基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)體驗(yàn)
——以一節(jié)高三電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課為例

范麗華

(衢州第三中學(xué) 浙江 衢州 324022)

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，高三復(fù)習(xí)階段如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課教學(xué)，提升學(xué)習(xí)能力，是高三師生共同面臨的重要課題.但大部分高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課基于理論教學(xué)，知識(shí)記憶，脫離對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的親身經(jīng)歷與感悟，理解掌握不到位，缺乏應(yīng)變能力.下面結(jié)合筆者開設(shè)的一節(jié)高三物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)展示課，談?wù)勗凇昂献?、探究”中提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

1 教學(xué)環(huán)節(jié)與評(píng)析

環(huán)節(jié)一：把握電學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握復(fù)習(xí)方向

(1)基于學(xué)科指導(dǎo)意見，系統(tǒng)把握.學(xué)科指導(dǎo)意見中，高中物理要求學(xué)生掌握4個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以將其分成兩類，其一：測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線、探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系、練習(xí)使用多用電表是與測(cè)電阻相關(guān)實(shí)驗(yàn)；其二：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是對(duì)電源的研究.筆者將測(cè)電阻部分內(nèi)容作為本節(jié)課的突破點(diǎn).

(2)瀏覽近年高考題，把握考試動(dòng)態(tài).

(2018年11月浙江選考)測(cè)未知電阻——考查電表連接與數(shù)據(jù)處理.

(2018年4月浙江選考)測(cè)鉛筆芯電阻——考查多用電表使用與電路設(shè)計(jì).

(2017年4月浙江選考)測(cè)銅導(dǎo)線電阻——考查電表讀數(shù)與電路設(shè)計(jì).

(2016年10月浙江選考) (2016年4月浙江選考)測(cè)小燈泡伏安特性曲線——考查電表讀數(shù)；實(shí)物圖連接；數(shù)據(jù)處理.

(3)師生共同構(gòu)建知識(shí)內(nèi)容框架.

電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)框架如圖1所示.

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)框架圖

評(píng)析：本環(huán)節(jié)教師通過(guò)學(xué)科指導(dǎo)意見與近年高考狀況，分別從理論與實(shí)踐應(yīng)用兩個(gè)方面讓學(xué)生明確電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查方向及常見問(wèn)題，明確復(fù)習(xí)與研究方向，并通過(guò)系統(tǒng)構(gòu)建電學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)電阻的內(nèi)容框架，讓學(xué)生形成知識(shí)內(nèi)容體系，提供思想方法、設(shè)計(jì)思路，為后續(xù)的課堂教學(xué)作鋪墊.

環(huán)節(jié)二：設(shè)計(jì)、自我闡述、評(píng)價(jià)、反思、成型，體驗(yàn)理性之美

(1)情景展示：學(xué)校全面更換教室的日光燈，小華同學(xué)在破碎的燈管中發(fā)現(xiàn)了一段電阻絲，如圖2所示.小華同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解這段電阻絲的電阻特點(diǎn)，請(qǐng)利用常見電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材(每組提供的實(shí)驗(yàn)器材略有不同)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量不同狀態(tài)下電阻絲電阻.

圖2 日光燈管中的電阻絲

(2)學(xué)生分組活動(dòng)

1)方案設(shè)計(jì)：觀察本組所擁有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)合理的方案，探究電阻絲的特點(diǎn).

2)方案闡述：闡述本組的設(shè)計(jì)思路、能夠測(cè)量的信息、方案的優(yōu)劣.

3)方案答辯：針對(duì)闡述的方案，其他組學(xué)生與教師一起針對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行提問(wèn)，主要完成以下內(nèi)容答辯.

①電表的選擇？選擇的依據(jù)？如果沒有合適量程的電表怎么辦？

②電表的連接？連接的依據(jù)？

③滑動(dòng)變阻器的連接？如此連接的優(yōu)勢(shì)？

④滑動(dòng)變阻器的選擇？選擇的依據(jù)？(滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格，最大阻值分別為10 Ω與50 Ω，該如何選擇？)

⑤整體闡述方案能夠達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c局限.

(3)部分設(shè)計(jì)方案與答辯結(jié)果展示,如圖3所示.

圖3 第四小組方案圖

方案一：通過(guò)多用電表歐姆擋直接測(cè)量電阻絲阻值.優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便.缺點(diǎn)：只能測(cè)冷卻電阻.

方案二：限流式外接電路.優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)潔，節(jié)能.缺點(diǎn)：電壓較小時(shí)的阻值難以測(cè)量.

方案三：分壓式外接電路.優(yōu)點(diǎn)：能夠完整地測(cè)量不同電壓狀態(tài)下電阻絲的阻值.

方案四、五：通過(guò)電流表/電壓表半偏法測(cè)量.缺點(diǎn)：受電源、電表等內(nèi)阻的干擾較大；只能測(cè)量某一狀態(tài)下的電阻絲阻值.

(4)分析匯總：通過(guò)學(xué)生闡述與答辯，最終師生共同歸納出最佳實(shí)驗(yàn)方案，如圖4所示.

圖4 最佳實(shí)驗(yàn)方案電路圖

評(píng)析：本環(huán)節(jié)設(shè)置，完全將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生動(dòng)腦想，動(dòng)手做，動(dòng)嘴說(shuō).以“問(wèn)題”為中心，促使學(xué)生成為研究者，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)儀器選擇、電路改進(jìn)等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知由感性到理性，由抽象到具體的跨越和提升，突出了學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課堂實(shí)踐的參與、合作.

環(huán)節(jié)三：合作探究，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γw驗(yàn)成功之趣

(1)根據(jù)最終確定的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作.

1)如圖5所示，完成電路圖的連接.

圖5 實(shí)驗(yàn)電路圖

2)設(shè)計(jì)表格，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，匯總在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的問(wèn)題，完成數(shù)據(jù)分析，形成分析報(bào)告.

(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果展示(圖6)

圖6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析

(3)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的疑難問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論.

評(píng)析：本環(huán)節(jié)設(shè)置，目的是讓學(xué)生再一次經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)器材使用、電路連接、表格設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析，通過(guò)在合作探究中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、解決問(wèn)題，進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并體會(huì)合作學(xué)習(xí)，養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)的樂(lè)趣.

2 課堂花絮

(1)思維的火花：方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)若干歐姆法測(cè)電阻的替代案例，如圖7所示.

案例一：當(dāng)電路①與電路②中的電流相等時(shí)，電阻箱阻值與燈泡電阻絲阻值相等.

案例二：通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱阻值，根據(jù)電流表的讀數(shù)可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關(guān)系.

案例三：通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱阻值，根據(jù)電壓表的讀數(shù)可以反映出燈泡電阻絲與電阻箱阻值的關(guān)系.

(2)觀察與邏輯

如圖6所示，在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在電阻絲發(fā)光前后圖像的彎曲程度最明顯，從而分析出在發(fā)光前后溫度變化最明顯，電阻變化最明顯.

(a)案例一

(b)案例二

(c)案例三

如圖8所示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，個(gè)別小組由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)電壓過(guò)高，出現(xiàn)燈絲斷裂現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生對(duì)斷裂原因的思考與討論.

圖8 實(shí)驗(yàn)后斷裂的電阻絲

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，細(xì)心的學(xué)生發(fā)現(xiàn)在燈絲表層形成一層白色物質(zhì)，經(jīng)分析應(yīng)該是燈絲高溫被氧化的產(chǎn)物，從而引發(fā)討論：日光燈管內(nèi)電阻絲所加電壓遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)電壓，日光燈管是如何防止電阻絲的氧化？

評(píng)析：替代方案或許并不嚴(yán)謹(jǐn)、不完美，但可以反映出學(xué)生多維度的思維能力，通過(guò)不同的學(xué)習(xí)方式獲得創(chuàng)造性與創(chuàng)新意識(shí).通過(guò)方案的設(shè)計(jì)與答辯，不斷完善實(shí)驗(yàn)方案，從而獲得批判性思維與問(wèn)題解決能力及系統(tǒng)思維、交往能力.通過(guò)課堂實(shí)踐最終的目標(biāo)在于使學(xué)生：能夠自主建構(gòu)靈活的知識(shí)基礎(chǔ)；發(fā)展高層次思維能力；成為自主(或自我調(diào)節(jié))的學(xué)習(xí)者；成為有效的合作者.

3 課堂反思

亮點(diǎn)一：本節(jié)課從高考要求出發(fā)，通過(guò)對(duì)陌生情景的設(shè)計(jì)與完善、實(shí)驗(yàn)與探究、分析與總結(jié)不僅讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、現(xiàn)象有直觀、真切的認(rèn)識(shí)，而且引發(fā)學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的回顧和再認(rèn)知，由感性到理性，注重知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，將“枯燥”的高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課轉(zhuǎn)變成為一節(jié)有趣的實(shí)驗(yàn)探究課，教學(xué)方式有很大程度的創(chuàng)新.

亮點(diǎn)二：本節(jié)課由教師歸納引課，到教學(xué)情境的提出，再到學(xué)生方案設(shè)計(jì)與討論，實(shí)驗(yàn)探究與分析，均突出了學(xué)生在課堂中的主體地位，注重學(xué)科探究的設(shè)計(jì)，突出強(qiáng)調(diào)提出問(wèn)題、交流評(píng)價(jià)、解決問(wèn)題的環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作、儀器選擇、電路改進(jìn)等問(wèn)題，通過(guò)共同交流評(píng)價(jià)、歸納總結(jié)，讓學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下構(gòu)建知識(shí)體系，強(qiáng)化核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

亮點(diǎn)三：學(xué)生在親身經(jīng)歷中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考與解決問(wèn)題，認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，在理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境(STSE)的關(guān)系基礎(chǔ)上，逐漸形成對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度與責(zé)任感.

不足：面向不同層次的學(xué)生，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)能力各不相同，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作能力也參差不齊，致使課堂節(jié)奏難以把握.