初中電學(xué)復(fù)習(xí)課中高階思維能力培養(yǎng)策略

摘?要：在復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師要注意知識點的查漏補缺，更要關(guān)注學(xué)生能力的培養(yǎng).讓學(xué)生在復(fù)習(xí)課中將知識融會貫通，并且讓學(xué)生在解決問題的過程中提高分析、評估、創(chuàng)造等高階思維是復(fù)習(xí)課的更高境界.本文以初中電學(xué)復(fù)習(xí)課的教學(xué)片斷為例，總結(jié)出一些高階思維能力的培養(yǎng)策略.

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí)課;高階思維;深度學(xué)習(xí)

文章編號：1008-4134（2020）02-0012?中圖分類號：G633.7?文獻標(biāo)識碼：B

作者簡介：葛元鐘（1975 - ），男，浙江杭州人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：初中課堂任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的研究.

復(fù)習(xí)課教學(xué)是每個教師都要面對的一種課型，對學(xué)生知識的梳理和建構(gòu)非常重要;復(fù)習(xí)課教學(xué)對教師是極大的考驗：教師要了解學(xué)情，了解知識體系，幫助學(xué)生建立自己的知識體系;此外，教師還要根據(jù)學(xué)生實際情況優(yōu)化教學(xué)策略.

1?問題提出

在科學(xué)學(xué)科中，學(xué)生普遍認(rèn)為電學(xué)比較難學(xué)，題目做了許多但成績很難提高.在初三復(fù)習(xí)階段，通過對學(xué)生的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在電學(xué)復(fù)習(xí)中存在以下幾個方面的問題，值得大家關(guān)注和研究.

1.1?分析電路缺少方法

學(xué)生不能分析動態(tài)電路.電路的呈現(xiàn)形式發(fā)生改變，特別是分析解決由多個開關(guān)、滑動變阻器組成的動態(tài)電路時，不知化繁為簡的方法.

1.2?教材內(nèi)容理解膚淺

學(xué)生對教材的理解一知半解.比如焦耳定律這一知識點的學(xué)習(xí)，由于課本中的實驗儀器和實驗室里的實驗儀器存在不同，實驗方法也略有不同，學(xué)生不知所措.再如學(xué)習(xí)到電動機的啟動電流等結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的知識時，理解不夠深入，一知半解.

1.3?已知條件張冠李戴

學(xué)生在審題時出現(xiàn)張冠李戴的現(xiàn)象.比如電壓，已知條件中有這樣幾種表達：“額定電壓”“實際電壓”“R1兩端電壓”“總電壓”“電源電壓”等等，動態(tài)電路中由于電路連接發(fā)生改變后各用電器兩端的電壓也將發(fā)生改變，數(shù)據(jù)更易出錯.

這些問題反映出學(xué)生的比較、分析、評價等高階思維能力薄弱，這是學(xué)生的根本問題.如若只是不斷地進行重復(fù)訓(xùn)練，那是治標(biāo)不治本，不僅無益于學(xué)生對于知識的深化掌握，還會使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.

因此，本文采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，進行深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題及解決問題的高階思維能力.

2?高階思維能力的培養(yǎng)策略

2.1?等效分析

近幾年來國內(nèi)外教育界人士越來越重視高階思維能力的培養(yǎng).高階思維是處于較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力.

高階思維能力是人思維水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是創(chuàng)新能力、問題解決能力、決策能力的核心，它已逐步成為中學(xué)物理教學(xué)中重點關(guān)注和培養(yǎng)的內(nèi)容.復(fù)雜電路的分析要用到等效的高階思維.畫出等效電路圖的方法有：節(jié)點移動法、整體法和隔離法.

無論用哪種方法都是在保證某種效果相同的前提下，抓住問題的本質(zhì)，將復(fù)雜的物理過程轉(zhuǎn)化、等效為簡單的、易于研究的物理過程.巧用隔離、等效化簡.

隔離、等效化簡要分三步走：首先要把電路中的電表隔離，初中階段不計電表對電路的影響，隔離電表的做法是“電壓表去掉后該處斷開， 電流表去掉后該處用導(dǎo)線連通”;第二，分析串并聯(lián)，要按題意所給條件， 沿電流方向?qū)θサ綦姳砗蟮挠秒娖髦饌€分析，若電流只沿一條路徑經(jīng)過用電器回到電源負(fù)極， 則該電路是串聯(lián)連接，若電流流到連接點時分為幾條支路， 則該電路為并聯(lián)連接;最后，分析各電表測電路中的哪些物理量.

例1?如圖1所示的電路中，電源電壓保持不變，開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P向左移動時，三個電表的示數(shù)變化情況是（ ?）

A.的示數(shù)變小，的示數(shù)變大，的示數(shù)變小

B.的示數(shù)變大，的示數(shù)變小，的示數(shù)變大

C.的示數(shù)變小，的示數(shù)不變，的示數(shù)變大

D.的示數(shù)變大，的示數(shù)不變，的示數(shù)變小

第一，把電路中的電表“去掉”，通過對電流表電壓表的隔離分析，圖1就可以等效圖2;其次，分析圖2判斷出是串聯(lián)電路;最后，分析出電壓表測電源的電壓，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流.

開關(guān)閉合，滑動變阻器的滑片P向左移動時電源兩端的電壓保持不變，電壓表的示數(shù)不變;P向左移動時，接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，電路中的電流變大;由U=IR可知，R兩端的電壓變大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，故滑動變阻器兩端的電壓的示數(shù)變小.故選D.

2.2?節(jié)點移動，等效電路

等效思維是從事物的等同效果這一基本點出發(fā)的，其目的是通過轉(zhuǎn)換思維活動的作用來降低思維活動的難度，是處理物理問題的一種重要的思維方法.導(dǎo)線和導(dǎo)線的接點是節(jié)點，節(jié)點的移動不經(jīng)過用電器就不會改變電路，節(jié)點移動前后電路是等效的.通過節(jié)點移動，可以較快地畫出等效電路圖.

如圖3所示，在導(dǎo)線和導(dǎo)線的接點分別標(biāo)出a、b、c、d，這四個點就是電路的節(jié)點.按規(guī)則移動這些節(jié)點可以得到圖4電路，圖4電路就是節(jié)點法畫出的更直觀的等效電路圖.

將圖4進一步進行節(jié)點移動可得圖5、圖6.這樣三個小燈泡的連接方式就更加明顯了.在這個變換中，多次運用了等效思維.

2.3?深度學(xué)習(xí)

斯皮羅（R.J.Spiro）把知識分為結(jié)構(gòu)良好領(lǐng)域的知識與結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的知識.在物理教學(xué)中，有些知識的結(jié)構(gòu)就很有規(guī)則性與確定性，學(xué)生學(xué)習(xí)起來就比較容易.但是，在物理實驗教學(xué)中，很多物理知識是在現(xiàn)實情境中進行學(xué)習(xí)與思考，往往具有不良的知識結(jié)構(gòu)特點.對于這些結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的知識，應(yīng)該用各種方法，各種角度帶領(lǐng)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí).

1976年，深度學(xué)習(xí)由馬頓（Ference Marton）等學(xué)者依據(jù)對閱讀學(xué)習(xí)的層次問題進行實驗研究而提出的.之后將深度學(xué)習(xí)界定為學(xué)生全身心主動投入、涉及高階思維能力獲取并且具有較強遷移能力的一種學(xué)習(xí)過程或狀態(tài).

朗威DISLab系統(tǒng)能及時處理實驗中的量的變化以及函數(shù)模型的建構(gòu)，能較大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量有很好的推進作用.基于此，在電學(xué)復(fù)習(xí)課中，對部分電學(xué)實驗進行改進與創(chuàng)新，通過深度學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生的興趣，積極參與活動，引發(fā)學(xué)生思考，從而培養(yǎng)高階思維能力.

2.3.1?對電能表額定電流的解釋

科學(xué)教材中介紹電能表如圖7所示：其中10（20）A表示該電能表的額定電流為10A，在短時間內(nèi)使用時電流可允許大一些，但不能超過20A.

學(xué)生對短時間內(nèi)使用沒有概念，是一秒鐘，還是一分鐘？利用朗威DISLab技術(shù)對電動機的啟動電流進行研究，不僅對電動機問題進行深度學(xué)習(xí)，同時可以對短時間使用有一個大約的判斷.測量并記錄了電動機開始啟動到正常運轉(zhuǎn)這一段時間的電流變化，如圖8所示：A點是電動機啟動時的最大電流，B點是電動機的正常工作電流，二者相差有一倍左右.通過朗威DISLab技術(shù)的介入，學(xué)生可以明確這樣幾點：首先，啟動過程是很快的，在這個實驗中大約05秒，如果電動機功率大些，啟動時間可能還要更久一些;其次，啟動電流大約是正常工作電流的2-3倍，從這個角度上學(xué)生比較容易理解“電能表的額定電流為10A，在短時間內(nèi)使用時電流可允許大一些，但不能超過20A.”這一句話;最后，可以發(fā)現(xiàn)電動機在穩(wěn)定工作的時候電流也是有細(xì)微變化的.如果給學(xué)生設(shè)計這樣的實驗進行深度學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以更輕松地理解課本上的知識，還可以掌握一些課外知識，讓他們的學(xué)習(xí)更有樂趣.

2.3.2?有關(guān)焦耳定律實驗的補充

教材上有關(guān)焦耳定律的實驗裝置如圖9所示.是用玻璃管內(nèi)液面上升的高度來表示電流熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量.然而實驗室里與教材配套的實驗器材如圖10所示，中考中也頻頻出現(xiàn)這套焦耳定律的裝置.

通過列表比較（見表1），學(xué)生對實驗原理，實驗步驟，實驗結(jié)果的表達等都會有一個比較深刻的理解.

兩種實驗方法的觀察指標(biāo)：其一是玻璃內(nèi)液體的上升高度，其二是U型管內(nèi)的高度差.間接地反映燒瓶內(nèi)液體溫度的變化，從而反映電流的熱效應(yīng).

通過研究，我們利用朗威DISLab套件（如圖11所示）對焦耳實驗進行實驗創(chuàng)新，并幫助學(xué)生對多種實驗思路進行總結(jié)分析，進行深度學(xué)習(xí).

朗威DISLab套件里的幾個電阻是按如圖12所示進行連接的，每個電阻邊上都有一定質(zhì)量的油，用溫度傳感器可以實時地測量出燒瓶的溫度變化.在朗威DISLab軟件的幫助下，可以將二組實驗一起完成，并在電腦上紀(jì)錄一組連續(xù)的數(shù)據(jù)（圖13）.觀察R2，R3二條數(shù)據(jù)線，可以研究產(chǎn)生的熱量與電阻之間的關(guān)系;觀察R1， R2二條數(shù)據(jù)線，可以研究產(chǎn)生的熱量與電流之間的關(guān)系.對數(shù)據(jù)線進行分析，可以比較順利地得出結(jié)論.

2.4?表格評價

由于滑動變阻器滑片移動時或電路中開關(guān)狀態(tài)改變時而使電路中的電流發(fā)生改變，這樣的電路稱之為動態(tài)電路.動態(tài)電路的分析一直是一個難點.對學(xué)生而言，動態(tài)電路難在前后二個狀態(tài)的分析比較，首先分析一下兩種典型的動態(tài)電路，如圖14所示.

從圖14中得出：不管是開關(guān)斷開還是閉合，還是滑片移動，其實質(zhì)都是為了改變電路的總電阻，從而引起電路中電流的變化，無論串、并聯(lián)電路，部分電阻增大，R總增大，而U總不變，I總與R總成反比.

為了讓學(xué)生能更好地分析動態(tài)電路，本文引入了表格法對動態(tài)電路的分析過程進行評價，以增加解題準(zhǔn)確率.表格法就是根據(jù)題意將已知條件都找出來填入表格，然后根據(jù)電路的特點和規(guī)律找出從已知量到未知量之間的聯(lián)系，再確定先算哪步后算哪步，學(xué)生亦步亦趨順利完成整個題的解答方法.

例2?如圖15所示，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，電源電壓U不變.當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑到a端和b端時，R1消耗的功率之比為9∶1;且滑片P滑到a端時，電流表示數(shù)為6A， 滑片P滑到b端時，電壓表的示數(shù)為8V.求：電阻R1和R2阻值各為多少？電源電壓多大？（2Ω 4Ω 12V）

分析電路可得：滑片P在a端時，電路中只有R1，滑片P在b端時，R1和R2是串聯(lián).

已知當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑到a端和b端時，R1消耗的功率之比為9∶1，可得，在a處和在b處時，R1兩端的電壓之比為3∶1;

假設(shè)在a處時，R1兩端的電壓為3，則總電壓為3;則在b處時，R1兩端的電壓為1，R2兩端的電壓為2，R1和R2兩端的電壓比為1∶2。

將分析結(jié)果記錄在表2中.

在表2中可得：滑片P在b端時，R1和R2是串聯(lián)，R1和R2兩端的電壓比為1∶2，則總電壓U和U1，U2的比為3∶1∶2.

又已知R2兩端的電壓為8V，根據(jù)比例得，總電壓U為12V，R1 兩端的電壓為4V.

將分析結(jié)果記錄在表3中.

從表3可得滑片在b端時：總電壓U為12V， R1兩端的電壓為4V，則R2兩端的電壓為8V;

滑片在a端時，R1兩端的電壓為總電壓12V，電流為6A，根據(jù)歐姆定律可得R1為2Ω;

滑片在b端時，R1的電阻不變，仍為2Ω，因為U1∶U2= R1∶R2，可解得R2=4Ω.

將計算結(jié)果記錄在表4中.

教學(xué)不僅是知識的傳遞，更是知識的處理與轉(zhuǎn)換，表格法將電學(xué)物理量條理化， 將物理知識與數(shù)學(xué)方法完美結(jié)合，借助表格理清已知量和未知量之間的關(guān)系，對學(xué)生研究問題的思維有很好的啟迪作用.在概念和規(guī)律的辨析中，評價是以分析為基礎(chǔ)的，但是分析不能替代評價.如果學(xué)生掌握了動態(tài)電路的分析評價，遇到這類題目就會知道解題的方向，不會盲目地亂套公式和特點去解題.

3?結(jié)束語

在復(fù)習(xí)課上，教師不僅要根據(jù)學(xué)生已有的知識、經(jīng)驗進行適當(dāng)引導(dǎo)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，復(fù)習(xí)課還要抓住這樣幾個關(guān)鍵性的問題：教會學(xué)生分析電路的方法，讓學(xué)生解題有思路;對于電學(xué)知識中的結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域，要進行深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生深化理解知識，從而不斷加強問題的解決能力;對于復(fù)雜電路、變化電路，除了常規(guī)的分析方法解決問題外，還可以用表格法進行評價、以檢驗自己的解題思路.

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（收稿日期：2019-10-15）