科學(xué)教學(xué)行為催生有效學(xué)習(xí)方式
——以一節(jié)“伏安法測電阻”的課堂教學(xué)為例

陳立其

(南京市金陵中學(xué)，江蘇 南京 210005)

1 學(xué)生學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)行為

1.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)方式

學(xué)生的學(xué)習(xí)方式是指學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)過程中持續(xù)一貫地表現(xiàn)出來的具有個人特色的方式,它是學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)傾向的總和,包括學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的行為參與、情感參與、認(rèn)知參與及社會參與．學(xué)習(xí)方式反映一個人的思維方式、行為方式乃至生存方式．[1]學(xué)習(xí)方式在行為層面具體表現(xiàn)有:朗讀、記憶、交流、討論、做練習(xí)、做實驗、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、善于思考、知識建構(gòu)、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究等學(xué)習(xí)方式．

1.2 教師的教學(xué)行為

教師教學(xué)行為是指教師在教學(xué)過程中,在既定的教學(xué)目的支配下所表現(xiàn)出的行動和作為．它包括師生之間、師生與教學(xué)環(huán)境之間相互作用而產(chǎn)生的各種行為．

教學(xué)行為在其構(gòu)成上包括兩個層次:一是顯性行為,如教學(xué)語言(如講授法、談話法、討論法)、教學(xué)組織、板演示范、實驗操作、表情姿勢等．二是情感、意志、道德、價值觀、潛在能力和個性等多種因素綜合而成的隱形行為,具有較強的意識性、穩(wěn)定性和自主性．[2]

2 科學(xué)的教學(xué)行為催生有效的學(xué)習(xí)方式

鑒于教師教學(xué)行為和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的復(fù)雜性和研究的困難性,本文以一節(jié)“伏安法測電阻”的課堂實錄為例,僅僅對部分教學(xué)行為和部分學(xué)習(xí)方式在特定的教學(xué)環(huán)境下發(fā)生的關(guān)系進(jìn)行闡述．受到個人研究能力的限制,本文也不追求理論的科學(xué)完備性,只是希望通過管中窺豹的實踐,給同行們一點啟發(fā),歡迎指正．

師:在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常見的電阻有很多種,其中色環(huán)電阻是最常見的電阻(通過PPT展示各種電阻的圖片和放大的色環(huán)電阻圖片)．現(xiàn)在,我們每個同學(xué)桌子上都有3個色環(huán)電阻．

師:大家知道這些色環(huán)的用途嗎?

生:應(yīng)該是表示電阻值的．

師:請大家按照提供的色環(huán)對照表,讀出3個電阻的阻值(通過PPT呈現(xiàn)色環(huán)電阻讀數(shù)規(guī)則的表格)．

教師提供的電阻阻值分別是:R1=20 kΩ,R2=0.2 Ω,R3=100 Ω．學(xué)生們通過討論和交流,大部分學(xué)生都能很快讀出了阻值．

師:大家還有什么問題沒有?

生甲:電阻是兩頭都有環(huán),應(yīng)該從哪一頭開始讀啊?

師:五環(huán)或者六環(huán)電阻的讀數(shù)規(guī)則是:從最邊上兩條靠得近的色環(huán)開始讀,最邊上兩條離得遠(yuǎn)的,外邊一條表示誤差．當(dāng)然,大家課后可以繼續(xù)研究,還有別的方法可以解決這個問題．也可以上網(wǎng)搜索其他有效的讀數(shù)方法．

生乙:我們這個電阻看不出哪一頭兩個環(huán)較近,怎么辦啊?

生丙: 我們有一個電阻色環(huán)被磨損,看不出來了,怎么辦啊?

教師課前也發(fā)現(xiàn)了部分色環(huán)看不清的電阻．

師:如果不能通過色環(huán)知道電阻值,我們還有別的辦法?

我們需要電壓表和電流表分別測量電阻兩端的電壓和通過它的電流可以啦．

師:用伏特表和安培表測量電阻,物理學(xué)中把這種方法叫做伏安法測電阻．我們現(xiàn)在就來試試看．

給學(xué)生按照表格讀出電阻值,是一個真實的物理操作,學(xué)生覺得有趣．但是這個技能操作僅僅是作為一個物理情景預(yù)設(shè)的,預(yù)設(shè)這個情景的真正目的在于學(xué)生讀數(shù)時會遇到困難,生成真實的物理問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和問題能力．

2.1 重視實驗教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?/h3>

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重點．實驗課的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生主動地進(jìn)行觀察、操作、猜想、驗證、推理與交流等學(xué)習(xí)活動,通過觀察實驗過程、現(xiàn)象或親自動手操作來獲得感性認(rèn)識, 并在操作中發(fā)現(xiàn)問題,提出猜想并能夠設(shè)計方案來驗證,通過實驗形成物理概念和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律．教師通過實驗教學(xué),訓(xùn)練學(xué)生實驗操作技能并培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和求實精神．

師:請大家設(shè)計測量電路,畫出原理圖,連接好電路,并利用手頭的電表進(jìn)行測量．

學(xué)生開始畫原理圖時,出現(xiàn)了如圖1和如圖2所示的兩種情況．

圖1

圖2

生:原理圖上電表有兩種接法,我們應(yīng)該用哪一個電路呢?

師:這兩種電路分別叫做安培表內(nèi)接法(圖1)和安培表外接法(圖2)．

生:我們應(yīng)該用哪一種方法連接呢?

生:用兩種電路測量結(jié)果一樣嗎?

師:大家試試看?

學(xué)生帶著問題做實驗,在連接電表時,新的問題又出現(xiàn)了．

生:有3只電流表,應(yīng)該用哪一個呢?

本實驗器材準(zhǔn)備時,教師提供干電池若干,電壓表只有1只,擋位有3 V和15 V兩擋;電流表提供了3只,分別是電流表A1:0-0.6-3 A;電流表A2:0-20 mA;電流表A3:0-300 μA．電表如圖3所示．

圖3

師:我們前面做過電學(xué)實驗,使用過電表．大家還記得,我們選擇電表時,應(yīng)該注意什么問題呢?

生:讀數(shù)不能太大,既不能超過量程,同時讀數(shù)也不能太?。?/p>

生:一般指針要在表盤的右邊2/3比較好．

師:按照這兩個原則,我們一起來選擇電表吧．

生:我們需要用歐姆定律計算電阻在兩擋電壓下的最大電流,然后再確定選擇電流表．

電表選擇是本實驗中一定會遇到的問題,教師不要越俎代庖,要讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和交流合作的學(xué)習(xí)方式有效地解決這個實驗難點問題．這里細(xì)節(jié)的處理,對教師教學(xué)行為提出了很高的要求．教師在具體的指導(dǎo)過程中,教學(xué)行為要做到適時(不要過早介入)、適度(不是完全告訴學(xué)生,給他們留有思考的時間)、適合(照顧學(xué)生的差異性)、適當(dāng)(圍繞教學(xué)目標(biāo)展開)．真正起到“答疑、激趣、促思”的作用．

通過師生交流,生生互助,學(xué)生最終能夠做出正確的選擇．

(1) 小組1匯報:電阻R1=20 kΩ，

測量R1時,電壓表選擇3 V量程,電流表選擇A3,300 μA量程的．

(2)小組2匯報:電阻R2=0.2 Ω，

測量R2時,電壓表選擇3 V量程,電流表選擇A1,0.6 A擋．

(因為受到電流最大量程的限制,電壓表只能選3 V擋位,這個電壓表選擇比較難,教師需要耐心等待學(xué)生完成.)

(3) 小組3匯報:電阻R3=1000 Ω，

測量R3時,電壓表選擇15 V量程,電流表選擇A2,20 mA擋．

儀器儀表和量程的選擇,一直是高中教學(xué)的難點．形成難點的原因之一,是很多情況下,學(xué)生都是在紙上做實驗題,沒有在實際問題的驅(qū)動下解決過真實問題．

點評： 此處教師的教學(xué)行為表現(xiàn)為:教師精心的實驗準(zhǔn)備和適時適度的發(fā)問.學(xué)生學(xué)習(xí)方式表現(xiàn)為:學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題(電表如何選擇),合作探究學(xué)習(xí)(電壓表是有兩個量程的,要分別研究),進(jìn)行理論分析(計算電路可能的最大電流),從而解決了問題(電表選擇)．學(xué)生對實驗器材的順利選擇,正是在適合的學(xué)習(xí)方式下完成的,而學(xué)生選擇最優(yōu)化的學(xué)習(xí)方式,完全依賴教師有效的教學(xué)行為的引導(dǎo),也正是在教師正確的教學(xué)行為的引導(dǎo)下,學(xué)生才能面對真實問題的情境,自主學(xué)習(xí)解決了實驗難題,從而提高了學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ?/p>

2.2 樹立人本觀念,發(fā)展學(xué)生的建構(gòu)能力

物理教學(xué)活動必須建立在學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平和已有的知識經(jīng)驗基礎(chǔ)之上．教師的教學(xué)應(yīng)與學(xué)生的實際生活和原有的知識相聯(lián)系, 確保自己的教學(xué)活動能夠由淺入深, 由易到難, 從已知到未知．每一個知識點的教學(xué)可以分成幾個小步子, 讓后一步的學(xué)習(xí)建立在前一步的基礎(chǔ)上, 前面所學(xué)習(xí)的知識能為后一步學(xué)習(xí)提供生長點, 使新的教學(xué)既能建立在學(xué)生原有的知識準(zhǔn)備和生活經(jīng)驗之上,又能通過再生長逐漸提高．

師:現(xiàn)在大家可以開始實驗了．對每個電阻用安培表的內(nèi)接法和外接法分別測量一次,并將測量數(shù)據(jù)記錄在表格中(教師通過PPT呈現(xiàn)表格)．

學(xué)生分組實驗,記錄好數(shù)據(jù)后,請一組學(xué)生通過實物展臺呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)．教師將數(shù)據(jù)一一填到PPT的表1中．

師:大家把測量結(jié)果跟色環(huán)讀數(shù)的數(shù)值進(jìn)行對比,它們在誤差范圍內(nèi)嗎?

生:只有R3的外接法測量在色環(huán)的誤差范圍內(nèi),其他的都不在．有的測量值和標(biāo)稱值相差非常很大．

表1

師:只要是測量都會有誤差存在的．請大家對誤差情況進(jìn)行分析,產(chǎn)生的誤差有規(guī)律嗎?

生:有的偏大,有的偏?。?/p>

師:什么情況偏大?什么情況下偏小?

生:安培表內(nèi)接時,測量值偏大;安培表外接時,測量值偏?。?/p>

點評： 此處教師的教學(xué)行為表現(xiàn)為:提問和追問.學(xué)生的學(xué)習(xí)方式表現(xiàn)為:帶著問題自主分析數(shù)據(jù),合作討論發(fā)現(xiàn)規(guī)律．伏安法測量電阻的誤差特點,一定要讓學(xué)生通過實驗分析出來,教師不要急于給出答案．這里的數(shù)據(jù)已經(jīng)形成了思維生長的契機,教師就要利用好這個生長點,讓學(xué)生自我“生長”出新的結(jié)論來．這個結(jié)論的得出,會激發(fā)學(xué)生的探究熱情,并獲得實驗成功的體驗,充分體現(xiàn)以生為本的教學(xué)理念．

2.3 注重過程方法,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)適應(yīng)并促進(jìn)學(xué)生的思維由形象思維向抽象思維的轉(zhuǎn)化.這也決定了物理教學(xué)必須從學(xué)生的形象思維開始,充分利用觀察和實驗,展現(xiàn)物理圖景,重視表象的作用,發(fā)揮具體形象材料的功能．當(dāng)學(xué)生獲得足夠的感性認(rèn)識,教師要創(chuàng)造條件,實現(xiàn)學(xué)生形象思維向抽象思維的過渡,形成科學(xué)的物理概念和物理規(guī)律．教師在選擇教學(xué)行為時,要切合學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,通過有效的學(xué)習(xí)活動,提高學(xué)生科學(xué)思維的深刻性,增強思維的靈活性．

師:我們通過對實驗數(shù)據(jù)的分析評估發(fā)現(xiàn):安培表內(nèi)接時,測量值偏大,安培表外接時,測量值偏?。蠹野l(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)自己會說話哦.關(guān)鍵是我們要聽得到,聽得懂．

師:我們開始分析實驗數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)都有誤差,這是所有數(shù)據(jù)相同點,這叫求同;經(jīng)過進(jìn)一步分析比較,發(fā)現(xiàn)同樣是誤差,還存在著偏大和偏小誤差的情況,這叫同中求異．我們對兩種情況進(jìn)一步分析得到結(jié)論:安培表外接時誤差偏小,安培表內(nèi)接時誤差偏大,這叫異中求同．這種分析比較的方法是科學(xué)思維中常用的方法．

師:實驗誤差是不可避免的．我們能不能減少實驗誤差呢?

生:我們還需要對誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)一步做分析比較．但是,研究突破口在哪?

師:剛才我們研究的問題是:哪種情況誤差偏大,哪種情況誤差偏?。F(xiàn)在我們要研究的問題是,什么情況下誤差比較大?什么情況下誤差比較小?這兩個問題一樣嗎?

生:不一樣啊.

生:減小誤差,是不是就要用誤差比較小的測量方式就可以啦?

生:從表2所示測量結(jié)果可知，測量大電阻20kΩ時,內(nèi)接法誤差小,7%<48%;測量小電阻0.2Ω時,外接法誤差小,5%<260%;測量中電阻1000Ω時,內(nèi)外接法誤差相差不大,還是外接法誤差小一點,1.5%<6.6%．

表2

師:對表格中的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),測量大電阻時,用安培表內(nèi)接法電路測量誤差小;測量小電阻時,用安培表外接法電路測量誤差?。?/p>

點評:此處教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都是交流和討論．教師及時點撥和有效的分析,激發(fā)學(xué)生的邏輯思考,使學(xué)生重視實驗生成的數(shù)據(jù),理性地分析數(shù)據(jù),并在成功解決一個問題的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)生成的新問題,沿著思維嚴(yán)密的思考路徑,抽絲剝繭,結(jié)論自然水落石出．學(xué)生不僅發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果有誤差,而且誤差還有規(guī)律.這些問題的發(fā)現(xiàn)和解決,都是獨立思考、合作探究的學(xué)習(xí)方式下完成的.這種學(xué)習(xí)方式是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑．

2.4 重視探究教學(xué),提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)探究是物理學(xué)科的核心素養(yǎng),是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要方法．科學(xué)探究是學(xué)生參與式的學(xué)習(xí)活動, 教師要鼓勵學(xué)生積極動手、動腦, 通過自主的探究活動,學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律,體驗科學(xué)探究的樂趣,了解科學(xué)研究的方法,獲取科學(xué)知識,逐步樹立科學(xué)的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識．教師在教學(xué)中多設(shè)置問題情境, 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的物理情景與已有知識的沖突,從而提出問題并作出合理的假設(shè)和猜想．教師應(yīng)爭取讓每一個學(xué)生都經(jīng)歷:提出問題;猜想與假設(shè);制定計劃與設(shè)計實驗;進(jìn)行實驗與收集證據(jù);分析與論證等科學(xué)探究的過程,使學(xué)生在活動中學(xué)會科學(xué)探究,在探究中提高自己科學(xué)素養(yǎng)．

師:很高興,我們自己通過數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)了誤差的規(guī)律,也找到了減小誤差的方法．可以說今天的實驗課是大功告成啦.誰還能再針對本實驗提出一個問題?

生:就用3個電阻的實驗數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是不是具有普遍性意義?

師:要想得出一般性規(guī)律,我們一般怎么辦?

生:做大量的實驗或者從理論上證明．

師:我們不妨從理論上來證明看看．安培表接法不同,誤差情況就不同．大家認(rèn)為,引起的系統(tǒng)誤差的原因是什么呢?

生:應(yīng)該是電表的內(nèi)阻引起的．這里的安培表和伏特表都不是理想電表．我們應(yīng)該考慮電表接入電路時,對原來電路造成的影響．這就是形成誤差的原因吧.

師:大家是否能用學(xué)習(xí)過的電路知識,從理論上分析出誤差的產(chǎn)生原因和誤差的規(guī)律?

有了問題驅(qū)動,學(xué)生積極性高漲,自覺選擇了自主學(xué)習(xí)和合作交流的學(xué)習(xí)方式,很快就有了答案．

生:內(nèi)接法時的誤差是由電流表的內(nèi)阻分壓引起的,運用電路知識計算，

安培表內(nèi)接法：

所以,安培表內(nèi)接法測量值偏大．又因為,安排表內(nèi)阻比較小,所以,測量大電阻時,安排表內(nèi)阻引起的誤差就?。?/p>

安培表外接法：

所以,安培表外接法測量值偏?。瑯?因為伏特表內(nèi)阻比較大,當(dāng)測量小電阻時,伏特表內(nèi)阻引起的誤差就比較?。?/p>

師:當(dāng)然,電阻的大小是相對的．是相對于電壓表內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻而言的．這個問題后面學(xué)習(xí)中還會再討論．

點評:實驗是有誤差的,誤差是有規(guī)律的,誤差是可以減小的等物理認(rèn)識,處處體現(xiàn)出教師的情感、態(tài)度和價值觀等隱形的教學(xué)行為的科學(xué)性．科學(xué)的教學(xué)行為在實驗誤差理論分析的這個環(huán)節(jié)中體現(xiàn)尤為突出．教師引導(dǎo)學(xué)生從3個實驗結(jié)論到誤差一般性結(jié)論得出的過程中,這時候?qū)W生的學(xué)習(xí)方式也是多樣化的,主要有電路分析,實際電表的電阻對電路影響的分析與計算,串并聯(lián)知識的靈活運用,對計算結(jié)果的概括和提煉.這些都是非常有效的學(xué)習(xí)方式．正是有效的學(xué)習(xí)方法幫助學(xué)生順利地完成了探究任務(wù),強化了探究意識,提升了的科學(xué)素養(yǎng)．

3 教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的關(guān)系

教師的教學(xué)行為是其內(nèi)隱性教學(xué)理念、教學(xué)智慧的外部顯現(xiàn),是其教學(xué)文本化設(shè)計轉(zhuǎn)化為教學(xué)實踐的真實表現(xiàn)．改善教師教學(xué)行為有利于優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,從而促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)和思維能力的培養(yǎng),提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)．

學(xué)生學(xué)習(xí)方式的優(yōu)化,不僅僅體現(xiàn)具體的學(xué)習(xí)策略和方法,更涉及學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)意識、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)品質(zhì)等心理因素．學(xué)生對優(yōu)秀學(xué)習(xí)方式的渴求到習(xí)得,對教師的教學(xué)行為提出更高的要求,從而會推動教師進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)策略,促進(jìn)教師的專業(yè)化發(fā)展．

教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,兩者相互影響,相互促進(jìn),共同提高．