展現(xiàn)思維過程 激活思維活動(dòng)
——基于2018年南京市中考第26題的思考

張興安

(南京信息工程大學(xué)附屬中學(xué),江蘇 南京 210044)

案例.(2018年南京市中考物理第26題)兩只銘牌模糊的小燈泡L1、L2,僅能看清分別標(biāo)有“0.3A”和“0.5A”字樣．

(1) 圖1(甲)是小明測量小燈泡L1額定功率時(shí)連接的實(shí)物圖.

① 圖中有一根線連接錯(cuò)誤,請?jiān)谶@根線上打“×”,并在圖中改正.

圖1

② 閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于________(選填“A”或“B”)端.

③ 閉合開關(guān),電流表示數(shù)為0.1A,移動(dòng)滑片P,通過觀察________表的示數(shù)來判斷小燈泡是否正常發(fā)光,小燈泡正常發(fā)光時(shí),電壓表的示數(shù)如圖1(乙)所示,則小燈泡L1的額定功率為________W．

(2) 小華利用圖1(丙)所示的電路測出了小燈泡L2的額定功率,請?jiān)谔摼€框內(nèi)補(bǔ)上小燈泡、電壓表和定值電阻R(阻值已知)這3個(gè)元件的符號(hào),使電路完整,實(shí)驗(yàn)操作方便．

標(biāo)準(zhǔn)答案: (1) ① 如圖2(甲); ② B;③ 電流0.75; (2) 如圖2(乙)所示．

圖2

1 基于思維過程的解題邏輯構(gòu)架

圖3

2 解題思維障礙的原因及教學(xué)對策

2.1 關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果,輕視思維過程

在“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中,有些教師為了便于學(xué)生盡快準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)給學(xué)生的導(dǎo)學(xué)案上都是羅列的現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)操作步驟,學(xué)生只需要“按方抓藥”,不需要進(jìn)行獨(dú)立思考諸如“需要測量哪些量”以及“如何測量這些量”等問題．導(dǎo)致學(xué)生在面對第(1)問時(shí)或許還能依葫蘆畫瓢勉強(qiáng)完成,一旦遇到像第(2)問這樣的試題,就不知道該如何進(jìn)行思考．

策略:教師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生自主依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮硭伎既绾芜x擇器材、制定方案;讓學(xué)生明白為了達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?需要選擇哪些器材,需要測量哪些物理量以及怎樣測量這些物理量……．在“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)多讓學(xué)生思考諸如:“① 測量小燈泡的額定功率,可以依據(jù)什么原理公式； ② 依據(jù)選擇的原理公式,你準(zhǔn)備選擇什么器材； ③ 為了測量小燈泡的額定功率,你準(zhǔn)備怎么操作?”等有利于激發(fā)學(xué)生思考的問題．

2.2 關(guān)注思維的點(diǎn)，輕視思維的面

案例題型在平時(shí)教學(xué)中的應(yīng)用其實(shí)并未少見,然而教師往往會(huì)讓學(xué)生口頭說,很少去讓學(xué)生動(dòng)手做,習(xí)題教學(xué)通常是學(xué)生練和教師講,因而學(xué)生只是記住了對應(yīng)試題的答案,一旦試題情境稍作變化,學(xué)生的思維欠缺與弱點(diǎn)就會(huì)暴露出來,中考命題就是抓住了這個(gè)教學(xué)弱點(diǎn)．針對這種現(xiàn)象需要進(jìn)行改進(jìn)的教學(xué)策略包括以下幾點(diǎn).

(1) 通過梯度變化練習(xí)訓(xùn)練思維的層次化.

在學(xué)生剛剛完成“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)不久,學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)的思維過程尚未完全內(nèi)化之際,不能盲目用類似于案例第(2)問的題目給學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練．在給學(xué)生布置習(xí)題時(shí)應(yīng)遵循循序漸進(jìn)、由淺入深的原則．

圖4

例1.小明利用教師提供的器材,組裝了如圖4所示的電路,他利用該電路測量圖中小燈泡的額定功率,已知小燈泡的額定電壓為U額,R0為阻值已知的定值電阻．具體步驟如下:① 閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2接至觸點(diǎn)2;② 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,直到電壓表示數(shù)等于U額為止;③ 將開關(guān)由觸點(diǎn)2處調(diào)至觸點(diǎn)1處,電壓表示數(shù)變?yōu)閁．請寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式．

分析:本題將每一步操作通過文字告訴了學(xué)生,要求學(xué)生寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式,在這個(gè)過程中,學(xué)生需要從題目中找到已知燈泡的額定電壓,根據(jù)原理公式P額=U額I額判斷出還需要找出燈泡的額定電流,并通過題中第③步的實(shí)驗(yàn)操作及測量結(jié)果得出其額定電流的表達(dá)式,最后得出結(jié)果．教師在講解著這種習(xí)題時(shí),要求學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理思考為了測出小燈泡的額定功率已經(jīng)知道了什么條件,還需要得出什么條件以及題中每一步實(shí)驗(yàn)操作的目的是什么;要讓學(xué)生明白每一步操作測出的物理量都是要圍繞實(shí)驗(yàn)原理公式中的物理量而進(jìn)行的．當(dāng)學(xué)生逐步適應(yīng)了這類試題后,就可以給學(xué)生嘗試類似于例2的題型．

例2.小明利用教師提供的器材,組裝了如圖4所示的電路,他利用該電路測量圖中小燈泡的額定功率,已知小燈泡的額定電壓為U額,R0為阻值已知的定值電阻．具體步驟如下:① 閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2接至觸點(diǎn)________(選填“1”或“2”);② 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,直到________________;③ 再將____________,此時(shí),電壓表示數(shù)變?yōu)閁．請寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式為________．

分析:可以看出,例2僅僅是將例1中的每一步實(shí)驗(yàn)操作改為填空題的形式．但是,這種要求已經(jīng)開始高于例1了,它要求學(xué)生結(jié)合題目的器材和條件自行確定實(shí)驗(yàn)原理公式,并且結(jié)合題意認(rèn)清每一步的操作是為了得到實(shí)驗(yàn)原理公式中的哪一個(gè)物理量,以及應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行操作,這樣才能填寫出每一步的操作和額定功率的表達(dá)式．在此基礎(chǔ)上,隨著學(xué)生的能力和對知識(shí)掌握的逐漸加強(qiáng),最后就可以讓學(xué)生面對案例第(2)問這類的題型了．

(2) 通過變式化習(xí)題訓(xùn)練思維的多樣化.

很多教師在講解習(xí)題時(shí),往往題目講完就結(jié)束了,而沒有相應(yīng)跟進(jìn)的變式訓(xùn)練,導(dǎo)致學(xué)生對剛剛學(xué)習(xí)的思維方法不能有效的內(nèi)化．而要學(xué)生能夠盡可能通過較少的題量掌握某一類題目的解題思維方法就需要教師及時(shí)跟進(jìn)相應(yīng)的變式訓(xùn)練．教師在講解完習(xí)題,并完成了解題思路歸納之后對原題的條件、背景進(jìn)行相應(yīng)的改變,讓學(xué)生在不同的條件或題目情境下嘗試運(yùn)用原題中的思路方法,以便于更好地將其掌握．比如在案例第(2)問基礎(chǔ)上改編為例3、例4．

例3.小燈泡L2上標(biāo)有“2.5 V”的字樣,小華利用圖1丙所示的電路測出了小燈泡L2的額定功率,請?jiān)谔摼€框內(nèi)補(bǔ)上小燈泡、電壓表和定值電阻R(阻值已知)這3個(gè)元件的符號(hào),使電路完整,實(shí)驗(yàn)操作方便,并簡述實(shí)驗(yàn)操作步驟和L2的額定功率表達(dá)式．

例4.在案例的第(2)問中,將原題的電壓表更換為電流表,將圖1丙電路更換為圖5的電路,增加一個(gè)開關(guān)S2,其他條件不變．要求學(xué)生在圖5虛線框中填上相應(yīng)的電路原件,應(yīng)用該電路測量L2的額定功率,并簡述操作步驟和額定功率的表達(dá)式．

分析:該題已經(jīng)知道L2的額定電流I額=0.5 A,如果以P額=U額I額作為實(shí)驗(yàn)原理公式還需要得到U額,由于R的阻值已知,若將R與L2并聯(lián),并且測出當(dāng)L2正常工作時(shí)通過R的電流,就可以計(jì)算出此時(shí)R兩端的電壓,即L2的額定電壓U額．因此,經(jīng)過嘗試可以得出圖6的連接方式．先斷開S1,閉合S、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,直到電流表的示數(shù)等于I額;再閉合S、S1,斷開S2,此時(shí)電流表的示數(shù)為I=IR+I額,U額=UR=IRR=(I-I額)R,則P額=(I-I額)RI額．

圖5 圖6

例5．將案例第(2)問中的定值電阻R更換成一個(gè)電阻箱,圖1丙更換為圖7所示的電路,“L2的額定電流為0.5 A”改為“L2的額定電壓U額=2.5 V”．要求學(xué)生在圖7中填入電壓表、L2、電阻箱這3個(gè)元件符號(hào),應(yīng)用該電路測量L2的額定功率,并簡述操作步驟和額定功率的表達(dá)式．

圖7 圖8

從這幾個(gè)變式例題來看,雖然操作步驟、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)電路和器材均有所不同,但是,在分析過程中都按照思維過程的邏輯構(gòu)架來實(shí)現(xiàn)的．讓學(xué)生經(jīng)歷了這幾樣變式練習(xí)之后,更有利于將這一思維過程進(jìn)行內(nèi)化,同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性．

綜上所述,在教學(xué)實(shí)踐過程中,不能只是就中考問題的解決來進(jìn)行相關(guān)的教學(xué),而應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程關(guān)注思維過程,通過教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施來激活學(xué)生的思維活動(dòng),從而提升學(xué)生的思維水平和能力．