“以學(xué)定教”理念下的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)——以“電流和電路”為例

岳曉婷

（上海師范大學(xué)，上海 200234）

在傳統(tǒng)“以教定學(xué)”的教學(xué)模式中，課堂以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)的聽記.［1］新課程改革強(qiáng)調(diào)“以學(xué)定教”，即根據(jù)學(xué)生的身心規(guī)律和學(xué)習(xí)情況來確定教師的教育內(nèi)容和方式，重視教學(xué)過程中學(xué)生的自主知識建構(gòu)和有效學(xué)習(xí)活動(dòng).［2］在新課改“以學(xué)定教”的指導(dǎo)理念下，物理教學(xué)應(yīng)該在以學(xué)生為中心的前提下，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、建構(gòu)為手法、生成為目標(biāo)展開教學(xué).［3］本文分析的“電流和電路”是人教版9年級物理第15章第2節(jié)的內(nèi)容，［4］從現(xiàn)有教材來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程從電荷到電流再到閉合回路，符合電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，而電流在閉合回路中流動(dòng)這一科學(xué)上的因果關(guān)系，但卻不符合建構(gòu)主義提倡的從形象到抽象、從已知到未知的認(rèn)知發(fā)展和知識建構(gòu)過程.

1 整體教學(xué)思路

在“以學(xué)定教”理念的指導(dǎo)下，“電流和電路”這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程可以嘗試打破現(xiàn)有教材中科學(xué)上的因果關(guān)系，從學(xué)生生活中已知的電路認(rèn)識未知的電流、電荷，從形象的、看得見的電路變化理解抽象的、看不見的電荷定向移動(dòng)，也就是先學(xué)習(xí)第2節(jié)中的閉合回路，再學(xué)習(xí)電流，在此基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)第1節(jié)電荷.在該總體設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，參考美國華盛頓大學(xué)物理教育研究小組開發(fā)的“以學(xué)定教”類課程《探究物理》（英文：Physics by Inquiry）中“電路”一節(jié)的內(nèi)容，［5］對“電流和電路”這一節(jié)的教學(xué)過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì).如圖1所示“電流和電路”一節(jié)內(nèi)容主要涉及電流、電路圖和閉合回路3個(gè)知識點(diǎn)，其中閉合回路和電流這兩個(gè)主要知識點(diǎn)采用“以學(xué)定教”的方式，按照提出問題、探究實(shí)驗(yàn)、知識建構(gòu)和問題解決4個(gè)環(huán)節(jié)依次進(jìn)行；電路圖涉及的內(nèi)容較為簡單，以傳統(tǒng)講授法告訴學(xué)生電路中各個(gè)元件的圖形符號即可.

圖1 “電流和電路”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)思路

2 閉合回路部分的具體教學(xué)過程

2.1 提出問題，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)

設(shè)置疑問：實(shí)驗(yàn)臺上有一個(gè)小燈泡，一根導(dǎo)線和一節(jié)干電池.如何用這節(jié)電池和導(dǎo)線使小燈泡發(fā)光？

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置真實(shí)的物理情境，以學(xué)生熟悉的、生活中常見的小燈泡發(fā)光這一問題為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī).

2.2 動(dòng)手動(dòng)腦，探究實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用實(shí)驗(yàn)臺上的小燈泡、導(dǎo)線和干電池，將這3樣?xùn)|西用盡可能多的方式連接起來，畫出每種可能的連接方式，并將這些連接分成能使燈泡發(fā)光和不能使燈泡發(fā)光兩組.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖2所示，能使燈泡發(fā)光的電路連接方式有4種；不能使燈泡發(fā)光的電路連接方式有很多，可以歸納為2種.

圖2 小燈泡實(shí)驗(yàn)的電路連接方式

交流討論：引導(dǎo)學(xué)生觀察并討論能使燈泡發(fā)光的電路連接方式和不能使燈泡發(fā)光的電路連接方式有何不同？

設(shè)計(jì)意圖：以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手連接小燈泡、導(dǎo)線和電池，探究使燈泡發(fā)光的電路連接方式，形象化、具體化地認(rèn)識電路的各種連接方式.幫助學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦、探究實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)探索知識、發(fā)現(xiàn)知識.

2.3 總結(jié)實(shí)驗(yàn)，操作定義

教師引導(dǎo)：在上述實(shí)驗(yàn)中，我們使用一節(jié)干電池、一個(gè)小燈泡和一根導(dǎo)線連接成一個(gè)電路，使燈泡發(fā)光，這樣的電路叫做閉合回路.操作性定義是指能夠?qū)茖W(xué)術(shù)語進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和檢驗(yàn)的定義［9］.在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嘗試總結(jié)閉合回路的操作性定義.

總結(jié)歸納：在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出閉合回路的操作性定義為導(dǎo)線從電池的一極出發(fā)，經(jīng)過小燈泡，回到電池的另一極，構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)，即為閉合回路.

設(shè)計(jì)意圖：與教材中直接給出閉合回路中才有電流的灌輸式、記憶式定義方式不同，采用實(shí)驗(yàn)中能直接觀察到的形象具體、能夠操作、能夠?qū)嶒?yàn)的操作性定義方法，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，自行定義閉合回路，加深知識理解、建構(gòu)知識體系.

2.4 突破誤解，直擊重點(diǎn)

設(shè)置問題：如圖3所示的電路中，有學(xué)生認(rèn)為該電路中燈泡能夠發(fā)光，因?yàn)閷?dǎo)線從電池的一極出發(fā)經(jīng)過小燈泡回到了電池的另一極，這個(gè)電路是閉合回路.你怎么看？

啟發(fā)思考：如果有學(xué)生存在與上述學(xué)生相同的誤解，可通過如下師生對話，以一系列“問題串”啟發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生自行解決問題.

師：觀察圖3的連接方式和圖2中能使燈泡發(fā)光的連接方式有何不同？

圖3 小燈泡連接圖

生：圖2中只要燈泡發(fā)光，導(dǎo)線好像都形成了一個(gè)圈.

師：閉合回路在定義時(shí)除了強(qiáng)調(diào)導(dǎo)線從電池的一極出發(fā)經(jīng)過小燈泡回到電池的另一極，還要注意什么？

生：導(dǎo)線、小燈泡和導(dǎo)線連接后能形成一個(gè)閉合的環(huán)，也就是“閉合”回路.

總結(jié)歸納：導(dǎo)線從電池的一極出發(fā)，經(jīng)過小燈泡，但沒有回到電池的另一極，構(gòu)成斷路；導(dǎo)線從電池的一極出發(fā)，沒有經(jīng)過小燈泡，直接回到電池的另一極，構(gòu)成短路.

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生常見的誤解出發(fā)設(shè)置問題，以學(xué)定教.在討論時(shí)，通過逐步遞進(jìn)的問題啟發(fā)學(xué)生思考，結(jié)合探究實(shí)驗(yàn)，深刻理解“閉合”的含義，幫助學(xué)生透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看到科學(xué)本質(zhì)，既動(dòng)手又動(dòng)腦，深刻理解閉合回路的概念.

3 電流部分的具體教學(xué)過程

3.1 提出問題，探尋原因

設(shè)置疑問：將小燈泡、導(dǎo)線和電池連接成閉合回路，為何小燈泡會(huì)發(fā)光？閉合回路中發(fā)生了什么變化？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生探尋燈泡發(fā)光的原因，從客觀看到的燈泡發(fā)光猜測電路內(nèi)部可能發(fā)生的抽象變化.從已知到未知，從形象到抽象，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)其逐步發(fā)現(xiàn)新知識、探索新概念.

3.2 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觸摸感受

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：如圖4所示，用一根裸導(dǎo)線或大回形針連接電池的兩極.連接導(dǎo)線后，用手沿著導(dǎo)線，分別觸摸A、B、C3個(gè)點(diǎn).

圖4 裸導(dǎo)線的溫度感受

交流討論：讓學(xué)生通過觸摸感受A、B、C3個(gè)點(diǎn)的溫度，引導(dǎo)學(xué)生思考該現(xiàn)象對導(dǎo)線上的某一處正在發(fā)生的變化和另一處正在發(fā)生的變化間的關(guān)系有什么樣的暗示？

總結(jié)歸納：導(dǎo)線上A、B、C3個(gè)點(diǎn)的溫度大致相同，也就是說A、B、C3個(gè)點(diǎn)發(fā)生的變化相同，據(jù)此可以猜測可能有某種相同的物質(zhì)流過導(dǎo)線，引起了A、B、C3個(gè)點(diǎn)發(fā)生了相同的變化.

設(shè)計(jì)意圖：通過可以親自觸摸到裸導(dǎo)線的發(fā)熱，感受到閉合回路中正在發(fā)生的形象變化，將抽象的電流流動(dòng)轉(zhuǎn)化成形象可觀可感可觸摸的電路變化.

3.3 科學(xué)猜想，建構(gòu)新知

科學(xué)猜想：當(dāng)我們將裸導(dǎo)線或者燈泡接入電路中時(shí)，這些物體總會(huì)發(fā)生一些變化，如，導(dǎo)線摸起來會(huì)發(fā)熱，燈泡會(huì)發(fā)光.據(jù)此我們可以猜測有某一物質(zhì)在電路中流動(dòng)，導(dǎo)致了物體的變化.

總結(jié)歸納：閉合回路中有某種物質(zhì)在流動(dòng)，我們將這一流動(dòng)的物質(zhì)稱為電流.

設(shè)計(jì)意圖：與傳統(tǒng)教材中直接告訴學(xué)生電荷的定向移動(dòng)形成電流不同，讓學(xué)生親眼看到、親自觸摸到電路中發(fā)生的變化，進(jìn)而猜測這些變化是由電路中某種物質(zhì)的流動(dòng)導(dǎo)致.整個(gè)學(xué)習(xí)過程強(qiáng)調(diào)在具體化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上提出有理有據(jù)的科學(xué)猜想，進(jìn)行抽象化的概念定義和知識學(xué)習(xí).

3.4 解決問題，走出難點(diǎn)

設(shè)置問題：如圖5所示，有學(xué)生認(rèn)為電路中電流是單向流動(dòng)的.電流只從電池流向燈泡.因?yàn)殡姵乜梢允篃襞莅l(fā)光，但當(dāng)沒有電池時(shí)，燈泡并不會(huì)發(fā)光.也就是說，燈泡發(fā)光是因?yàn)殡姵叵驘襞葺斔土穗娏?你對此怎么看？

圖5 閉合回路中電流的流動(dòng)方式

啟發(fā)思考：如果學(xué)生不能明確解釋為何電路中的電流是環(huán)形流動(dòng)而非單向流動(dòng)，或者認(rèn)同電路中的電流為單向流動(dòng)，可嘗試通過如下師生對話，以一系列“問題串”啟發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生自行解決問題.

師：如果電路中電流是單向流動(dòng)的，那么下面那條導(dǎo)線還有用嗎？

生1：沒有.

師：我們連接好電路，將下面那根導(dǎo)線拆掉，你觀察現(xiàn)在燈泡還亮嗎？

生1：不亮了，所以它是有用的，應(yīng)該也有電流流過.

生2：但可能下面那條導(dǎo)線只是為了幫助構(gòu)成閉合回路，并沒有電流流過.

師：我們用將下面的導(dǎo)線替換成裸導(dǎo)線，你摸一下有什么感覺？

生2：熱熱的，我現(xiàn)在徹底相信這根導(dǎo)線有電流流過了.

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生常見的誤解出發(fā)設(shè)置問題，以學(xué)定教.通過層層深入的遞進(jìn)式提問啟發(fā)學(xué)生思考，結(jié)合形象化、可視化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行針對性的指導(dǎo)與反饋，幫助學(xué)生深刻理解而非記憶電流的環(huán)形流動(dòng)方式.

4 結(jié)語

新課程改革所提倡的“以學(xué)定教”，最根本的是要實(shí)現(xiàn)從以“教”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心，即從“教師將知識傳授給學(xué)生”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白寣W(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識”［6］.基于“以學(xué)定教”的理念，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以嘗試打破現(xiàn)有教材的束縛，改變知識本位的傳統(tǒng)思想，以學(xué)生為本、從學(xué)情出發(fā)，設(shè)計(jì)更符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和知識建構(gòu)規(guī)律的教學(xué)過程；激活知識、促進(jìn)思考，讓學(xué)生通過科學(xué)探究、自主學(xué)習(xí)，在教師的引導(dǎo)下提出科學(xué)猜想、理解科學(xué)概念、建構(gòu)科學(xué)模型.