串聯(lián)電路電流規(guī)律錯(cuò)誤前概念糾正策略探析

摘 要：文章針對(duì)串聯(lián)電路電流規(guī)律學(xué)習(xí)中存在的兩種典型錯(cuò)誤前概念，從創(chuàng)設(shè)討論情境、開展真實(shí)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用類比方法三個(gè)角度予以破解，以供各位教師參考.

關(guān)鍵詞：串聯(lián)電路；電流規(guī)律;前概念

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）26-0113-03

作者簡介：葉健（1980.4-），男，江蘇省姜堰人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

很多學(xué)生會(huì)“憑感覺”“憑經(jīng)驗(yàn)”來學(xué)習(xí)物理，顯然這種方法并不可靠，有的甚至是錯(cuò)誤的，這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)我們稱之為錯(cuò)誤前概念.這種錯(cuò)誤前概念并不是科學(xué)的物理概念，對(duì)學(xué)生形成正確的科學(xué)認(rèn)識(shí)是不利的，物理教師要學(xué)會(huì)在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生各種各樣的錯(cuò)誤前概念，并在此基礎(chǔ)上尋找破解并糾正這類錯(cuò)誤前概念的方法［1］.文章根據(jù)個(gè)人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)劥?lián)電路電流規(guī)律中的錯(cuò)誤前概念，并嘗試提出糾正錯(cuò)誤前概念的策略.

1 串聯(lián)電路電流規(guī)律兩類經(jīng)典錯(cuò)誤前概念

串聯(lián)電路中電流處處相等，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律即使在中考前的一輪復(fù)習(xí)階段仍有少數(shù)學(xué)生不能正確掌握，細(xì)究學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路電流規(guī)律的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，主要存在兩類典型的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).

第一類錯(cuò)誤認(rèn)為先流過的用電器中電流較大，后流過的用電器中電流較小，如圖1所示電路中，這類學(xué)生會(huì)認(rèn)為流過燈泡L2的電流大于流過燈泡L1的電流，經(jīng)過多次與犯這類錯(cuò)誤的學(xué)生交流發(fā)現(xiàn)，他們認(rèn)為，電流每流過一個(gè)用電器后，會(huì)消耗掉一部分電流（即用電器會(huì)“吃掉”部分電流），剩余的電流再流過下一個(gè)用電器，這便構(gòu)成了電流規(guī)律當(dāng)中的第一類錯(cuò)誤前概念——用電器會(huì)“吃掉”電流.

第二類錯(cuò)誤認(rèn)為哪個(gè)燈泡更亮則流過哪個(gè)燈泡的電流更大.持這類觀點(diǎn)的學(xué)生將電流的大小與燈泡的亮暗直接畫等號(hào)，以圖1中的串聯(lián)電路為例，這類同學(xué)認(rèn)為，若L1亮度大于L2，那么通過L1的電流大于通過L2的電流，很明顯這是錯(cuò)誤的.我們知道，燈泡的亮暗是由燈泡消耗的實(shí)際電功率決定，而實(shí)際電功率的大小由電流和電壓兩個(gè)因素共同決定，因而并不能簡單的將燈泡的亮暗與通過的電流畫等號(hào)，這便是第二類錯(cuò)誤前概念——流過燈泡的電流大小由亮暗決定.

上述兩類錯(cuò)誤前概念是學(xué)生對(duì)電流規(guī)律錯(cuò)誤理解中出現(xiàn)頻率最高的前概念，究其原因筆者認(rèn)為可能與初中生的思維特點(diǎn)及個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，那么如何糾正這兩類錯(cuò)誤前概念，筆者認(rèn)為可以運(yùn)用討論法、實(shí)驗(yàn)法和類比法予以破解.

2 串聯(lián)電路電流規(guī)律錯(cuò)誤前概念糾正策略

2.1 創(chuàng)設(shè)激烈討論情境，引發(fā)不同認(rèn)知沖突

情境教學(xué)是當(dāng)下較為流行的教學(xué)模式，它通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)令人感興趣的各類場景以激發(fā)學(xué)習(xí)者強(qiáng)烈的探究欲望，從而達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的一種教學(xué)方法.教師在糾正學(xué)生電流規(guī)律的錯(cuò)誤前概念時(shí)，就不要怕學(xué)生產(chǎn)生各種各樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，要敢于將問題暴露出來，引發(fā)不同錯(cuò)誤認(rèn)知的沖突.教師要大膽創(chuàng)設(shè)出有利于學(xué)生發(fā)表個(gè)人觀點(diǎn)的有效情境，讓學(xué)生說出各自對(duì)電流規(guī)律的可能猜想，下面是討論法的教學(xué)設(shè)計(jì).

教師先將圖2所示電學(xué)元件連接好，接著設(shè)計(jì)問題引出探究主題.

師：同學(xué)們知道這兩個(gè)燈泡形成的是什么電路嗎？

生：串聯(lián)電路.

師：閉合開關(guān)后，大家知道電流是如何流向的嗎？

生：從電源正極出發(fā)，先流過開關(guān)，再流過燈泡L1，接著流過燈泡L2，最后再流回到電源負(fù)極.

師：非常棒.

師：大家有沒有想過一個(gè)問題，電流在導(dǎo)線中依次流過開關(guān)、燈泡L1和燈泡L2，通過L1和L2的電流大小會(huì)有什么關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們先猜想然后小組討論，各組說出電流的大小關(guān)系.

生：思考討論.

經(jīng)過激烈猜想討論后，教師可以找不同小組派出代表說出各組的猜想，然后摒棄毫無價(jià)值的或與主題相差甚遠(yuǎn)的猜想，梳理出較有價(jià)值的猜想觀點(diǎn)，供下一環(huán)節(jié)備用.教師要注意留給學(xué)生足夠的時(shí)間猜想討論，讓學(xué)生暢所欲言，盡情表達(dá)個(gè)人的猜想，這樣才能引發(fā)不同觀點(diǎn)的認(rèn)知沖突，加深對(duì)電流規(guī)律探討的印象.

2.2 開展真實(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，歸納正確電流規(guī)律

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，各組所產(chǎn)生的猜想究竟誰對(duì)誰錯(cuò)，唯有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方能揭開謎底，在此，教師要準(zhǔn)備探究器材，如電池、燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線及電流表等，每小組一套器材，讓學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)，通過操作得出串聯(lián)電路的電流規(guī)律，這一環(huán)節(jié)中，教師注意指導(dǎo)電路連接方法，幫助學(xué)生解決電路中出現(xiàn)的各類故障，為探究出正確的電流規(guī)律而掃除障礙.

顯然，可以用多只電流表串聯(lián)在電路中的不同位置以觀察其示數(shù)是否相同，還可以將同一只電流表先后接在電路中的不同位置以觀察其示數(shù)是否相同，從而總結(jié)出電流規(guī)律.相信在這一環(huán)節(jié)學(xué)生應(yīng)當(dāng)是最認(rèn)真、最感興趣且最有疑惑的，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的接在串聯(lián)電路中不同處的電流表示數(shù)都一樣這一現(xiàn)象，持“先流過的用電器電流大”和“燈泡亮的電流大”這兩種觀點(diǎn)的人肯定會(huì)感到困惑，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象擺在面前，實(shí)驗(yàn)與猜想完全不符，但實(shí)驗(yàn)是不會(huì)說謊的，只能是猜想錯(cuò)了，這類學(xué)生不得不向?qū)嶒?yàn)結(jié)果低頭，認(rèn)可接受實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而得到串聯(lián)電路中正確的電流規(guī)律.

2.3 引入水流類比方法，形成科學(xué)物理概念

學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路電流規(guī)律的猜想和實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論發(fā)生沖突時(shí)，顯然是實(shí)驗(yàn)打敗了學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，但這種錯(cuò)誤的電流觀可能并不會(huì)善罷甘休，時(shí)間一久，學(xué)生的錯(cuò)誤前概念又會(huì)爆發(fā)出來，為了及時(shí)糾正這種錯(cuò)誤前概念，有必要通過一種新的方法幫助學(xué)生理解新生成的結(jié)論，讓學(xué)生認(rèn)可接納電流規(guī)律，這里我們以水在管中流動(dòng)形成水流加以類比，運(yùn)用類比的方法破除學(xué)生錯(cuò)誤的前概念以形成科學(xué)的物理觀念.

如圖3所示，將閥門打開時(shí)，水管中的水在水壓差的作用下沿管流動(dòng)形成水流，水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，流入水輪機(jī)前的水流和流出水輪機(jī)的水流是同一股水流，顯然，水輪機(jī)并沒有將水“吃掉”，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)只是水流推動(dòng)水輪機(jī)產(chǎn)生的結(jié)果，從能量轉(zhuǎn)化角度看，是水的勢能轉(zhuǎn)化成了水輪機(jī)的動(dòng)能.

與此類似，如圖4所示，當(dāng)電荷在導(dǎo)線中定向移動(dòng)時(shí)形成電流，電流流過燈泡，燈泡會(huì)發(fā)光，流入燈泡的電流和流出燈泡的電流是同一股電流，流入和流出的電流一樣大，燈泡也并沒有“吃掉”電流，與水流流過水輪機(jī)時(shí)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)類似，電流流過燈泡時(shí)，燈泡會(huì)發(fā)光，電路中的電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能.盡管水流和電流存在諸多不同，但針對(duì)初中學(xué)生的思維特點(diǎn)，如此類比可以較好的幫助學(xué)生突破電流規(guī)律的錯(cuò)誤前概念，得出正確的電流規(guī)律.

3 實(shí)例剖析

下面以一道例題來體會(huì)串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)，以鞏固本文前部分所破解的錯(cuò)誤前概念，幫助學(xué)生樹立正確的電流觀.

例題 如圖5所示，接通開關(guān)S后，關(guān)于電流表A1、A2的示數(shù)及流過燈泡L1、L2的電流，下列說法正確的是（ ）.

A.因電流從正極依次流過燈泡L1、電流表A1、燈泡L2和電流表A2，故電流依次減小

B.因串聯(lián)電路電流處處相等，故兩電流表的示數(shù)相等

C.因電流先流過L1，后流過L2，故燈泡L1較燈泡L2亮些

D.因電流先流過A1，后流過A2，故A1示數(shù)大于A2示數(shù)

解析 燈泡L1、L2和兩電流表A1、A2構(gòu)成串聯(lián)電路，根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)，易知流過燈泡L1、L2和兩個(gè)電流表的示數(shù)均相等，故本例選B.

易錯(cuò)點(diǎn)分析 受電流的流向和錯(cuò)誤前概念影響，易導(dǎo)致得出“先流過的元件中的電流較大，后流過的元件中的電流較小，從而錯(cuò)誤的得出L1中電流最大，A1中的電流稍小，L2中的電流則更小，而電流表A2中的電流最小”這一錯(cuò)誤結(jié)論.

另外，盡管流過燈泡的電流大小相等，但因兩燈泡的型號(hào)（額定電壓、額定功率）不一定相同，故電流相等時(shí)并不能表明兩燈泡的亮度就一樣，實(shí)際上，此時(shí)兩燈泡的亮度取決于兩燈的實(shí)際電功率，因電流相等，故可以用P=I2R去比較兩燈泡的實(shí)際功率.

顯然，學(xué)生不只在串聯(lián)電路電流規(guī)律學(xué)習(xí)時(shí)存在前概念，在學(xué)習(xí)各類物理規(guī)律前頭腦中并不是空白的，他們對(duì)所研究的問題都有初步的、原始的認(rèn)識(shí)，即所謂前概念，這種前概念有時(shí)能幫助學(xué)生形成科學(xué)的物理觀念，有時(shí)卻阻礙學(xué)生形成科學(xué)的物理觀念，因而教師在日常教學(xué)中要學(xué)會(huì)觀察梳理分析學(xué)生存在的前概念，甄別出能促進(jìn)科學(xué)物理概念形成的正確前概念，將其導(dǎo)入物理課堂，助推物理規(guī)律的形成.而對(duì)于典型的錯(cuò)誤前概念，教師要根據(jù)其特點(diǎn)，研究錯(cuò)誤前概念，在實(shí)踐中探索出破解并糾正錯(cuò)誤前概念的好方法，以幫助學(xué)生形成科學(xué)的物理觀念.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 虞天仙.初中簡單電路前概念轉(zhuǎn)變的研究［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2020.

［責(zé)任編輯：李 璟］