基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的電功率復(fù)習(xí)教學(xué)探討

沈 陳

(江蘇省昆山市婁江實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 昆山 215300)

1 問(wèn)題的提出

一些初中物理教師在課堂中更關(guān)注知識(shí)的教學(xué)，而忽視學(xué)生思維能力的提升。2005年美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)NRC提出：學(xué)習(xí)進(jìn)階是對(duì)學(xué)生連貫且逐漸深入的思維方式的假定性描述，在一個(gè)適當(dāng)時(shí)間跨度下，學(xué)生學(xué)習(xí)和探究某一重要知識(shí)或?qū)嵺`領(lǐng)域時(shí)，其思維會(huì)逐步進(jìn)階，強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)、探究的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展?，F(xiàn)以“電功率”復(fù)習(xí)課為例，探討基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

2 教學(xué)分析

2.1 “電功率”的地位與作用

從知識(shí)層面上看，“電功率”是從能量的角度來(lái)探討電路中的規(guī)律，它能夠?qū)㈦娐返倪B接(串聯(lián)與并聯(lián))、電阻、電流、電壓以及歐姆定律、電功等知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)。從思維層面上看，“電功率”運(yùn)用到的思維方法比較多，如部分類(lèi)比與比較、假設(shè)與反證等。這些思維方法無(wú)論是在知識(shí)建構(gòu)過(guò)程中，還是在知識(shí)的運(yùn)用過(guò)程中都有充分的體現(xiàn)。所以，借助“電功率”的復(fù)習(xí)可以將知識(shí)與思維比較好地融入進(jìn)階式教學(xué)過(guò)程。

2.2 學(xué)情分析

對(duì)于“電功率”這個(gè)單一概念，學(xué)生還是比較好理解的，但是一旦將“電功率”與其他相關(guān)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，或者與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系時(shí)，學(xué)生就感覺(jué)到困難。這不僅反映了學(xué)生的知識(shí)遷移能力弱的問(wèn)題，也反映了在平時(shí)的教學(xué)中，教師只重視知識(shí)教學(xué)而不關(guān)注思維活動(dòng)，造成相應(yīng)的學(xué)習(xí)困難。筆者認(rèn)為在學(xué)習(xí)了電功、電功率兩節(jié)新課后，再安排一節(jié)“電功率”復(fù)習(xí)課是對(duì)上述教學(xué)的有益補(bǔ)充。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 進(jìn)階起點(diǎn)

學(xué)生是帶著已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入物理課堂的，在復(fù)習(xí)課前已經(jīng)具備了以下知識(shí)和能力：(1) 能夠分析簡(jiǎn)單的串并聯(lián)電路及其特點(diǎn)；(2) 能應(yīng)用歐姆定律解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題；(3) 能使用電表；(4) 會(huì)進(jìn)行電功和電功率的計(jì)算；(5) 知道實(shí)際電功率和額定電功率的概念；(6) 具有一定的分析、推理能力。

3.2 進(jìn)階目標(biāo)

根據(jù)義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求以及學(xué)生的實(shí)際情況，預(yù)設(shè)以下學(xué)習(xí)進(jìn)階目標(biāo)：(1) 結(jié)合實(shí)例理解電功和電功率，知道用電器的額定功率和實(shí)際功率；(2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出小燈泡的實(shí)際電功率；(3) 能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題；(4) 培養(yǎng)學(xué)生分析、解釋的能力和知識(shí)應(yīng)用的能力。

3.3 教學(xué)實(shí)施

筆者以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為指導(dǎo)，在“電功率”復(fù)習(xí)課中設(shè)計(jì)了3個(gè)臺(tái)階、7個(gè)進(jìn)階性問(wèn)題，一步一步地引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)其思維發(fā)展。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以將問(wèn)題進(jìn)行擬人化處理，以故事的形式呈現(xiàn)，引起學(xué)生的共鳴。

進(jìn)階一：“站一站，摘果子”，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)

問(wèn)題1：我是一只燈泡，剛被制作出來(lái)就被印上了“PZ220V 100W”的標(biāo)記，根據(jù)這些你知道我有哪些特點(diǎn)嗎？

問(wèn)題1旨在讓學(xué)生鞏固額定電壓和額定功率的相關(guān)知識(shí)，回顧電功、電功率的計(jì)算方法。這種教學(xué)設(shè)計(jì)回避了直接復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的生硬教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)故事情節(jié)，知識(shí)的講解猶如聽(tīng)故事一般，引起學(xué)生的共鳴，放松學(xué)生的緊張情緒，鞏固所學(xué)知識(shí)。

進(jìn)階二：“踮一掂，采果子”，形成知識(shí)架構(gòu)

問(wèn)題2：被印上標(biāo)記的我，在出產(chǎn)之前還需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)員將我加上220V電壓，用一只電能表為我測(cè)量，經(jīng)過(guò)一個(gè)小時(shí)電能表表盤(pán)轉(zhuǎn)了300r，請(qǐng)同學(xué)們判斷一下我的實(shí)際功率，我合格了嗎？

問(wèn)題3：如果把我接到110V的電路中，我的功率還是100W嗎？如果不是，那我的實(shí)際功率是多少？

問(wèn)題4：如果檢驗(yàn)員想要將我加上380V電壓，你會(huì)制止他嗎？你怎么說(shuō)服他。如果檢驗(yàn)的電路只提供380V的電壓，需要串聯(lián)還是并聯(lián)一個(gè)電阻呢?

上述3個(gè)問(wèn)題將電能表、簡(jiǎn)單串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律等相關(guān)知識(shí)與電功率的計(jì)算、測(cè)量相結(jié)合，從而把零碎的知識(shí)點(diǎn)整合在以“電功率”為主線的框架內(nèi)，提升學(xué)生的思維能力，從而形成應(yīng)對(duì)復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的知識(shí)和思維基礎(chǔ)。教師在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)問(wèn)題4可以運(yùn)用小組討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生分析、推理、陳述，讓學(xué)生自主提出科學(xué)的解釋。

進(jìn)階三：“跳一跳，抓果子”，提升思維能力

問(wèn)題5：和額定電壓為220V的家用燈泡兄弟不同，作為一只實(shí)驗(yàn)室中的小燈泡，我的額定電壓只有3.8V。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，印在我身上的標(biāo)記慢慢被磨損了，無(wú)法看清額定功率是多少，請(qǐng)大家思考，運(yùn)用什么辦法能夠知道我的額定功率？

問(wèn)題6：天有不測(cè)風(fēng)云，如果沒(méi)有電流表，只有一個(gè)電壓表再加一個(gè)已知電阻R0，又該如何測(cè)出我的額定功率？請(qǐng)同學(xué)們討論、交流，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，并簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

問(wèn)題7：造化弄人，若只允許你連接一次電路，但增加了一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，你們能否測(cè)出我的額定功率？請(qǐng)通過(guò)討論、交流，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟，再動(dòng)手測(cè)一測(cè)，看看我的額定功率究竟是多少？

通過(guò)進(jìn)階三的3個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考測(cè)定小燈泡額定功率的方法。問(wèn)題5利用伏安法測(cè)小燈泡的功率，這是學(xué)生所熟知的。問(wèn)題6則加大難度，只提供電壓表，而不提供電流表，使學(xué)生產(chǎn)生思維沖突，不能按照原來(lái)的方法測(cè)量，必須尋求新的途徑解決問(wèn)題。根據(jù)歐姆定律、串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)，通過(guò)教師引導(dǎo)、學(xué)生小組討論交流的方式找到解決實(shí)際問(wèn)題的方法。問(wèn)題7的設(shè)置更貼近實(shí)際生活，因此對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，問(wèn)題變得更加復(fù)雜。在實(shí)際生活中，一般不能拆解電路進(jìn)行測(cè)量，而是利用單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)解決問(wèn)題。因此需要同學(xué)們了解單刀雙擲開(kāi)關(guān)的使用，進(jìn)而設(shè)計(jì)出電路，并且能夠?qū)⑦@個(gè)復(fù)雜的電路連接出來(lái)，理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生體會(huì)到物理知識(shí)能夠真正應(yīng)用到生活中，解決實(shí)際問(wèn)題。

3.4 思維進(jìn)階

3.4.1 思維監(jiān)控

在學(xué)習(xí)進(jìn)階的過(guò)程中，不僅是知識(shí)的進(jìn)階，更是思維的進(jìn)階。因此在從一個(gè)進(jìn)階進(jìn)入下一個(gè)進(jìn)階時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行監(jiān)控，引導(dǎo)學(xué)生反思、總結(jié)和評(píng)價(jià)，提升思維能力。

例如在講解問(wèn)題6之后，可以讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、反思，引導(dǎo)同學(xué)們回顧自己的思維過(guò)程。

師：在剛才的問(wèn)題6中，同學(xué)們是如何思考、得出最終方案的？

生：根據(jù)電功率的計(jì)算式可知需要測(cè)出電壓和電流，電壓可用電壓表測(cè)量，但電流卻沒(méi)有電流表進(jìn)行測(cè)量。雖然沒(méi)有電流表，但是卻多了一個(gè)已知阻值的定值電阻。而利用電壓和電阻，根據(jù)歐姆定律可以計(jì)算電流。如果流過(guò)定值電阻的電流與小燈泡的電流相同，不就可以用定值電阻的電流來(lái)代替小燈泡的電流了嗎？

師：那么在什么情況下小燈泡的電流會(huì)與定值電阻的電流相等呢？

生：當(dāng)小燈泡與定值電阻串聯(lián)時(shí)。

師：在上述思考過(guò)程中，你用了什么思維方法？

生：逆向思維的方法。

通過(guò)讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、反思，能夠更好將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3.4.2 進(jìn)階遷移

問(wèn)題6、7考慮的是缺少電流表的情況，學(xué)生自然而然會(huì)思考：如缺少電壓表，該如何測(cè)量？因此在這個(gè)進(jìn)階遷移環(huán)節(jié)中，可以再提出問(wèn)題。

問(wèn)題8：如果缺少電壓表，但有已知阻值的定值電阻，該如何測(cè)量我的額定功率?若實(shí)驗(yàn)只允許接一次電路，但是提供了單刀雙擲開(kāi)關(guān)，又應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)通過(guò)討論、交流，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟，再動(dòng)手測(cè)一測(cè)，看看我的額定功率究竟是多少？

情境作了較小的變化，學(xué)生的思維活動(dòng)就會(huì)更深入，產(chǎn)生知識(shí)的遷移，運(yùn)用剛學(xué)過(guò)的思維方法來(lái)解決變化的問(wèn)題，提升學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本節(jié)復(fù)習(xí)課是學(xué)生在學(xué)習(xí)了電功和電功率兩節(jié)內(nèi)容后，安排的一節(jié)復(fù)習(xí)課，意在將學(xué)生零碎的電學(xué)知識(shí)整合起來(lái)，構(gòu)建電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)。本節(jié)課以第一人稱(chēng)創(chuàng)設(shè)了一個(gè)以小燈泡為主線的故事情境，通過(guò)問(wèn)題解決的方式逐階推進(jìn)，幫助學(xué)生串起電學(xué)知識(shí)。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)測(cè)量小燈泡額定功率的掌握還存在一定問(wèn)題，如認(rèn)為只要測(cè)出小燈泡的電壓和電流，利用電功率公式就可以計(jì)算出電功率。利用這種方法測(cè)出的是實(shí)際功率，而不是額定功率。因此要在課堂中再次明確額定功率的定義以及在電路中加入滑動(dòng)變阻器的必要性。

依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，對(duì)電功率復(fù)習(xí)課實(shí)施進(jìn)階式課堂教學(xué)，使學(xué)生在課堂中不僅是知識(shí)得到進(jìn)階，科學(xué)思維能力也得到提升。同時(shí)將課堂中所學(xué)知識(shí)和科學(xué)思維方法應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題解決中，踐行“從生活走進(jìn)物理，由物理走向社會(huì)”的課程理念。