基于学习进阶理论的电功率复习教学探讨

沈 陈

(江苏省昆山市娄江实验学校，江苏 昆山 215300)

1 问题的提出

一些初中物理教师在课堂中更关注知识的教学，而忽视学生思维能力的提升。2005年美国国家研究理事会NRC提出：学习进阶是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定性描述，在一个适当时间跨度下，学生学习和探究某一重要知识或实践领域时，其思维会逐步进阶，强调在学习、探究的过程中应当促进学生的思维发展。现以“电功率”复习课为例，探讨基于学习进阶理论的教学设计与实施。

2 教学分析

2.1 “电功率”的地位与作用

从知识层面上看，“电功率”是从能量的角度来探讨电路中的规律，它能够将电路的连接(串联与并联)、电阻、电流、电压以及欧姆定律、电功等知识点联系起来。从思维层面上看，“电功率”运用到的思维方法比较多，如部分类比与比较、假设与反证等。这些思维方法无论是在知识建构过程中，还是在知识的运用过程中都有充分的体现。所以，借助“电功率”的复习可以将知识与思维比较好地融入进阶式教学过程。

2.2 学情分析

对于“电功率”这个单一概念，学生还是比较好理解的，但是一旦将“电功率”与其他相关知识点结合起来，或者与实际问题相联系时，学生就感觉到困难。这不仅反映了学生的知识迁移能力弱的问题，也反映了在平时的教学中，教师只重视知识教学而不关注思维活动，造成相应的学习困难。笔者认为在学习了电功、电功率两节新课后，再安排一节“电功率”复习课是对上述教学的有益补充。

3 教学设计与实施

3.1 进阶起点

学生是带着已有的知识、经验进入物理课堂的，在复习课前已经具备了以下知识和能力：(1) 能够分析简单的串并联电路及其特点；(2) 能应用欧姆定律解决简单的问题；(3) 能使用电表；(4) 会进行电功和电功率的计算；(5) 知道实际电功率和额定电功率的概念；(6) 具有一定的分析、推理能力。

3.2 进阶目标

根据义务教育物理课程标准中的要求以及学生的实际情况，预设以下学习进阶目标：(1) 结合实例理解电功和电功率，知道用电器的额定功率和实际功率；(2) 通过实验测出小灯泡的实际电功率；(3) 能够运用所学知识解决实验中遇到的问题；(4) 培养学生分析、解释的能力和知识应用的能力。

3.3 教学实施

笔者以学习进阶理论为指导，在“电功率”复习课中设计了3个台阶、7个进阶性问题，一步一步地引导学生达成学习目标，促进其思维发展。教师在设计教学时为了激发学生的学习兴趣，可以将问题进行拟人化处理，以故事的形式呈现，引起学生的共鸣。

进阶一：“站一站，摘果子”，巩固基础知识

问题1：我是一只灯泡，刚被制作出来就被印上了“PZ220V 100W”的标记，根据这些你知道我有哪些特点吗？

问题1旨在让学生巩固额定电压和额定功率的相关知识，回顾电功、电功率的计算方法。这种教学设计回避了直接复习知识点的生硬教学方式，创设故事情节，知识的讲解犹如听故事一般，引起学生的共鸣，放松学生的紧张情绪，巩固所学知识。

进阶二：“踮一掂，采果子”，形成知识架构

问题2：被印上标记的我，在出产之前还需要进行严格的检验。检验员将我加上220V电压，用一只电能表为我测量，经过一个小时电能表表盘转了300r，请同学们判断一下我的实际功率，我合格了吗？

问题3：如果把我接到110V的电路中，我的功率还是100W吗？如果不是，那我的实际功率是多少？

问题4：如果检验员想要将我加上380V电压，你会制止他吗？你怎么说服他。如果检验的电路只提供380V的电压，需要串联还是并联一个电阻呢?

上述3个问题将电能表、简单串并联电路的特点、欧姆定律等相关知识与电功率的计算、测量相结合，从而把零碎的知识点整合在以“电功率”为主线的框架内，提升学生的思维能力，从而形成应对复杂实际问题的知识和思维基础。教师在教学过程中，对问题4可以运用小组讨论的方式，引导学生分析、推理、陈述，让学生自主提出科学的解释。

进阶三：“跳一跳，抓果子”，提升思维能力

问题5：和额定电压为220V的家用灯泡兄弟不同，作为一只实验室中的小灯泡，我的额定电压只有3.8V。经过长时间的使用，印在我身上的标记慢慢被磨损了，无法看清额定功率是多少，请大家思考，运用什么办法能够知道我的额定功率？

问题6：天有不测风云，如果没有电流表，只有一个电压表再加一个已知电阻R0，又该如何测出我的额定功率？请同学们讨论、交流，设计实验电路图，并简述实验过程。

问题7：造化弄人，若只允许你连接一次电路，但增加了一个单刀双掷开关，你们能否测出我的额定功率？请通过讨论、交流，设计出实验电路图，并简述实验步骤，再动手测一测，看看我的额定功率究竟是多少？

通过进阶三的3个问题，引导学生思考测定小灯泡额定功率的方法。问题5利用伏安法测小灯泡的功率，这是学生所熟知的。问题6则加大难度，只提供电压表，而不提供电流表，使学生产生思维冲突，不能按照原来的方法测量，必须寻求新的途径解决问题。根据欧姆定律、串联电路中电流处处相等的特点，通过教师引导、学生小组讨论交流的方式找到解决实际问题的方法。问题7的设置更贴近实际生活，因此对于学生来说，问题变得更加复杂。在实际生活中，一般不能拆解电路进行测量，而是利用单刀双掷开关来解决问题。因此需要同学们了解单刀双掷开关的使用，进而设计出电路，并且能够将这个复杂的电路连接出来，理论联系实际，让学生体会到物理知识能够真正应用到生活中，解决实际问题。

3.4 思维进阶

3.4.1 思维监控

在学习进阶的过程中，不仅是知识的进阶，更是思维的进阶。因此在从一个进阶进入下一个进阶时，应当对学生的思维进行监控，引导学生反思、总结和评价，提升思维能力。

例如在讲解问题6之后，可以让学生进行总结、反思，引导同学们回顾自己的思维过程。

师：在刚才的问题6中，同学们是如何思考、得出最终方案的？

生：根据电功率的计算式可知需要测出电压和电流，电压可用电压表测量，但电流却没有电流表进行测量。虽然没有电流表，但是却多了一个已知阻值的定值电阻。而利用电压和电阻，根据欧姆定律可以计算电流。如果流过定值电阻的电流与小灯泡的电流相同，不就可以用定值电阻的电流来代替小灯泡的电流了吗？

师：那么在什么情况下小灯泡的电流会与定值电阻的电流相等呢？

生：当小灯泡与定值电阻串联时。

师：在上述思考过程中，你用了什么思维方法？

生：逆向思维的方法。

通过让学生进行总结、反思，能够更好将知识转化为能力，提升学生的核心素养。

3.4.2 进阶迁移

问题6、7考虑的是缺少电流表的情况，学生自然而然会思考：如缺少电压表，该如何测量？因此在这个进阶迁移环节中，可以再提出问题。

问题8：如果缺少电压表，但有已知阻值的定值电阻，该如何测量我的额定功率?若实验只允许接一次电路，但是提供了单刀双掷开关，又应如何设计实验？请通过讨论、交流，设计出实验电路图，并简述实验步骤，再动手测一测，看看我的额定功率究竟是多少？

情境作了较小的变化，学生的思维活动就会更深入，产生知识的迁移，运用刚学过的思维方法来解决变化的问题，提升学生迁移应用的能力。

4 结语

本节复习课是学生在学习了电功和电功率两节内容后，安排的一节复习课，意在将学生零碎的电学知识整合起来，构建电学知识结构。本节课以第一人称创设了一个以小灯泡为主线的故事情境，通过问题解决的方式逐阶推进，帮助学生串起电学知识。但在实际教学中发现，学生对测量小灯泡额定功率的掌握还存在一定问题，如认为只要测出小灯泡的电压和电流，利用电功率公式就可以计算出电功率。利用这种方法测出的是实际功率，而不是额定功率。因此要在课堂中再次明确额定功率的定义以及在电路中加入滑动变阻器的必要性。

依据学习进阶理论，对电功率复习课实施进阶式课堂教学，使学生在课堂中不仅是知识得到进阶，科学思维能力也得到提升。同时将课堂中所学知识和科学思维方法应用到实际问题解决中，践行“从生活走进物理，由物理走向社会”的课程理念。