一堂“電路”新課案例分析

徐馥嵐

摘 要：介紹了八年級科學(xué)校內(nèi)公開課教育案例──電路，通過探討此案例中學(xué)生活動(dòng)和教師的教學(xué)行為所體現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)，力求為科學(xué)本質(zhì)教育的具體實(shí)施、優(yōu)化教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：科學(xué)本質(zhì);科學(xué)探究;案例分析

初中課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)本質(zhì)的要求有所涉及，其中將科學(xué)本質(zhì)定為科學(xué)素養(yǎng)的核心內(nèi)容，同時(shí)將科學(xué)技術(shù)社會(huì)及科學(xué)探究彰顯出來。課改后，浙教版的《科學(xué)》教材精選了大量的閱讀材料、插圖以及探究性活動(dòng)，將科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵融入進(jìn)去，力求全面提高每位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師重構(gòu)課堂，才能有效達(dá)成三維目標(biāo)。

一、案例背景

“電路”是八年級上冊第四章第一節(jié)第二課時(shí)內(nèi)容。在上一節(jié)課中，學(xué)生對“電”有了初步認(rèn)識，例如摩擦起電、電荷間的相互作用等電學(xué)現(xiàn)象。學(xué)生對于這些現(xiàn)象的觀察積極性高漲，但是對電學(xué)知識的理論認(rèn)知不夠。因此，在本節(jié)課的教學(xué)中把學(xué)生的好奇心轉(zhuǎn)化為興趣，把興趣轉(zhuǎn)化為探索自然的熱情和動(dòng)機(jī)就顯得格外重要。

考慮到學(xué)生剛開始接觸電學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐能力較弱，為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為了幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究分析解決實(shí)際問題，我設(shè)計(jì)了一堂“電路”活動(dòng)探究新課。

二、案例呈現(xiàn)

引入：生活中的萬家燈火景象

1.電路的組成

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：使一只小燈泡發(fā)光。要求：（1）2人1組;（2）自選器材（所需最少）。

學(xué)生先討論，然后利用電學(xué)實(shí)驗(yàn)包嘗試連接電路。

教師通過同屏技術(shù)獲取兩組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)，一組無開關(guān)，一組有開關(guān)。通過比較說明兩組都可行，讓學(xué)生主動(dòng)得出開關(guān)能控制電路的通斷，在實(shí)際電路中都有開關(guān)。

繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：沒有開關(guān)的小組請連接上開關(guān)。然后請各小組把開關(guān)與電燈的位置互換，觀察開關(guān)的作用有沒有發(fā)生變化，從而讓學(xué)生體驗(yàn)到開關(guān)在該電路中控制某段電路的通斷與其位置無關(guān)。

提問：如果取出電池，電燈還能發(fā)光嗎？

學(xué)生猜測后，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。引發(fā)學(xué)生思考電源的作用，并請學(xué)生回答。

師生歸納：電路的組成。

電路各元件的作用：照片展示各種類型的元件并做簡單介紹。

2.電流

探究電流形成的原因：

學(xué)生體驗(yàn)操作，開關(guān)斷開小燈泡不發(fā)光，開關(guān)閉合小燈泡發(fā)光。然后教師提出如下問題，讓學(xué)生運(yùn)用自己已經(jīng)掌握的知識進(jìn)行解釋。

（1）小燈泡為什么能發(fā)光？

學(xué)生多數(shù)回答：因?yàn)橛须娏魍ㄟ^。

（2）開關(guān)閉合前，為什么沒有電流？

學(xué)生面面相覷，然后各有各的推測，猜測1：因?yàn)殡娐凡煌?，電流無法經(jīng)過。

猜測2：沒有電能。

（3）開關(guān)閉合前后，導(dǎo)體中是否有電荷？為什么？

學(xué)生開始爭論，然后一致認(rèn)為導(dǎo)體中有電荷，根據(jù)前一課所學(xué)，原子中有帶正電的質(zhì)子和帶負(fù)電的核外電子。

（4）試著猜想：開關(guān)閉合前后這些電荷的運(yùn)動(dòng)方式是否相同？

學(xué)生面面相覷，然后一片安靜。

教師借助動(dòng)畫模型微觀分析，得出電流的形成是電荷定向移動(dòng)的結(jié)果。

了解電流的方向：通過閱讀教材第124頁的電學(xué)發(fā)展，再通過動(dòng)畫了解金屬導(dǎo)體的電子移動(dòng)方向與科學(xué)規(guī)定的電流方向相反，最后通過畫圖鞏固落實(shí)。

3.電路的狀態(tài)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：如何讓燈不亮？

學(xué)生快速完成實(shí)驗(yàn)操作。全班32人操作1：開關(guān)斷開。12人操作2：接線柱松脫（任意一處接觸不良）。1人操作3：將燈絲砸斷。7人操作4：在燈座兩端并聯(lián)上一根導(dǎo)線。

教師開放式提問：你如何發(fā)現(xiàn)電路有三種狀態(tài)呢？

師生共同討論歸納得出：

（1）開路：斷開的電路（開關(guān)斷開或電路中某處斷開），電流沒有通過用電器，用電器不能正常工作。

（2）通路：處處連通的電路，有電流通過用電器，用電器能正常工作。（教師指出：閉合的開關(guān)相當(dāng)于一根導(dǎo)線）。應(yīng)用思考：要使小燈泡持續(xù)發(fā)光的條件是什么？

學(xué)生很快就做出了回答。

（3）短路的探究。

提問：要讓電燈不工作的話，就要斷開開關(guān)或電路某處，那么是不是任何情況都是這樣的呢？

教師出示事先連接好的電路，實(shí)物演示如圖3。

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)：當(dāng)開關(guān)閉合電燈熄滅，開關(guān)斷開電燈發(fā)光。（引起學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)探究興趣。）

教師進(jìn)一步引導(dǎo)：這是為什么呢？讓我們進(jìn)入下面的探究。

學(xué)生活動(dòng)：將導(dǎo)線直接接在電池的兩端，用手摸導(dǎo)線，有什么感受？

部分學(xué)生回答：導(dǎo)線很燙。還有一部分學(xué)生說沒感覺。

教師補(bǔ)充說明：可能是導(dǎo)線外包絕緣體，無法感知，嘗試接觸接線金屬片。

學(xué)生在體驗(yàn)，大都感覺到燙。

歸納引出概念短路——電源短路：是電流沒有經(jīng)過用電器，直接與電源構(gòu)成通路。

實(shí)驗(yàn)觀察：電源短路現(xiàn)象，如圖4。提問：電源短路造成的危害？

學(xué)生立即就回答出來：當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，從導(dǎo)線上流過的電流非常大，因此導(dǎo)線會(huì)發(fā)熱，這時(shí)會(huì)損壞電源和導(dǎo)線，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成火災(zāi)。再通過圖片列舉危害，總結(jié)我們必須防止電源短路。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析剛才演示實(shí)驗(yàn)的原因：開關(guān)閉合時(shí)，開關(guān)閉合時(shí)由于發(fā)生電源短路現(xiàn)象，此時(shí)電流沒有經(jīng)過小燈泡，所以燈不亮;開關(guān)斷開時(shí)，電路沒有短路，因此燈就發(fā)光。該電路由于要發(fā)生短路，所以是個(gè)錯(cuò)誤的電路。

4.達(dá)標(biāo)檢測，課堂小結(jié)

學(xué)生當(dāng)堂完成適量的反饋練習(xí)，通過練習(xí)反饋對本課進(jìn)行小結(jié)，回歸教學(xué)目標(biāo)及要求，提高雙基落實(shí)。

三、案例探討

1.此案例中學(xué)生活動(dòng)所體現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)

（1）科學(xué)具有獨(dú)特的認(rèn)知方式。對于相同的問題，不同的學(xué)生會(huì)有不同的答案，比如學(xué)生對于電流形成的原因的猜想，學(xué)生體驗(yàn)操作，面面相覷，然后各有各的推測，有的認(rèn)為是因?yàn)殡娐凡煌?，電流無法經(jīng)過。有的認(rèn)為是沒有電能。而對于導(dǎo)體中是否有電荷？學(xué)生也會(huì)有認(rèn)知上的沖突爭論，在課堂上呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。學(xué)生可以通過觀察和比較等手段獲得相應(yīng)的答案，而很多的科學(xué)探究，答案不是唯一的。

（2）科學(xué)需要不斷積累。學(xué)生對于電流形成及電流方向的認(rèn)知，都是幾代科學(xué)家通過大量實(shí)踐積累出來的數(shù)據(jù)所得出的結(jié)論。比如對于金屬導(dǎo)體微觀世界的觀察，覆蓋了物理化學(xué)的多項(xiàng)研究，科學(xué)家對已有認(rèn)知不斷實(shí)踐更新所得。學(xué)生通過操作上的多途徑嘗試，使自己得到了科學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累。

（3）科學(xué)需要合作交流的社會(huì)本質(zhì)。在小組合作實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)中不僅培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，還必須提高學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。僅由一位同學(xué)操作，無法快速完成所有的實(shí)驗(yàn)探究，因此小組合作之后，我們還有組與組之間的交流，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也增進(jìn)了同學(xué)的友誼。

（4）科學(xué)具有精確性、公開性，不迷信權(quán)威。當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作完成后，每位同學(xué)要寫出自己歸納的結(jié)論或推理等，這是科學(xué)術(shù)語的運(yùn)用過程。清晰地交流是從事科學(xué)工作的基本條件。通過問題引導(dǎo)讓學(xué)生嘗試準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)或?qū)⒂^點(diǎn)表述出來的過程，呈現(xiàn)資料、閱讀科學(xué)發(fā)展史料的過程都可以促進(jìn)學(xué)生反省思考并建構(gòu)新的知識，加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。

（5）科學(xué)是社會(huì)與文化的一部分。本課以生活中的萬家燈火美景引入，使學(xué)生感知“電”的魅力，再通過“短路”故障分析體驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)知到“電”的危害，要求我們要學(xué)會(huì)安全使用電。科學(xué)源于生活，又高于生活，隨著科技的發(fā)展，我們對科學(xué)知識的更新速度也將加快，它直接影響著我們的經(jīng)濟(jì)、生活等。

2.此案例中教師教學(xué)行為所體現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)

教師不僅要對課程有一個(gè)整體的把握，還要精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，把“科學(xué)本質(zhì)”教育細(xì)化滲透到課堂學(xué)習(xí)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的具體指導(dǎo)上。

（1）通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景。引導(dǎo)學(xué)生有目的地操作、觀察、比較分析，實(shí)現(xiàn)基本概念的生成;鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探究，以明確科學(xué)知識是發(fā)展的、變化的，體現(xiàn)了科學(xué)的開放性。在探究過程中，通過同屏技術(shù)，及時(shí)讓學(xué)生了解并評論同伴的實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果等，同時(shí)接受同伴的評價(jià)。初中學(xué)生好奇好動(dòng)，用實(shí)驗(yàn)可調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。八年級學(xué)生的思維方式仍以形象思維為主導(dǎo)，因此教學(xué)中需以感性知識作為依托，用實(shí)驗(yàn)可加強(qiáng)直觀性和形象性，以便學(xué)生理解和掌握。

（2）設(shè)置探究式問題。創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯栴}情景，比如設(shè)計(jì)如何讓小燈泡亮起來，為什么小燈泡會(huì)亮，怎樣使小燈泡不亮，將整節(jié)科學(xué)課的主軸串在一起。當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)再啟發(fā)式提問，不僅能促進(jìn)學(xué)生深入思維，積極探究，嘗試解決問題，通過討論問題設(shè)置，還能使學(xué)生的思維不斷拓展，這體現(xiàn)了提問的科學(xué)性本質(zhì)。此外，通過開放式的問題設(shè)置還有利于知識的生成。

（3）有事實(shí)依據(jù)是科學(xué)的本質(zhì)要求。在探究電流形成的過程設(shè)計(jì)中，通過模型分析和電學(xué)發(fā)展史的閱讀，用事實(shí)說話，注重證據(jù)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)的要求。在以后的電學(xué)教學(xué)中，我們還要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。教師鼓勵(lì)引導(dǎo)每位學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)。學(xué)生的觀點(diǎn)多數(shù)是不一樣的，這使學(xué)生認(rèn)識到對同一現(xiàn)象可以存在多種解釋，而這種解釋是與自己（或科學(xué)家）的經(jīng)歷相關(guān)的，雖然具有主觀性，但都必須有理論或事實(shí)依據(jù)支持。

（4）科學(xué)具有可重復(fù)性。教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中準(zhǔn)確地操作、記錄等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀;在探究過程中，要使學(xué)生了解并評論同伴的實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果等，既可以避免實(shí)驗(yàn)的偶然性因素，也可接受同伴的評價(jià)。

（5）科學(xué)與社會(huì)生活相聯(lián)系。教師應(yīng)選擇具有針對性、啟發(fā)性科學(xué)材料或通過生活情境引入，設(shè)計(jì)一些典型現(xiàn)象事例，例如短路故障的活動(dòng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對科學(xué)概念、規(guī)律在生產(chǎn)、生活中的實(shí)際應(yīng)用及科學(xué)技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系有更深的認(rèn)識，既有利于概念的生成，也有利于長效記憶。

（6）科學(xué)表述的規(guī)范性。在最后一環(huán)節(jié)通過習(xí)題鞏固分析小結(jié)，教師在總結(jié)階段要清晰地表達(dá)，使學(xué)生能夠進(jìn)一步鞏固理解，同時(shí)要對學(xué)生的表述進(jìn)行有效補(bǔ)充，并給出可能的其他例子或自己的解釋。

由于人教版教科書凸顯了科學(xué)史等內(nèi)容對于學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)、提升科學(xué)素養(yǎng)的作用，近些年來，在國內(nèi)中學(xué)生物學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，基于科學(xué)史的研究相對較多。筆者介紹的關(guān)于南瓜的這一探究案例啟示我們，讓學(xué)生在探究活動(dòng)中體會(huì)與活動(dòng)有關(guān)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的某些方面，教師在教學(xué)過程中明確將這些內(nèi)涵表述出來，不失為提升學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)理解的一種有效途徑。如果教師在教學(xué)過程中能夠精心設(shè)計(jì)并持之以恒，學(xué)生經(jīng)過幾年的生物學(xué)學(xué)習(xí)，他們對科學(xué)本質(zhì)的理解會(huì)越來越深入，他們的科學(xué)素養(yǎng)也將會(huì)得到全面的提升。

四、課后反思

1.扭轉(zhuǎn)了師生的課堂角色

對實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)讓學(xué)生積極參與到課堂上來，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，學(xué)生的學(xué)習(xí)模式得到了較大的改變。課前的充分實(shí)驗(yàn)和素材準(zhǔn)備為學(xué)生在課堂上的鞏固深化做了鋪墊，學(xué)生樂于和同學(xué)、老師相互分享交流，大大提高了課堂效率，但是在小組合作的把控上還有待提升，在實(shí)踐中我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還在玩實(shí)驗(yàn)包，在后期的教學(xué)中我將設(shè)計(jì)小組評價(jià)機(jī)制，提高學(xué)生積極性的同時(shí)也能對學(xué)生有一定的約束。

2.落實(shí)了科學(xué)的三維目標(biāo)

知識與技能、能力和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀這三個(gè)目標(biāo)的落實(shí)必須滲透在課堂教學(xué)之中，我們在教學(xué)過程中要重視學(xué)生的過程體驗(yàn)，否則知識和能力都將停留在表層記憶，學(xué)生很少有方法上的感知，對能力提高的培養(yǎng)不充分，則會(huì)對科學(xué)的學(xué)習(xí)望而生畏，所以我們要加強(qiáng)課堂高效設(shè)計(jì)，多聯(lián)系實(shí)際生活。但是在體驗(yàn)過程中忽略了電路連接的規(guī)范性補(bǔ)充，這在后期的教學(xué)中問題就暴露出來了。所以我們在培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的同時(shí)也要加強(qiáng)自身科學(xué)素養(yǎng)的提升。

在課堂教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生從學(xué)科或現(xiàn)實(shí)生活中選擇和研究專題，通過獨(dú)立自主地發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)驗(yàn)操作、調(diào)查、信息搜索與處理、表達(dá)與交流等探索活動(dòng)時(shí)，教師的職責(zé)是引導(dǎo)學(xué)生不斷地提出問題，使學(xué)習(xí)過程變成學(xué)生不斷提出問題、解決問題的探索過程。因此，教師不僅要對課程有一個(gè)整體的把握，還要精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，把“科學(xué)本質(zhì)”教育細(xì)化滲透到課堂學(xué)習(xí)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的具體指導(dǎo)上。

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編輯 溫雪蓮