在滑動(dòng)變阻器教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)

林曉

摘? ?要：從初中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，在滑動(dòng)變阻器儀器教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，利用課堂資源提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：滑動(dòng)變阻器;學(xué)科素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)探究

教學(xué)儀器的使用一般都有嚴(yán)格的規(guī)范，不宜在教學(xué)中讓學(xué)生直接進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，但儀器同時(shí)是一個(gè)成熟的工業(yè)產(chǎn)品，它身上不僅有學(xué)生需要掌握的學(xué)科原理、使用方法，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料使用也包含了許多能夠建立學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的元素。滑動(dòng)變阻器相對(duì)電表、天平等儀器更為皮實(shí)，而且結(jié)構(gòu)又是開放的，適合讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)?，F(xiàn)以“滑動(dòng)變阻器”的教學(xué)為例，從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)方面進(jìn)行闡述。

1? 由鉛筆芯引入滑動(dòng)變阻器

滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)及使用在初中儀器中算是較為復(fù)雜，直接讓學(xué)生進(jìn)行變阻器的認(rèn)識(shí)或進(jìn)行探究，學(xué)生會(huì)由于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)缺少而感到難度較大，教師可以在教學(xué)中設(shè)計(jì)“臺(tái)階”，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。本節(jié)課在引入環(huán)節(jié)使用了學(xué)生常用的2.0鉛筆芯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既可以拉近課堂與生活的距離，讓學(xué)生感受科學(xué)的真實(shí)性，又可以方便與已有的電阻知識(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)[ 1 ]。

首先讓學(xué)生猜想鉛筆芯能否導(dǎo)電，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。提供的器材有：2.0鉛筆芯（2B）、1.5V電池、小燈泡、開關(guān)各1個(gè)及帶導(dǎo)線夾導(dǎo)線若干。多數(shù)學(xué)生能設(shè)計(jì)圖1電路，通過觀察小燈泡發(fā)光表明鉛筆芯是導(dǎo)體。

進(jìn)一步讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使小燈泡的亮度發(fā)生變化，需要至少兩種方法。學(xué)生依據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)會(huì)通過改變導(dǎo)線夾的位置來改變鉛筆芯接入電路中的長度實(shí)現(xiàn)改變電阻。這雖然是教學(xué)中最希望看到的結(jié)果，但教學(xué)也希望培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，培養(yǎng)發(fā)散性思維，教師這時(shí)可以讓學(xué)生分析其他改變電阻的方法，如：用酒精燈加熱鉛筆芯;用小刀將鉛筆芯刮細(xì)了;換上HB或B的鉛筆芯。教師可以講述在物質(zhì)匱乏的年代，實(shí)驗(yàn)中遇到誤差較大的電阻時(shí)，常常會(huì)用刀刮、銼刀挫這樣變通的做法。此處的教學(xué)看似偏離教學(xué)目標(biāo)，但滑動(dòng)變阻器本身就是對(duì)電阻知識(shí)的應(yīng)用，這種補(bǔ)充有助于完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力，適應(yīng)變化的能力，以及遇到困難挫折不屈的品格，在課堂上通過創(chuàng)設(shè)開放性思考得到了培養(yǎng)。

學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和討論，理解了如果在生活中需要設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)光電路，選擇改變電阻長度顯然是最合適的。

2? 滑動(dòng)變阻器構(gòu)造及使用

有了鉛筆芯實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，學(xué)生在思維中已經(jīng)形成了滑動(dòng)變阻器的雛形，此時(shí)進(jìn)階到實(shí)驗(yàn)用的滑動(dòng)變阻器還有一些距離，這段距離是交給學(xué)生探究還是教師講授呢？筆者選擇程度相等的班級(jí)做了同課異構(gòu)比較。

2.1? 教師主導(dǎo)

教師講授滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造，介紹各部分的設(shè)計(jì)意圖，好處是直擊重點(diǎn)。教師并將以往學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤也一一羅列，學(xué)生迅速將要點(diǎn)形成筆記，對(duì)師生而言，知識(shí)似乎落袋為安了。接下來的學(xué)生實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)教學(xué)成果的一個(gè)重要參考，教師讓學(xué)生利用滑動(dòng)變阻器設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)光電路，要求向右滑動(dòng)滑片使燈變亮。班級(jí)學(xué)生數(shù)48人分成24組，實(shí)驗(yàn)完成情況如表1。

表1 教師主導(dǎo)下的學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況

實(shí)驗(yàn)最后雖然各個(gè)小組均能完成，但也存在一些問題，有半數(shù)學(xué)生掌握較慢，并沒有實(shí)現(xiàn)預(yù)期的快速高效。實(shí)驗(yàn)中有兩組成績中等的學(xué)生甚至將導(dǎo)線夾與滑動(dòng)變阻器支架的一個(gè)腳連接，完全忽視了接線柱的存在，這表明滑動(dòng)變阻器在部分學(xué)生思維中仍然沒有完成認(rèn)知過程，詳細(xì)的筆記只是文字而已。

2.2? 學(xué)生為主

這節(jié)課的設(shè)計(jì)較為大膽，分三步：

（1）先讓學(xué)生觀察滑動(dòng)變阻器，猜想銘牌參數(shù)的意義，教師只提示它能像鉛筆芯一樣調(diào)節(jié)小燈泡的亮度，導(dǎo)線應(yīng)與接線柱相連，就讓學(xué)生使用滑動(dòng)變阻器設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)光電路。

（2）學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行對(duì)滑動(dòng)變阻器的討論：滑動(dòng)變阻器如何連接向右滑動(dòng)滑片時(shí)燈變亮;開關(guān)閉合前滑片位于什么位置合適;金屬桿、滑片、電阻絲用什么材料制作合適;電阻絲為什么要包上漆，如何與滑片連接，為什么要繞在瓷筒上？

（3）討論結(jié)束后學(xué)生畫滑動(dòng)變阻器示意圖和電路圖。

這種教學(xué)設(shè)計(jì)與第一種方案是相反的，先讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，再從實(shí)驗(yàn)中尋找物理規(guī)律，最后完成建模。實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在“做中學(xué)”，將儀器的認(rèn)識(shí)變成探究一個(gè)儀器的使用，在使用中體會(huì)一個(gè)成熟的儀器各部分的設(shè)計(jì)意圖，從而全面理解實(shí)驗(yàn)原理。

從學(xué)生實(shí)驗(yàn)和作圖練習(xí)完成情況看，沒有比第一種方案更好，但課堂學(xué)生情況相差很大。實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)組學(xué)生先是交換著觀察變阻器，討論如何使用，由于沒有教師演示，又擔(dān)心損壞儀器，小組成員互相征求對(duì)方意見，然后再動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。當(dāng)一個(gè)小組率先成功地讓小燈泡亮度發(fā)生變化時(shí)，小組成員激動(dòng)地享受成功的喜悅，落后的小組也從成功者處獲得了信心與動(dòng)力，更投入地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，個(gè)別較弱組成員忍不住去瞥了其它組，最后也完成實(shí)驗(yàn)，課堂探究氣氛活躍。

實(shí)驗(yàn)探究過程學(xué)生收獲了以下幾點(diǎn)：一是培養(yǎng)了勇于探索未知領(lǐng)域的精神，面對(duì)一個(gè)新的儀器，利用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)敢于動(dòng)手;二是鍛煉了觀察能力，信息提取與加工能力，在實(shí)驗(yàn)操作中逐漸理解儀器的原理并完成建模;三是提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，來自老師的信息量很少，獲取的信息更多來自同伴，甚至來自于別的小組，體會(huì)了合作可以讓個(gè)人更容易成功;四是收獲了實(shí)驗(yàn)探究成功后的喜悅，是一種與“講后再做”完全不同的喜悅，有利于培養(yǎng)學(xué)生研究物理的興趣;五是有利于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)和終生發(fā)展，如錢偉長先生所說：現(xiàn)在知識(shí)發(fā)展很快，永遠(yuǎn)也學(xué)不完，最好的辦法是不要老師講，由學(xué)生自己去學(xué)習(xí)，這就是培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

后期追蹤作業(yè)完成情況，兩種方案幾乎沒有區(qū)別，表明優(yōu)化課堂設(shè)計(jì)讓學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)并不會(huì)影響應(yīng)試成績，從培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的角度卻差別很大。

3? 教學(xué)反思

課前會(huì)有一些疑問，儀器沒有經(jīng)過教師講透，學(xué)生使用過程會(huì)不會(huì)損壞器材？課后清點(diǎn)儀器沒有損壞，學(xué)生對(duì)新儀器更多是在觀察中尋找規(guī)律，老師的放手給了學(xué)生探究的動(dòng)力，這對(duì)今后建立師生互信也會(huì)有促進(jìn)作用。

金屬桿與滑片材料是銅，外層電鍍了鉻防止銅氧化，提高耐磨性;滑片使用有彈性的銅確保接觸良好;電阻絲使用鎳鉻合金，阻值幾乎不受溫度影響;電阻絲繞成螺線管可以減小體積，做成漆包線可以彼此絕緣，使用前要滑動(dòng)幾次。這些問題雖然在課本并沒有提到，但對(duì)學(xué)生全面理解滑動(dòng)變阻器卻是不可缺少，學(xué)生也能從中體會(huì)工業(yè)設(shè)計(jì)的美，科學(xué)的美，而這些的看似非課本知識(shí)的內(nèi)容卻在潛移默化地滋養(yǎng)著學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.