依托問題情境教學培養(yǎng)學生的知識遷移能力

電壓是初中物理電學部分重要的基本概念，是學習電學規(guī)律的基礎。跟電流相比，電壓的概念要更加抽象，學生常常認識不到兩點之間才有電壓，所以在使用電壓表時會把電壓表串聯(lián)到電路中。在探究串并聯(lián)電路電壓特點時，學生不知道要探究哪部分電壓的關系；在表達的時候，不理解為什么要說明是兩點間的電壓。這是因為電壓是看不見也摸不著的，學生的思維缺少具體事物的支持，并且在以往的學習中難以找到相似的經(jīng)驗。蘇科版教材的處理方法是，把電壓和水壓進行類比，這種方法的優(yōu)點是能夠讓學生認識到電壓是形成電流的原因，但是學生會把電壓誤認為是一種力，同時也難以認識到電壓是“相對”意義上的量。筆者通過身邊的物品如電蚊拍等，依托問題情境，在原有的類比活動的基礎上增加了電蚊拍相關的活動，取得了較好的教學效果。

傳統(tǒng)教學觀念認為，概括化的知識是學習的核心內容，這些知識可以從具體情境中抽象出來，讓學生脫離具體物理情境和社會實踐情境進行學習，且所習得的概括化知識可以自然地遷移到各種具體情境中。但實際上，學生常常難以靈活應用從書本上獲得的知識，難以有效地參與社會實踐活動。建構主義提出，知識存在于具體的、情境性的、可感知的活動中，它不是一套獨立于情境的知識符號（即名詞術語），不可能脫離活動情境而抽象地存在，它只有通過實際情境中的應用活動才能真正被人理解。

本文以筆者執(zhí)教的一節(jié)公開課“電壓和電壓表的使用”為例，淺談初中物理概念教學設計的三個方面。

一、 依托問題情境，引起認識沖突，在情境體驗中加深對電壓的認識

問題情境是指蘊含問題的情境，主要包括真實情境、實驗情境、活動情境，其具有指向性、情境性、聯(lián)系性、交互性、預設與生成性等特點。問題情境中的“問題”，旨在引起學生的認識沖突，讓學生的已有知識結構不能解決這個問題，從而產(chǎn)生消除這種“沖突”和“不平衡”的愿望；問題情境中的“情境”，旨在讓“問題”具體化，并具有一定的復雜性和真實性。課堂教學的設計體現(xiàn)在真實的問題情境的創(chuàng)設中，如果能創(chuàng)設可以引發(fā)認知沖突的問題情境，可以幫助學生深化認識。

（一）通過真實情境引入電壓，激發(fā)興趣

時值初秋，蚊子依然猖獗，筆者設計了電蚊拍打蚊子的情景，教師首先播放蚊子煩人的叫聲，并展示電蚊拍，將螺絲刀伸進電蚊拍的電網(wǎng)中，制造“啪啪”的電擊聲，讓學生了解到被電蚊拍掃到的蚊蟲幾乎沒有生還的可能，感受電蚊拍的“巨大威力”，而且和要學習的電壓有關，學生的學習興趣即刻被激活。

（二）通過實驗情境體驗水壓，類比電壓

介紹水流裝置，通過類比，讓學生知道要想形成水流，就需要在左右液面形成水壓差（如圖1），要想形成電流，電路中也要有電壓（如圖2）。要形成持續(xù)的水壓需要水泵，要形成持續(xù)電壓可以使用干電池。

（三）通過活動情境研究電蚊拍，感受電勢之差

在了解了電壓的常用單位之后，介紹身邊的一些常見的電壓，補充小知識：當電壓達到3000V，可以擊穿1mm的空氣。教師演示尖端放電現(xiàn)象（如圖3），聽到實驗中的電擊聲想到了電蚊拍工作的聲音。此時教師介紹電蚊拍的結構：電蚊拍有三層電網(wǎng)，兩側的外網(wǎng)是負極，中間的內網(wǎng)是正極（如圖4）。內網(wǎng)和外網(wǎng)之間的電壓約3000 V。

思考1：電蚊拍是怎樣工作的？當蚊蟲進入到內網(wǎng)和外網(wǎng)之間，哪怕是沒有接觸到電網(wǎng)，因為電壓足夠大，也能擊穿空氣把蚊蟲擊斃。

思考2：電蚊拍的電壓很高，用手輕輕觸碰電蚊拍的外網(wǎng)，會不會被電到？

教師現(xiàn)場演示，發(fā)現(xiàn)不會被電到。教師介紹，外網(wǎng)和人手之間的電壓為0，所以人不會被電到；但是外網(wǎng)和內網(wǎng)之間的電壓為3000 V ，所以蚊蟲會被電擊。

思考3：我們在表達電壓大小的時候，能不能說外網(wǎng)的電壓是3000 V？

學生了解到，必須要說某兩點間的電壓是3000 V。進一步介紹我國的1000 kV以上的輸電電壓，學生意識到生活中遇到高壓物體應當遠離，否則就有被電擊的危險。

設計意圖：此問題情境通過了解電蚊拍的結構和使用，讓學生感受到電壓和其他物理量的不同，電蚊拍的外網(wǎng)相對于人手電壓為0，相對于內網(wǎng)電壓為3 000 V，使學生認識到電壓是一個“相對”意義上的量。同時，通過特高壓輸電線的介紹，學生認識到應該遠離高壓物體，這也為后續(xù)安全用電的學習做了鋪墊。

二、對比電流學習，引導自學，培養(yǎng)學習遷移能力

學習遷移能力是培養(yǎng)學生終身學習理念的根本。早在1972年，聯(lián)合國教科文組織就指出，教育過程必須把重點放在教育與學習過程的“自學”原則。有意義的自學是學習遷移能力的目標指向——讓學生學會學習，在從學校教育走向社會時，能在新情境中通過有意義的“自學”去解決遇到的現(xiàn)實問題，秉持終身學習的理念，滿足終身發(fā)展的需求。

（一）對比電流表，學習電壓表的使用

學生在學習“電壓和電壓表的使用”這一節(jié)的知識之前，學生已經(jīng)學習了“電流和電流表的使用”，這兩節(jié)課從結構上到內容、實驗探究上都有很多共通之處。筆者通過對兩部分內容進行對比的方式，引導學生閱讀課本自學，培養(yǎng)學生遷移能力。筆者設計了如下幾個問題。思考1：對比電流表，你認為電壓表的外觀有何不同之處？思考2：電壓表和電流表在使用上有什么相同與不同？學生閱讀課本，進行自學，并進行總結（如表1）。再讓學生分別測量一節(jié)干電池的電壓和多節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電壓，了解電壓的特點和實際應用。

（二）對比探究電流特點，學習怎樣探究電壓特點

建構主義強調，學生并不是空著腦袋走進教室的。在以往的學習中，學生已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗。當問題呈現(xiàn)在面前時，他們往往也可以基于相關的經(jīng)驗，依靠個人認知能力，形成對問題的某種解釋。在教學中不能無視這些經(jīng)驗，而是要把學生現(xiàn)有的知識經(jīng)驗作為新知識的生長點，引導學生從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。正所謂“教學不是知識的傳遞，而是知識的處理和轉換”。

對于串聯(lián)、并聯(lián)電路的電流特點學生在腦海里早就有自己的認識，筆者設計了如下幾個問題：

思考1：你認為應該測量哪些部分的電壓？思考2：為了使結論更具有普遍性，你打算怎么做？

在上課前已經(jīng)為大家隨機準備了不同規(guī)格的小燈泡，每個小組測量1組數(shù)據(jù)，全班進行匯總，要做到多次測量。經(jīng)過課堂討論之后，學生利用準備好的器材進行實驗。

三、關注評價和生成，發(fā)展學科素養(yǎng)，在實踐中促進質疑精神

科學思維層面的質疑，是指學生能夠根據(jù)所學對疑難問題或對某一既定結論重新思考，并開展科學推理和論證，最終形成新觀點的一種思維方式。在教學中學生能夠基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論進行質疑和批判，并進行推理、檢驗和修正，從而形成自己新觀點的能力稱為質疑能力。在探究串聯(lián)、并聯(lián)電路電壓特點實驗中，因為干電池有內阻，所以在接入電路后實測的電路兩端的總電壓會減小，然而學生不知道這一點，經(jīng)常會產(chǎn)生一些疑慮。部分教師往往模糊化處理，或直接告訴學生測量總電壓時要閉合開關。學生心里總有一個結無法解開，或直接把原因歸結為電壓表的測量誤差。筆者的處理方式是：鼓勵學生質疑，展示現(xiàn)象，并且討論可能的原因。雖然不能解釋清楚本質原因，但是對于初中生而言，這么做的目的是培養(yǎng)學生的質疑精神和實事求是的科學態(tài)度，并且為后續(xù)的學習做鋪墊。

在實驗過程中，有細心的學生發(fā)現(xiàn)了問題：當開關斷開時，測量電源電壓是3 V，但是開關閉合之后，電源電壓變成了2.5 V，不解地問：難道電源電壓被偷走了0.5 V嗎？應該以哪個電壓值為準呢？教師引導學生思考：會不會是因為測量的誤差導致的呢？學生：在測量電池、電池組的電壓時，測量結果也是3 V。電壓減小的現(xiàn)象只是在把干電池接入電路中才出現(xiàn)，所以應該不是測量的誤差。此時向學生說明：電源內部也是有電阻的，在閉合開關之后，它會把大部分電壓提供給電路，還有一部分電壓留給自己，要等到高中我們再繼續(xù)了解。但是我們在測量電路兩端電壓時，一定要閉合開關進行測量。最后教師組織全班數(shù)據(jù)匯總，并得出串聯(lián)、并聯(lián)電路的電壓特點。

學生的思維活動真正地發(fā)生，才能促使學習真正地發(fā)生。學生的學習，不是知識的復制粘貼，而是學生自身知識體系的建構和完善。這就需要我們依托問題情境，引起認識沖突，在情境體驗中加深認識。在已經(jīng)有一定知識和經(jīng)驗的基礎上，開展自主學習，培養(yǎng)知識的遷移能力和自主學習能力，提升學生的核心素養(yǎng)。