初步形成了分析、综合、判断、推理等良好科学思维，具备了推行“助产术”式探究学习的智力条件.另外笔者授课的班级，学生功底扎实，素质优良，完全具备“助产术”式教学所需的探究能力以及实验操作和数据分析能力.

(3) 教具准备.传统物理教学以高效为借口，以“教师实验”演示为主.“助产术”教学设计，主张“手脑兼用”，以“学生动手实验”为主，所以教具成为重要的物理学习准备条件.为每个学生提供动手的机会，是教具准备的主要目标.本节课需要准备：干电池若干、开关1个、导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(3个，阻值不同)、小灯泡、电饭锅、教学PPT、手机、希沃投屏软件.

2 “助产术”式教学的流程设计

“助产术”式教学流程图如图1所示.

图1

3 教学过程设计

3.1 起疑设问，“真问题”导入

布置学生提前预习，发现与本课知识关联的现实问题，确认学生的知识“盲点”——真问题，“诱导”学生深入“对话”的欲望，作为本课教学的起点.

学生问题1：小李同学问，用自购的电学实验器材包组装电路时发现，接两节干电池明显比一节亮，这是为什么？

生答：电流跟电压有关系，且电压越大电流越大，因为电压是形成电流的原因.

学生问题2：小王同学问，在开教室里的电风扇时，为什么旋动电风扇调速器时电风扇的转速就不一样呢？

生答：电流跟电阻有关系，且电阻越大，电流越小，所以转速就不一样，因为电阻是导体对电流的阻碍作用.

师总结：原来电压和电阻是导致电流变化的两个因素， 电压、电阻相当于自变量，电流相当于因变量.

学生问题3：当我们研究某个量跟另外两个因素关系的时候，我们通常采用什么研究方法最便捷？

生答：控制变量法.

教师反诘4：我们曾用过控制变量法吗？什么时候用过？如何具体实施控制？

生答：研究压力的作用效果跟压力和受力面积的关系；研究蒸发的快慢跟温度、表面积、液体表面空气的流速的关系等.

生答：两步，第1步保持电阻不变，研究电流和电压的关系；第2步保持电压不变，研究电流和电阻的关系.

问题5：该如何研究它们的关系？

生答：先设计实验电路图然后做实验进行探究.

设计意图：学生在生活观察中，发现物理知识与现实生活的关联，依循学生已学知识、已有经验——电流、电压、电阻3个电学基本物理量的知识，引发师生对话：3个物理量是彼此不相干的，还是有着内在的联系？5个问题的连环设计，是为引起学生的好奇心和学习欲望，同时，让学生在“问题环”的诱导下，一步步深入思考，运用所学知识完成一次认知跃升.

3.2 激疑探问 ，“真实验”助解

探究学习1.导体中的电流与该导体两端的电压有什么关系？

物理学中要探究电流和电压的关系，通常的做法是给学生一段导体、电源、开关和导线，这样就能产生电流和电压(显示图2).

图2

问题1：导体就是用电器，该选用电饭锅、电灯，还是定值电阻?为什么？

生答：尽量不要选用电饭锅，因为电饭锅正常工作时的电压是220 V，低于这个电压电饭锅将不能正常工作,另外对人体安全的电压是不高于36 V，如果在家庭电路电压下工作会非常危险.

问题2：为什么不使用电灯？

生答：灯泡工作时电阻随温度的升高而增大，而本次探究要保持电阻不变.

问题3：定值电阻呢？

生答： 定值电阻受温度影响较小，所以研究对象我们选定值电阻.

师：显示图3.

图3

问题4：还需要什么器材？

生答：电流表和电压表，用电流表测电流，用电压表测电压，才能有数据.

师：显示图4.

图4

问题5：请问同学，这样的电路能完成探究吗？

生答：不能，因为只能显示一次对应的电流和电压值，无法多次测量寻找普遍规律.

问题6：如何解决？

生答：改变干电池的节数.(显示电路如图5)

图5

问题7：这样做法确实能实现多次测量，还有没有其他的设计方案？

生答：实验次数有限，另外每次都要重新连接电路.

问题8：那有没有更好的办法？

生答：用滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值从而改变定值电阻两端的电压，既方便又可以增加实验次数.

师：显示电路图6.

图6

师总结：经过同学们的不懈努力，我们终于完成了电路的设计.感谢同学们的出谋划策.

设计意图：本活动设计从图2→图3→图4→图5→图6直观演示了知识产生的全过程，让学生体验到学习的意义和价值.学习，就是一种知识的炼制活动，知识从来不是个体一次就能掌握、一次就能获得的，更不是老师给予的，是靠自己探究获得的.此次探究活动共设计了 8个问题，始终围绕物理情境、生活场景进行思考，运用知识分析解决实际问题.知识本来就离不开情境，离不开生活，创设激发学生内驱力的学习情境，通过层层递进的问题探究，让学生体验获得知识的成就感和自信心，强化科学探究素养培育.

3.3 质疑追问，“真场景”求解

探究学习2.导体中的电流与该导体电阻有什么关系？ 探究电流和电阻的关系，我们同样选择这张电路图，但至少要更换3次定值电阻，同时要注意保持电压不变.

问题1：接下来我们来设计一下记录实验数据的表格如表1所示，首先是探究电流与电压的关系，同学们这个表格里要填什么数据呢？要注意些什么问题呢？

表1 (电阻R=______Ω不变)

生答：至少测3次，物理量后面直接写了单位，那么等会记录数据的时候就不再需要写单位了，另外第1张表格里请你选择一个认为合适的定值电阻保持不变填在表格里，同时注意表格里自变量是电压，电流是因变量.

问题2：探究电流与电阻关系的表格呢？

生答：第2张表格(如表2所示)里每次实验要确定一个不变的电压，电阻是自变量，电流是因变量.

表2 (电压U=________V不变)

设计意图： 在此，应以小组合作学习形式为佳，教师以“提醒”的方式现场教学.让学生通过小组交流，相互取长补短、锤炼思维，将所学知识进行融合、前后贯通、综合运用，将思维向纵深发展，延展思维的深度，这样的思维培养方式符合物理核心素养的“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”培育方向.

3.4 多元评估，“真数据”求证

小组合作，共同探究.学生分组实验，两位学生分成一组(如图7)，实验器材有电池盒、开关、电阻(3个不同定值电阻)、导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器，每位学生有一份记录学案，先在学案上画出图6，然后分组的两位学生一起根据图6连接完整电路，先完成表3的探究，一位学生负责操作，另一位学生记录数据，完成表4探究时两位学生互换操作.

图7

表3 (电阻R= 5 Ω不变)

表4 (电压U= 2.0 V不变)

技术加持，精准示范.教师在实验的过程中可以利用希沃投屏软件手机直播任意一组学生的实验操作，并在学案上拍照取证学生的分组实验数据.

适时引导，科学求证.教师引导和提醒学生，在实验过程中，电路闭合时间不能过长，读取数据后要断开开关，以防通电时间长导致电阻发热带来测量误差；测量组数多少可根据时间而定，时间充足就多测几组，但至少要测量3组；让学生调节滑动变阻器的滑片，尽量使电阻两端的电压成整数倍变化.

设计意图： 科学探究是培养物理学科核心素养的重要路径.因为科学探究的能力必须通过一定的科学活动才能得到.物理实验是目前为止比较有效、比较靠谱的科学活动.让学生亲身参与实验过程，亲自动手做实验，是为了让他们经历与科学工作者相似的探究过程,从而领悟科学探究方法,发展科学探究能力.小组合作进行探究实验,更能加强师生互动,加强生生交流,一起体验科学探究的各个环节和不同方法,营造“大胆猜测，小心求证”的民主学术环境，从而整体提升学生的科学态度和责任.

3.5 综合设计，“真反馈”修正

先分析表1.

师问：你们发现了电流与电压是什么关系(投屏几组学生的实验数据)？

生答：当电阻一定时，电压越大，电流也越大.

师问：仔细研究一下表3数据，你还有更进一步的发现吗？

生答：我发现电流与电压成正比.

师说：其实物理学上要寻找两个物理量的关系的第2种方法就是采集多组数据后绘制成图像.

师问：发现图像(图8)有什么特点？说明了什么？

图8

生答：发现I-U图像是条过原点的直线，再次证明了：电阻一定时，电流与电压成正比.

分析表2，电压不变时，电流与电阻成反比.

师问：看表4数据，你发现电流与电阻的关系了吗？

生答：发现当电压一定时，电阻越大，电流越小.

师问：仔细研究一下数据，你还有更进一步的发现吗？

生答：电压一定时，电流与电阻成反比.

师说：如果学生课后有时间可以采集多组数据，从而采用图像法(图9)来探究两者的反比关系.

图9

分析欧姆定律：

把学生们得到的两个分步结论合二为一，那就是欧姆定律.由于这个规律最早是德国物理学家欧姆发现的，因此人们为纪念他，把这个定律称作欧姆定律.如果最早是我们哪一位同学发现的，那么我们就可以叫它某某定律了.现在没有发现定律，是因为还没有足够的知识和能力储备，但通过今天这节课，我们是不是获得了一些“生产知识”的方法和技能呢？请同学试试自己提炼本节课内容.

学生总结提炼欧姆定律的内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与该导体的电阻成反比.数学表达式I=U/R.

学习评估：通过本次探究实验你还有没有什么遗憾和感想？譬如(1) 比较你所在小组提出的实验结论与其他小组的实验结论有什么差别？(2) 分析实验结论与开始的假设有什么差异？(3) 分析产生实验误差的原因？以此作为出发点，围绕着学生“自己的错误”而进一步展开实验改进措施.

设计意图：遵循立足学科素养、突出科学思维培养的原则.在对实验数据和理论数据进行分析时，教师引导学生清晰、系统地重新审视理论模型的建构过程，反思哪些因素被忽略，并做出解释，使学生更加深刻地理解物理概念和规律，更加准确地解释自然现象.同时，在“欧姆定律”问题解决过程中，学生逐渐养成从多个视角审视和检验实验结论的思维习惯，提高学生物理学科核心素养，认识到物理学是人类认识自然的方式之一.

4 教学反思

毋庸置疑，教学是艺术和技术的统一.“助产术”式教学策略，更多是师生有关“知识对话”技术的改进，而教室话语与学力差异的研究，以及教学场所支持与促进的环境营造探究，还有待改进，这是今后改进的方向.

回看“助产术”式教学设计，教师充任的是导演角色，改进学习路径，改善学习情境.学生能自己解决的，教师决不干预；学生能自己验证的，教师决不插手.其实践表征有3点：其一是以问促问，先问后答.整个教学环节中，教师不“预设”问题，更不“预设”观点和结论.先“等一等”学生愤悱状态，相信学生“疑难能自觉、高精能自探”的能力，旁观学生“解答”过程，力促学生自己得出答案；其二是以猜促问，先猜后证，求证中产生新问题.杜威主张，学校所组织的经验，应当选择与学问性经验、校外的社会、公共生活的伦理有连续性的经验.老师只要营造宽松的思维环境，先“藏一藏”实验教具，让学生用自己的“学习经验”猜证、反思、探索，实验求证；其三是以疑促问，先疑后验.教师将各种物理知识变成“疑问”，然后将疑问扔给学生，把猜疑、证疑的空间留给学生，将答案“留一留”，帮助学生找准物理学习难点的突破方向，将答案的验证权交给学生.

所以说，“助产术”式教学策略，强调知识权力的分散，师生在知识面前是平等的.其教学信念：教为不教，学为自得.对于学生而言：提出问题永远比解出答案更重要，会求证比会答题更重要.

总之，“助产术”式教学设计，始于学生自己的学习经验和学习经历，营造“真问题、真实验、真场景、真数据”的学习环境，以“起疑—激疑—质疑—求证—反思”的学习路径，形成能动的、主体性学习.培养科学思维，渗透创新探究精神，化知识为能力，化学习为品格，最终指向学科素养的提升，回归教育本源的人性关怀的教育教学实践.