依托问题情境教学培养学生的知识迁移能力

陈 诚 江苏省南京市陶行知学校

电压是初中物理电学部分重要的基本概念，是学习电学规律的基础。跟电流相比，电压的概念要更加抽象，学生常常认识不到两点之间才有电压，所以在使用电压表时会把电压表串联到电路中。在探究串并联电路电压特点时，学生不知道要探究哪部分电压的关系；在表达的时候，不理解为什么要说明是两点间的电压。这是因为电压是看不见也摸不着的，学生的思维缺少具体事物的支持，并且在以往的学习中难以找到相似的经验。苏科版教材的处理方法是，把电压和水压进行类比，这种方法的优点是能够让学生认识到电压是形成电流的原因，但是学生会把电压误认为是一种力，同时也难以认识到电压是“相对”意义上的量。笔者通过身边的物品如电蚊拍等，依托问题情境，在原有的类比活动的基础上增加了电蚊拍相关的活动，取得了较好的教学效果。

传统教学观念认为，概括化的知识是学习的核心内容，这些知识可以从具体情境中抽象出来，让学生脱离具体物理情境和社会实践情境进行学习，且所习得的概括化知识可以自然地迁移到各种具体情境中。但实际上，学生常常难以灵活应用从书本上获得的知识，难以有效地参与社会实践活动。建构主义提出，知识存在于具体的、情境性的、可感知的活动中，它不是一套独立于情境的知识符号（即名词术语），不可能脱离活动情境而抽象地存在，它只有通过实际情境中的应用活动才能真正被人理解。

本文以笔者执教的一节公开课“电压和电压表的使用”为例，浅谈初中物理概念教学设计的三个方面。

一、依托问题情境，引起认识冲突，在情境体验中加深对电压的认识

问题情境是指蕴含问题的情境，主要包括真实情境、实验情境、活动情境，其具有指向性、情境性、联系性、交互性、预设与生成性等特点。问题情境中的“问题”，旨在引起学生的认识冲突，让学生的已有知识结构不能解决这个问题，从而产生消除这种“冲突”和“不平衡”的愿望；问题情境中的“情境”，旨在让“问题”具体化，并具有一定的复杂性和真实性。课堂教学的设计体现在真实的问题情境的创设中，如果能创设可以引发认知冲突的问题情境，可以帮助学生深化认识。

（一）通过真实情境引入电压，激发兴趣

时值初秋，蚊子依然猖獗，笔者设计了电蚊拍打蚊子的情景，教师首先播放蚊子烦人的叫声，并展示电蚊拍，将螺丝刀伸进电蚊拍的电网中，制造“啪啪”的电击声，让学生了解到被电蚊拍扫到的蚊虫几乎没有生还的可能，感受电蚊拍的“巨大威力”，而且和要学习的电压有关，学生的学习兴趣即刻被激活。

（二）通过实验情境体验水压，类比电压

介绍水流装置，通过类比，让学生知道要想形成水流，就需要在左右液面形成水压差（如图1），要想形成电流，电路中也要有电压（如图2）。要形成持续的水压需要水泵，要形成持续电压可以使用干电池。

图1 水压是形成水流的原因

图2 电压是形成电流的原因

（三）通过活动情境研究电蚊拍，感受电势之差

在了解了电压的常用单位之后，介绍身边的一些常见的电压，补充小知识：当电压达到3000V，可以击穿1mm 的空气。教师演示尖端放电现象（如图3），听到实验中的电击声想到了电蚊拍工作的声音。此时教师介绍电蚊拍的结构：电蚊拍有三层电网，两侧的外网是负极，中间的内网是正极（如图4）。内网和外网之间的电压约3000 V。

图3 击穿空气

图4 介绍电蚊拍

思考1：电蚊拍是怎样工作的？当蚊虫进入到内网和外网之间，哪怕是没有接触到电网，因为电压足够大，也能击穿空气把蚊虫击毙。

思考2：电蚊拍的电压很高，用手轻轻触碰电蚊拍的外网，会不会被电到？

教师现场演示，发现不会被电到。教师介绍，外网和人手之间的电压为0，所以人不会被电到；但是外网和内网之间的电压为3000 V，所以蚊虫会被电击。

思考3：我们在表达电压大小的时候，能不能说外网的电压是3000 V？

学生了解到，必须要说某两点间的电压是3000 V。进一步介绍我国的1000 kV 以上的输电电压，学生意识到生活中遇到高压物体应当远离，否则就有被电击的危险。

设计意图：此问题情境通过了解电蚊拍的结构和使用，让学生感受到电压和其他物理量的不同，电蚊拍的外网相对于人手电压为0，相对于内网电压为3 000 V，使学生认识到电压是一个“相对”意义上的量。同时，通过特高压输电线的介绍，学生认识到应该远离高压物体，这也为后续安全用电的学习做了铺垫。

二、对比电流学习，引导自学，培养学习迁移能力

学习迁移能力是培养学生终身学习理念的根本。早在1972 年，联合国教科文组织就指出，教育过程必须把重点放在教育与学习过程的“自学”原则。有意义的自学是学习迁移能力的目标指向——让学生学会学习，在从学校教育走向社会时，能在新情境中通过有意义的“自学”去解决遇到的现实问题，秉持终身学习的理念，满足终身发展的需求。

（一）对比电流表，学习电压表的使用

学生在学习“电压和电压表的使用”这一节的知识之前，学生已经学习了“电流和电流表的使用”，这两节课从结构上到内容、实验探究上都有很多共通之处。笔者通过对两部分内容进行对比的方式，引导学生阅读课本自学，培养学生迁移能力。笔者设计了如下几个问题。思考1：对比电流表，你认为电压表的外观有何不同之处？思考2：电压表和电流表在使用上有什么相同与不同？学生阅读课本，进行自学，并进行总结（如表1）。再让学生分别测量一节干电池的电压和多节干电池串联而成的电池组的电压，了解电压的特点和实际应用。

表1

（二）对比探究电流特点，学习怎样探究电压特点

建构主义强调，学生并不是空着脑袋走进教室的。在以往的学习中，学生已经形成了丰富的经验。当问题呈现在面前时，他们往往也可以基于相关的经验，依靠个人认知能力，形成对问题的某种解释。在教学中不能无视这些经验，而是要把学生现有的知识经验作为新知识的生长点，引导学生从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。正所谓“教学不是知识的传递，而是知识的处理和转换”。

对于串联、并联电路的电流特点学生在脑海里早就有自己的认识，笔者设计了如下几个问题：

思考1：你认为应该测量哪些部分的电压？思考2：为了使结论更具有普遍性，你打算怎么做？

在上课前已经为大家随机准备了不同规格的小灯泡，每个小组测量1 组数据，全班进行汇总，要做到多次测量。经过课堂讨论之后，学生利用准备好的器材进行实验。

三、关注评价和生成，发展学科素养，在实践中促进质疑精神

科学思维层面的质疑，是指学生能够根据所学对疑难问题或对某一既定结论重新思考，并开展科学推理和论证，最终形成新观点的一种思维方式。在教学中学生能够基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑和批判，并进行推理、检验和修正，从而形成自己新观点的能力称为质疑能力。在探究串联、并联电路电压特点实验中，因为干电池有内阻，所以在接入电路后实测的电路两端的总电压会减小，然而学生不知道这一点，经常会产生一些疑虑。部分教师往往模糊化处理，或直接告诉学生测量总电压时要闭合开关。学生心里总有一个结无法解开，或直接把原因归结为电压表的测量误差。笔者的处理方式是：鼓励学生质疑，展示现象，并且讨论可能的原因。虽然不能解释清楚本质原因，但是对于初中生而言，这么做的目的是培养学生的质疑精神和实事求是的科学态度，并且为后续的学习做铺垫。

在实验过程中，有细心的学生发现了问题：当开关断开时，测量电源电压是3 V，但是开关闭合之后，电源电压变成了2.5 V，不解地问：难道电源电压被偷走了0.5 V 吗？应该以哪个电压值为准呢？教师引导学生思考：会不会是因为测量的误差导致的呢？学生：在测量电池、电池组的电压时，测量结果也是3 V。电压减小的现象只是在把干电池接入电路中才出现，所以应该不是测量的误差。此时向学生说明：电源内部也是有电阻的，在闭合开关之后，它会把大部分电压提供给电路，还有一部分电压留给自己，要等到高中我们再继续了解。但是我们在测量电路两端电压时，一定要闭合开关进行测量。最后教师组织全班数据汇总，并得出串联、并联电路的电压特点。

学生的思维活动真正地发生，才能促使学习真正地发生。学生的学习，不是知识的复制粘贴，而是学生自身知识体系的建构和完善。这就需要我们依托问题情境，引起认识冲突，在情境体验中加深认识。在已经有一定知识和经验的基础上，开展自主学习，培养知识的迁移能力和自主学习能力，提升学生的核心素养。