巧用不同規(guī)格的燈泡引發(fā)思維沖突

吳　邵

(江蘇省南京市濱江中學(xué)，江蘇　南京　210015)

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巧用不同規(guī)格的燈泡引發(fā)思維沖突

吳邵

(江蘇省南京市濱江中學(xué)，江蘇南京210015)

利用兩種不同規(guī)格的燈泡創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，可以引發(fā)用電器連接方式判斷的思維沖突，可找到判斷串并聯(lián)的有效方法；引發(fā)電流大小判斷的思維沖突，可區(qū)分燈泡亮度和電流大?。粍?chuàng)設(shè)電路故障判斷的思維沖突，可提高思考問題的全面性；創(chuàng)設(shè)燈泡亮暗判斷的思維沖突，可認(rèn)清額定功率和實(shí)際功率.

初中電學(xué)；思維定勢；思維沖突

從心理學(xué)角度來講，思維定勢是按照積累的思維活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)和已有的思維習(xí)慣，在反復(fù)使用中所形成的比較穩(wěn)定的、定型化的思維路線、方式、程序、模式.當(dāng)學(xué)生看到與思維定勢不一致的現(xiàn)象時(shí)，心理便生成強(qiáng)烈的矛盾沖突，即認(rèn)知沖突.它引起學(xué)生學(xué)習(xí)需求的不平衡，心理學(xué)上將其稱為“失衡”.為重建心理平衡，學(xué)生本能地會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)烈的主動(dòng)探索的心理傾向，從而為探究學(xué)習(xí)的開展打下基礎(chǔ).筆者發(fā)現(xiàn)在初中電學(xué)教學(xué)中，利用兩個(gè)不同規(guī)格(即電阻不同)的燈泡設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生在電路的學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生思維沖突，激發(fā)其探索知識(shí)的欲望.

1　引發(fā)用電器連接方式判斷的思維沖突，找到判斷串并聯(lián)的有效方法

在教學(xué)中我們經(jīng)常用到“斷路觀察法”,在多個(gè)用電器組成的電路中，把其中一個(gè)用電器斷路，如果其他用電器不能工作了，則這個(gè)電路是串聯(lián)的.如果其他用電器仍能工作，則這個(gè)電路是并聯(lián)的.該方法的依據(jù)是串聯(lián)電路各元件不能獨(dú)立工作，并聯(lián)電路各元件可以獨(dú)立工作.學(xué)生在應(yīng)用該方法后產(chǎn)生了一個(gè)思維定勢：如果同一電路中的兩燈泡，開關(guān)閉合后一只發(fā)光，一只不發(fā)光，則兩只燈泡并聯(lián).

圖1

為了破除學(xué)生的這個(gè)思維定勢，教學(xué)中可以設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，用兩個(gè)規(guī)格不同的燈泡、暗盒、導(dǎo)線、電池組成一個(gè)暗盒電路，暗盒表面有兩個(gè)燈泡和一個(gè)開關(guān)，導(dǎo)線和電池在盒內(nèi)(燈泡實(shí)際連接為串聯(lián))，通過增減電池節(jié)數(shù)，當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，小燈泡L1亮了，另一只燈泡L2不發(fā)光(其實(shí)是電流小不足以使其發(fā)光)，請同學(xué)們判斷兩只燈泡的連接方式.

學(xué)生回答是兩只燈泡并聯(lián)，依據(jù)為燈泡可以獨(dú)立工作.

再擰下燈泡L2，發(fā)現(xiàn)燈泡L1也熄滅.為什么？學(xué)生判斷兩燈的連接方式是串聯(lián).

前后兩次判斷相互矛盾，在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生思維沖突，產(chǎn)生欲答不能、欲罷不忍的心理狀態(tài)，由此激發(fā)學(xué)生的求知欲，引發(fā)學(xué)生的積極思維.教師這時(shí)也不需要太多的解釋，只需要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到擰下燈泡是判斷串并聯(lián)最有效的方法即可.

2　引發(fā)電流大小判斷的思維沖突，區(qū)分燈泡亮度和電流大小

電路中電流是看不見的，為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電流，大多數(shù)教材中都用水流類比電流來讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，對(duì)電流的大小用同一燈泡的亮度來比較，這些方法確實(shí)有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)電流，但同時(shí)用燈泡的亮度等同于電流大小的思維定勢也悄悄地在學(xué)生頭腦中“生根發(fā)芽”，對(duì)電流大小的判斷有了錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，對(duì)電路的學(xué)習(xí)就會(huì)產(chǎn)生干擾.

為了破除學(xué)生的這個(gè)思維定勢，教學(xué)中可以設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，用兩個(gè)規(guī)格不同的燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線、電池組成一個(gè)串聯(lián)電路，探究串聯(lián)電路中的電流大小.閉合開關(guān)，兩只燈泡都發(fā)光，但一只燈泡很亮而另一只很暗.問：通過兩只燈泡中的電流大小如何？學(xué)生回答是流過亮的燈泡的電流大.

用電流表分別測a、b、c三處的電流(如圖3)，進(jìn)行比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)各處的電流相等.

前后兩次答案相互矛盾，在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生思維沖突，既可以加深學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路中電流特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，又可以顛覆學(xué)生頭腦中燈泡的亮度等同于電流大小的思維定勢.

3　創(chuàng)設(shè)電路故障判斷的思維沖突，提高思考問題的全面性

電路中故障的判斷是物理知識(shí)和生活實(shí)踐聯(lián)系的一個(gè)重要方面，也是中考的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容.電路故障一般分為短路和斷路兩大類.分析識(shí)別電器故障時(shí)，一定要根據(jù)電路中出現(xiàn)的各種反?，F(xiàn)象，如燈泡不亮、電流表和電壓表示數(shù)反常等，分析其發(fā)生的各種可能原因，再根據(jù)題中給出的其他條件和現(xiàn)象、測試結(jié)果等進(jìn)行綜合分析，確定故障.若提供的器材電路中沒有電壓表和電流表，并且是某個(gè)燈泡的故障，則可以根據(jù)現(xiàn)象來判斷：

(1) 如果串聯(lián)電路中用電器不工作(常是燈不亮)，且電路中無電流，則電路是斷路.

(2) 如果串聯(lián)電路中部分用電器工作(常是某個(gè)燈不亮)，則這個(gè)燈被短路.

(3) 如果并聯(lián)電路中某個(gè)用電器不工作(常是某個(gè)燈不亮)，則這個(gè)燈泡燈絲斷了.

若學(xué)生機(jī)械記憶以上方法，則會(huì)根據(jù)燈泡是否發(fā)光去判斷燈泡是否出現(xiàn)故障，思考問題就不夠全面.為了破除學(xué)生的這個(gè)思維定勢，教學(xué)中可以設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn).如圖4所示，用兩個(gè)規(guī)格不同的燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線、電池組成一個(gè)串聯(lián)電路.當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，小燈泡(左邊)看起來不發(fā)光，另一只(右邊)發(fā)光.請判斷：該電路是否有故障？如果有，可能是哪個(gè)燈的什么故障？學(xué)生的回答是：左邊燈泡短路.

再將右邊燈泡短路，左邊燈泡發(fā)光(如圖5).那么，原先右邊燈泡被短路了嗎？學(xué)生回答：沒有短路.

兩次回答相互矛盾，在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生思維沖突，使學(xué)生體驗(yàn)到燈泡有不同的工作狀態(tài)，不發(fā)光也是一種工作狀態(tài)，不一定是有故障，由此對(duì)電路是否存在故障做出明確判斷，再設(shè)計(jì)方案查找原因.

4　創(chuàng)設(shè)燈泡亮暗判斷的思維沖突，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清額定功率和實(shí)際功率

一個(gè)用電器的電功率是隨著加在它兩端的電壓的改變而改變的.設(shè)計(jì)用電器時(shí)，需要確定它在正常工作時(shí)的電壓(額定電壓)下的功率(額定功率).一個(gè)用電器的額定電壓、額定功率是確定的，實(shí)際電壓、實(shí)際功率是不確定的，其隨用電器工作條件的改變而變化，用電器并不總是在額定電壓下工作.實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率，燈泡的實(shí)際功率的大小關(guān)系就可以用燈泡的亮度來比較，燈泡越亮，實(shí)際功率越大；燈泡越暗，實(shí)際功率越小.

學(xué)生平常見到家庭電路中的燈泡都是并聯(lián)的，而照明電路中燈泡的額定電壓都是220V，所以他們見到的燈泡額定功率越大，燈泡發(fā)光時(shí)就越亮，于是就認(rèn)為燈泡的額定功率越大，其實(shí)際功率也越大.

為了破除學(xué)生的這個(gè)思維定勢，教學(xué)中可以設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn)：將分別標(biāo)有“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的兩個(gè)燈泡接入同一電路中，閉合開關(guān)，兩個(gè)燈泡的實(shí)際功率大小關(guān)系是怎樣的？大部分學(xué)生可能會(huì)回答“3V，0.9W”的燈泡功率大.

如圖6所示，用規(guī)格分別為“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的燈泡組成串聯(lián)電路，閉合開關(guān)，兩只燈泡都發(fā)光，燈泡“3V，0.75W”(右邊)很亮，“3V，0.9W”(左邊)很暗.學(xué)生看到的是燈泡“3V，0.75W”亮些，實(shí)際功率比“3V，0.9W”的大.

如圖7所示，用規(guī)格分別為“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的燈泡組成并聯(lián)電路.閉合開關(guān)，兩只燈泡都發(fā)光，燈泡“3V，0.75W”(右邊)暗而“3V，0.9W”(左邊)很亮.學(xué)生看到燈泡“3V，0.9W”亮些，實(shí)際功率大.

兩次回答相互矛盾，在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生思維沖突，使學(xué)生體驗(yàn)到額定功率大的燈泡實(shí)際功率不一定大，進(jìn)而正確區(qū)分額定功率和實(shí)際功率.

總之，沖突看似是不和諧的因素，卻是一把金鑰匙，能開啟學(xué)生的思維，讓思維在沖突中由沉睡走向活躍，由稚嫩走向成熟.沖突看似是攔路虎，卻是活躍課堂氣氛的催化劑，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，營造出良好的課堂教學(xué)氛圍.