基于真實情境的初中科學進階復(fù)習研究

徐佳妮

[摘 要]在復(fù)習中實現(xiàn)學生學科思維的進階發(fā)展是很重要的。文章以電磁繼電器的復(fù)習教學為例，分析在關(guān)注知識邏輯順序的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學生在真實情境下實現(xiàn)學科思維的進階發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]真實情境;進階復(fù)習; 電磁繼電器

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）17-0082-03

素養(yǎng)時代下，選拔性的中考依然存在，如何復(fù)習一直是一個重點問題?！皽毓手隆笔菑?fù)習的終極目標，為了實現(xiàn)這個目標，“回顧與整理”“溝通與生長”承載著獨特的進階功能。常見的教學側(cè)重于知識的“回顧與整理”，屬于“溫故”;而對科學核心素養(yǎng)的“溝通與生長”，屬于“知新”。學生被動“溫故”，知不足而后能彌補，是復(fù)習課的“肌體”發(fā)育;學生自主“知新”，溝通核心概念之間的關(guān)聯(lián)，直面真實問題情境，提升科學素養(yǎng)，是復(fù)習課的“靈魂”發(fā)育。兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展，在具體操作中存在諸多問題。對核心概念能夠前后溝通，提升學生科學素養(yǎng)，是復(fù)習課的魂魄。如何讓復(fù)習課身神共體，富有成效，是我們教師一直所追求的?，F(xiàn)以電磁繼電器的復(fù)習教學為例，探討在復(fù)習課中如何讓學生在真實情境下實現(xiàn)問題解決，從而促使學生在復(fù)習知識的同時實現(xiàn)思維的進階發(fā)展。

一、電磁繼電器復(fù)習的困惑

對于復(fù)習，學生認為：（1）復(fù)習課等于練習課，因為缺乏“自主”——復(fù)習形式以練習為主，教師怎么安排就怎么復(fù)習;（2）復(fù)習課等于無趣課，因為缺乏“思維”——復(fù)習內(nèi)容以解題為主，難以養(yǎng)成從核心概念出發(fā)的思考習慣;（3）復(fù)習課等于低效課，因為缺乏“方法”——復(fù)習方法以熟能生巧為主，難以從重復(fù)中解脫出來。具體到電磁繼電器的復(fù)習，我們分析有以下問題：

1.學生的認知困難。電磁繼電器的原理比較抽象，一味地講解式復(fù)習，容易使學生對知識學習產(chǎn)生疲倦感，導(dǎo)致復(fù)習效果不佳。

2.課堂上的困境。電磁繼電器是電和磁專題復(fù)習中的內(nèi)容，為了節(jié)約時間，教師常以圖為載體、以語言為媒介進行講解，很少讓學生通過實際操作來體會其中的工作原理，這導(dǎo)致會的學生聽得懂，不會的學生還是沒有理解。

3.知識的邏輯順序與學生求知欲的矛盾。為了體現(xiàn)嚴謹?shù)闹R邏輯體系，有序地呈現(xiàn)出知識，教師在復(fù)習時往往會依據(jù)知識本身的發(fā)展順序和內(nèi)在聯(lián)系進行編排。如在電磁繼電器的復(fù)習中，先復(fù)習磁場、電與磁的關(guān)系及電磁鐵的優(yōu)點，再復(fù)習電磁繼電器。而學生更好奇生活現(xiàn)象或事物中所蘊含的科學知識，比方說手電筒的亮暗調(diào)節(jié)原理、紅綠燈轉(zhuǎn)換的原理、警報器的工作原理等。這些經(jīng)常出現(xiàn)在身邊的高科技是多么的迷人，學生多想知道其背后的秘密啊！每一個儀器的發(fā)明，都是人們在現(xiàn)實中遇到了問題，從而開始尋找途徑去解決，這才是內(nèi)驅(qū)力。而教師的復(fù)習設(shè)計往往著重于知識的邏輯，而忽略學生本身的認知需要和發(fā)展路徑，這就是矛盾所在。

二、教學設(shè)計與實踐過程

1.從中考試題分析教學改進。縱觀近年浙江各地市的中考卷，涉及電磁繼電器的電路占據(jù)了很大一部分，一些試題對于電磁繼電器的考查不再局限于基本構(gòu)造的簡單認知，而是要求對工作原理有深入的理解與應(yīng)用，特別是在真實情境中實現(xiàn)元件的替換。如2019年紹興卷第13題：如圖1所示，小敏設(shè)計的汽車尾氣中CO排放量的檢測電路，當CO濃度高于某一設(shè)定值時，電鈴發(fā)聲報警，圖1中氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度的增大而減小。下列說法正確的是（）。

A.電鈴應(yīng)接在A和C之間

B.當CO濃度升高，電磁鐵磁性減弱

C.用久后，電源電壓U1會減小，報警時CO最小濃度比設(shè)定值高

D.為使該檢測電路在CO濃度更低時報警，可將R2的滑片向下移

此題要求學生能夠充分理解電磁繼電器的工作原理及各部分構(gòu)造的作用，為此，學生需要有一定的思維進階的能力。因此，對于這部分內(nèi)容的復(fù)習，教師不應(yīng)再執(zhí)著于基本的元件認知復(fù)習，應(yīng)讓學生學會發(fā)散思維，從真實情境中理解電磁繼電器各部分構(gòu)造的好處及替換或加入元件的可能性，如上題中，理解氣敏電阻在控制電路所起的作用是解題的關(guān)鍵。

2.基于真實情境的教學設(shè)計思路?；趯碱}的分析，我們在復(fù)習時可以創(chuàng)設(shè)生活中常見的手電筒的亮暗調(diào)節(jié)、紅綠燈主導(dǎo)交通、警報器發(fā)出警報等真實情境，然后設(shè)問：如何實現(xiàn)兩種不同亮度燈的瞬時轉(zhuǎn)換？（過渡到紅綠燈的轉(zhuǎn)換設(shè)計）如何實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換？（過渡到電磁繼電器的使用）如何自動遠程控制各種警報器？電磁繼電器所在電路中的哪些部位被替代才能發(fā)出警報？這樣在情境的自然銜接下，利用啟發(fā)式問題鏈實現(xiàn)了學生的思維進階。

（1）真實情境引發(fā)探究欲望

課前，讓學生組裝一個有兩種亮度的手電筒，并畫出其結(jié)構(gòu)的電路圖，說出亮度改變的原因。通過觀察，學生很容易畫出如圖2的電路圖，并且知道是單刀雙擲開關(guān)所起的作用，通過撥動開關(guān)就可以改變亮度。在生活中有很多時候我們需要不同的亮度進行照明，此時可進一步啟發(fā)學生思考：“如果這兩個燈泡發(fā)光的顏色也是不一樣的，比方說一個是紅色，一個是綠色，你又想到了什么？這和生活中的什么很相似呢？”“紅綠燈、警報器、手術(shù)室外的指示燈等”，學生很快聯(lián)想到很多實例。“很好，看來這個電路可以模擬很多現(xiàn)象?！逼鋵嵁嬰娐穲D就是在建立模型，這是很重要的一種科學方法。

（2）暴露真實問題

教師提供給學生紅色二極管與綠色二極管讓學生模擬紅綠燈（如圖3），接著分析實物圖的正確性，學生要判斷圖3中的正誤是不容易的，對此教師簡單復(fù)習了電路的基礎(chǔ)知識，學生興趣濃厚，通過動手實踐，他們發(fā)現(xiàn)了必須手動操作才能實現(xiàn)紅綠燈的轉(zhuǎn)換。

進一步設(shè)疑：“你覺得這個電路和實際的紅綠燈工作方式一樣嗎？”“有點不一樣，紅綠燈是自動切換的，不需要按開關(guān)。就算要按，也不是在路邊按，而是在工作人員的辦公室里按?！庇袑W生說。此時教師順勢指出：“說得好，單刀雙擲開關(guān)已經(jīng)很厲害了，但是有沒有更厲害的可以遠距離控制的自動開關(guān)呢？”這樣，學生很容易想到由電磁鐵控制的自動開關(guān)可以實現(xiàn)這個功能。

（3）實踐操作謀改進

學生在“課堂活動單”上通過畫電磁繼電器來實現(xiàn)紅綠燈的轉(zhuǎn)換，隨后在班級交流中完善電路圖，最終結(jié)果如圖4。

之后，再提供給學生一個電磁繼電器，讓學生將其接在原來的電路中，從而感受電磁繼電器的功能。在實驗操作中，師生共同修正圖4乙中電路連接的問題。問題解決后，當看到自己改進的產(chǎn)品時，學生的熱情異常高漲。

此時，再一次啟發(fā)：“剛才還有同學說可以模擬警報器，哪些情況需要警報器呢？”“發(fā)生水災(zāi)、火災(zāi)、臺風、地震等時需要?！庇袑W生大聲說。“也就是說水位高低控制警鈴響，那么水位監(jiān)測的位置應(yīng)該在哪里呢？”學生思考討論后得出如圖5甲的電路圖，將控制電路的開關(guān)替換成水位，完成水位警報器。這時有學生恍然大悟：“那么溫度警報器就是在控制電路的開關(guān)處放溫度計。”大家都很興奮，接著筆者提供燒杯、水和觸頭，讓學生繼續(xù)制作水位警報器（如圖5乙）。

（4）實現(xiàn)思維的溝通生長

接著開展小組活動：利用電磁繼電器設(shè)計各類警報器。先規(guī)劃項目組，比如溫控組、壓控組、自然災(zāi)害預(yù)警組等。活動重點：讓學生討論思考應(yīng)該替換原始電路中的哪個元件從而實現(xiàn)最后的報警效果。項目合作讓學生更有團隊意識。然后讓學生來畫，讓學生來說。通過組與組之間的交流與評價，我們可以發(fā)現(xiàn)很多精彩的意外。最后全班一起總結(jié)部分知識（如表1），感受知識獲得的快樂。

1.滑動變阻器

熱敏電阻 恒溫箱、飲水機、空調(diào)、電飯煲、熱水壺、溫控開關(guān)等 壓敏電阻 電梯、車位顯示器、收費站的地磅秤等 光敏電阻、氣敏電阻 路燈自動開關(guān)、氣體檢測電路等 2.控制電路的開關(guān) 溫度計 火災(zāi)預(yù)警器、恒溫孵化器等 一長一短的金屬觸頭 水位警報器等 3.電源 風力發(fā)電機 臺風預(yù)警器等 4.綜合 各類傳感器 溫度、壓強、壓力、濃度等方面的 ]

3.從測量標準監(jiān)測學習評價。為了能更好地落實科學核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標，使課堂評價趨于多樣化，在產(chǎn)品制作過程中，以師生、生生互評為主的成果性評價量表為載體，衡量學生在合作、設(shè)計、操作等方面的能力發(fā)展。例如，如圖7甲為熱敏電阻的[R-t]圖像，圖7乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150歐，當線圈中電流大于或等于28毫安時，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6伏，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。

（1）從圖7甲中可得50 ℃時熱敏電阻的阻值為 ? ? ? ? ? ? ?歐。

（2）恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端還是C、D端？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（3）若恒溫箱內(nèi)的溫度達到100 ℃時，恒溫箱的加熱器是否處于工作狀態(tài)？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（4）若在原控制電路中，串聯(lián)接入一個可變電阻，當該電阻增大時，所控制的恒溫箱內(nèi)的最高溫度將 ? ? ? ? ? ? ? ?（選填“變大”“不變”或“變小”）。

此題涉及表1中的第一類型（熱敏電阻），通過檢測，學生解題的準確率大幅度提高。

三、基于真實情境的復(fù)習教學反思

1.在動手操作的情境中激發(fā)求知欲望。初中科學知識，容易在生活中找到原型或者熟悉的情境，學生復(fù)習的開始已經(jīng)有了一定程度的知識積累，如果以合適的方式給予激活，可以作為本節(jié)課學習的良好起點。比如在本節(jié)課中，以手電筒、紅綠燈等學生熟悉的生活原型，激發(fā)學生的求知與展示欲望。

2.在思維沖突的情境中實現(xiàn)認知進階?！皽毓省钡姆椒ㄓ泻芏啵凇盎仡櫯c整理”中，是按照課本知識點的順序一個個講下來，還是幫助學生找到串聯(lián)知識點的那條線呢？從效果上來看，后者更加具有挑戰(zhàn)性，那么找到線后，從哪里開始拎起這條線，讓學生能夠想拎，愿意拎，思考著去拎，并且能拎得開心呢？這就需要我們教師思考了。學生往往喜歡去解決那些看上去“我可以”的問題。那么我們就從那里開始，然后再讓學生體會“原來我想得不全面”，引發(fā)思維沖突。比如在本節(jié)課中，先讓學生思考“如何瞬時改變燈的亮度”，學生很快想到利用滑動變阻器來改變電流。此時教師再強調(diào)是“瞬時改變”而不是“連續(xù)改變”。這樣一來，學生就能馬上發(fā)現(xiàn)自己的問題，進而去思考什么東西可以瞬時改變電流，最后想到了“單刀雙擲開關(guān)”。

“知新”，是一種“溝通與生長”，這是復(fù)習課的難點所在?！靶隆毕鄬τ凇肮省?，這個“故”可能是似曾相識的學過的知識，也可能是遺忘了的知識?！靶隆辈皇菦]學過的知識，而是盡可能在自己已有的知識之間建立新的聯(lián)系，促進新的理解。每個學生的“新”與“故”的情況都不一樣，所以教師很難把握教學的高度。教師應(yīng)該心中有數(shù)，了解學生的情況，才能在備課中有的放矢。將知識的提升化解為階梯式的，讓不同層級的學生都從同一層級開始，快的帶動慢的，慢的在教師的幫助下緊跟，最后一起登上最高處。對于基礎(chǔ)好的學生，可以發(fā)展其他方面的能力，比如在本節(jié)課中，我們還出示了恒溫箱電路的關(guān)鍵部位（如圖8），期待以STEM產(chǎn)品為載體的制作式模型，可以引導(dǎo)相關(guān)知識掌握得好的學生在課后能不斷地發(fā)散思維并付諸實踐。

3.在舍得放手的情境中突破課堂困境。這里的“放手”，主要是指兩個方面：一是放開學生的手，讓學生在45分鐘的課堂里手腦并用，加強對知識的記憶和應(yīng)用，同時在其他方面大展身手。比如在上述課例中，學生不斷地改造電路，不斷地制作模型，在實踐中體會將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學融合的樂趣，在產(chǎn)品的不斷升級中，體會到發(fā)明創(chuàng)造的成就感。二是指放開教師的手。在知識與產(chǎn)品的升級過程中，教師不再是設(shè)計者和實踐者，更多的是旁觀者和主持者。另外還可以結(jié)合STEM理念，不斷整合復(fù)習內(nèi)容，以期達到讓學生在學習進階的基礎(chǔ)上獲得能力和素養(yǎng)的進一步發(fā)展。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 周建秋.促進科學探究核心概念建構(gòu)的“學習進階”[J].現(xiàn)代中小學教育，2016（6）：89-91.

[2]? 楊鳳娟.對美國K-12學段“STEM”教育的觀察與思考：從物理教學的視角闡釋[J].北京教育（普教），2013（7）：21-24.

（責任編輯 黃春香）