實施生態(tài)化物理教學 顯化科學思維方法

李莉

摘 要：閉合電路的歐姆定律是《恒定電流》一章的核心內(nèi)容。該教學設(shè)計采用學生自主理論探究和通過微視頻還原科學家真實探究的過程，運用科學史情景的探究教學方法，實施生態(tài)化物理教學，力求學生對閉合電路的歐姆定律這一核心概念有較為全面的認識，并且通過在此過程中形成“科學思維”，提升學生模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力，從而促進學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：閉合電路；歐姆定律；生態(tài)化；科學思維

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）4-0064-5

1 教材分析

本案例選取人教版普通高中物理選修3-1第二章第七節(jié)《閉合電路的歐姆定律》。閉合電路的歐姆定律是《恒定電流》一章的核心內(nèi)容，具有承前啟后的作用，既是本章知識的高度總結(jié)，又是本章拓展的重要基礎(chǔ)。教材文本采用通過電路中功能關(guān)系的分析建立閉合電路的歐姆定律，使學生體會能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，同時本節(jié)教學內(nèi)容的學習也讓學生從部分電路的認知上升到全電路規(guī)律的掌握，從靜態(tài)電路的計算提高到對含電源電路的動態(tài)分析及推演。通過學習，學生不僅對閉合電路的歐姆定律這一物理核心概念有了較為全面的認識，能應用物質(zhì)觀、能量觀等物理知識和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題，而且在此過程中形成了“科學思維”，感受到科學家嚴謹認真、實事求是和持之以恒的探索精神，獨立思考、敢于質(zhì)疑和善于反思的創(chuàng)新精神，對于提升學生模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力，發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)起到了很好的促進作用。

2 學習者特征分析

心理特征方面：高中生對感興趣的知識和事物有強烈的探究欲望，喜歡和同齡人一起學習。思維處于由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)換的過渡期，方法上仍以記憶和模仿為主，容易接受表象、淺顯的知識，不易接受推理性強、易混淆的知識。

知識基礎(chǔ)方面：學習了電動勢和內(nèi)阻概念，具備了表征閉合電路的歐姆定律的概念基礎(chǔ)；學習了部分電路歐姆定律、焦耳定律、電阻定律，具備了通過功能關(guān)系分析建立閉合電路的歐姆定律以及理解課上現(xiàn)象或?qū)嶒灢瞄]合電路的歐姆定律分析問題的知識與技能。

認知障礙方面：對全電路的感性認識不足，分析問題容易產(chǎn)生片面性，頭腦中的物理圖景傾向于分離的靜態(tài)畫面，對動態(tài)電路分析容易只憑局部了解就草率得出結(jié)論。

3 教學重難點分析

重點：（1）建立閉合電路的歐姆定律；

（2）路端電壓U與負載R的關(guān)系。

難點：（1）閉合電路中電勢升降關(guān)系的理解；

（2）路端電壓U與負載R關(guān)系的理解。

4 教學目標分析

知識與技能：

（1）理解閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式；

（2）了解閉合電路的歐姆定律與能量守恒的關(guān)系，能夠從能量守恒的角度分析出電源的電動勢等于內(nèi)、外電壓之和；

（3）學會分析路端電壓與負載的關(guān)系。

過程與方法：

（1）經(jīng)歷應用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律理論探究閉合電路的歐姆定律的過程，體驗提出問題—構(gòu)建模型—理論探究—總結(jié)規(guī)律的探究過程，從中感受守恒的思想方法；

（2）經(jīng)歷根據(jù)閉合電路的歐姆定律解釋現(xiàn)象的過程，體會從局部電路變化—整體電流變化—局部電壓變化的邏輯思維與分析方法。

情感、態(tài)度與價值觀：

（1）通過對閉合電路的歐姆定律的探究以及歷史追溯，展現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的理性之光、邏輯之美以及科學發(fā)現(xiàn)者的睿智和創(chuàng)新精神；

（2）通過實驗引發(fā)學生的認知沖突，培養(yǎng)學生的科學興趣和通過解釋沖突滲透科學理論解釋自然現(xiàn)象的價值觀。

5 教學策略及資源選取

教師探究引導策略：創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置問題，啟發(fā)引導學生探究學習。

學生合作學習策略：學生分小組完成課前自學，課中圍繞問題積極思考、交流學習，課后自我檢測和相互檢查學習。

教學資源：課前自制多媒體課件及微視頻。

演示實驗用器材：2節(jié)新干電池，4節(jié)舊干電池，額定電壓為2.5 V的小燈泡1個，單刀單擲開關(guān)2個，導線若干， 50 Ω可變電阻1個、電壓和電流傳感器各1個。

學生分組實驗器材：2節(jié)干電池，單刀單擲開關(guān)1個，50 Ω可變電阻1個，電壓表和電流表各1個，導線若干。

6 教學流程

本案例著眼于物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，采用學生自主理論探究和通過微視頻還原科學家真實的探究過程，運用科學史情景的探究教學方法，讓學生回歸到歷史的探究事件中去，借鑒歷史的發(fā)現(xiàn)過程，采用引導和活動相結(jié)合的形式，讓學生了解當時的知識和認識背景，“經(jīng)歷”歐姆探索的主要過程，體驗科學家研究的思路與方法，充分感悟科學家的科學方法和科學精神。

教學流程圖如圖1所示：

7 教學過程設(shè)計（如表1所示）

8 教學反思

8.1 實施生態(tài)化的物理教學，有利于發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)

向?qū)W生追溯一項科學發(fā)現(xiàn)的歷史，向?qū)W生指明發(fā)現(xiàn)的道路上經(jīng)常出現(xiàn)的各種困難，以及科學家們是怎樣戰(zhàn)勝它們，避開它們，最后又是怎樣趨近于那些從未達到的目標，再沒有比這種做法更適合啟發(fā)學生的批判質(zhì)疑精神了。

本案例在課堂教學中通過“溫故知新—提出問題—建立模型—理論探究—總結(jié)規(guī)律—規(guī)律應用”等環(huán)節(jié)層層推進、環(huán)環(huán)緊扣，在真實探究的環(huán)境和溫暖勵志的人文氛圍中打造一個動態(tài)、和諧的生態(tài)化課堂，讓學生感受科學的理性之光、邏輯之美，在此過程中學生不僅建構(gòu)了核心概念，更認識了科學本質(zhì)，具備了學習物理和探索自然的內(nèi)在動力，體會了獨立思考、敢于質(zhì)疑和善于反思的科學精神。

8.2 建立清晰的認知結(jié)構(gòu)，有利于促進科學方法的遷移

對路端電壓和負載的關(guān)系，學生自己通過探究實驗發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，教師在學生操作過程中不時引導學生主動地進行觀察、操作、猜想、驗證、推理與交流等學習活動，再利用理論解釋。一方面讓學生感悟物理學研究的基本思維方法，更為重要的是，使學生由被動接受性學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄渴綄W習，為學生徹底厘清概念的來龍去脈，從而在獲取知識的過程中形成清晰的認知結(jié)構(gòu)，為科學方法的遷移奠定了夯實的基礎(chǔ)。

8.3 現(xiàn)代教學技術(shù)的應用，有利于突破重難點，打造高效課堂

整節(jié)課結(jié)合教學內(nèi)容，從學生實際出發(fā)，運用多媒體現(xiàn)代教學手段為輔助，重點呈現(xiàn)重要的圖、表和關(guān)鍵信息，PPT圖片準確、高效地解決了傳統(tǒng)教學中板書知識密度小、單一表現(xiàn)的弊端，使得復雜的知識變得直觀易懂，而且能夠吸引學生，提高課堂的教學效率。演示實驗采用DIS傳感器，數(shù)據(jù)直觀，達到很好的課堂教學效果。特別是微課“歐姆和歐姆定律”在課堂教學中的使用，生動逼真的音響效果，色彩鮮艷的動態(tài)視頻，仿佛帶領(lǐng)學生穿越了188年回到歐姆時代，經(jīng)歷歐姆的研究過程。呈現(xiàn)了一個精彩而奇妙的物理世界，“潤物細無聲”般將科學的精神和思想方法深入到學生的骨髓。

參考文獻：

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[2]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國科學技術(shù)出版社，2014.

[3]吳力云.“平拋運動”教學設(shè)計[J].物理教學探討，2016，34（9）：64-67.

（欄目編輯 鄧 磊）