促进学习真正发生的初中物理教学策略探讨——以“变阻器”教学为例

张锡群

(江苏省南通市海门区海南中学，江苏 南通 226100)

促进学习真正发生的物理教学旨在将“学会学习”与“学会教学”结合起来，在追寻物理教学过程合目的性和合规律性的基础上，创设物理观念赖以形成的科学探究和科学思维过程，促进学生在物理观念的应用与反思中自然养成科学态度与责任，提升学生的物理学科核心素养。本文以苏科版“变阻器”的教学为例，从课题引入、“铅笔芯”实验、变阻器建构和使用等教学环节，探讨促进学生学习真正发生的教学策略。

1 任务驱动，问题引领

调光灯是苏科版教材“变阻器”一节的主线，“变阻器”要解决的是连续改变灯泡亮度的问题。在课题引入时，运用调光灯创设情景，通过问题引导学生提出猜想：调光灯亮度变化的原因是什么？是变阻器改变了电路中的电流吗？现代调光灯的内部电路较为复杂，其基本原理是通过改变电路的导通和断路时间比来改变有效电压，从而改变电路中的电流。学生通过“电阻”的学习只有改变灯泡亮度的两条经验，即改变电源的电压和改变电路中的电阻，而没有“亮度连续变化”原因猜想的经验基础。

“变阻器”课题引入的关键在于“连续”二字，是学习得以真正发生的立足点，因此让学生尝试解决亮度的“连续”变化问题就成为课题引入的关键。课题引入的教学流程如图1所示，首先展示生活中的调光灯并改变亮度，学生在观察的基础上利用身边的器材模拟调光现象，由于在“电阻”的学习中他们知道改变灯泡亮度的两种办法，改变电池的数目无法连续改变亮度，那么只有改变电路中的电阻，教师追问：改变影响电阻的哪一个因素才能连续改变灯泡的亮度呢？学生容易猜想出改变电阻长度能实现这一目标。

图1

课题引入抓住灯泡亮度“连续”变化这一核心，学生在任务驱动下动手做，发现改变电池的节数无法实现，进而提出改变电路中的电阻。在选择改变影响电阻大小的哪一个因素方面，仍然抓住亮度“连续”变化的任务目标，从而让学生自主认识到要改变电阻的长度。

2 自主实验，巧隐关键

苏科版教材中“铅笔芯”实验旨在让学生检验改变接入电路的铅笔芯长度是否可以连续改变电流。教材“议一议”如图2所示，其编写意图是从操作到现象，再由现象溯及原因，其中“接入电路中的铅笔芯长度”是直接提供给学生，还是让学生在现象观察基础上通过反思、实验操作而获得？在含滑动变阻器的电路分析中，判断变阻器接入电路部分电阻丝的长度是关键，因此在“议一议”环节，我们认为需要隐藏“接入电路中的铅笔芯长度”，让学生通过反思去发现。

图2

笔者设计了“铅笔芯”实验数据记录表1，隐藏了“接入电路中的铅笔芯长度”，移动M端是实验操作，电流表的示数和灯的亮度是实验现象，电路中的电阻变化是根据现象进行逻辑推理的结果。

表1

“铅笔芯”的教学流程如图3所示，实验本身并不难做，学生能够观察到小灯泡亮度的连续变化，关键在于引导学生分析原因，反思电阻改变的操作。

图3

在反思环节，要让学生从基于实验操作和现象，意识到“接入电路中电阻的长度发生变化”导致了小灯泡亮度发生变化，课堂教学结构如图4所示。

在该教学结构中，(1)问是探查学生关于电阻变化的推断理由，学生根据习得的电阻相关知识可以作出回答；(2)、(3)和(4)问层层递进，让学生建立实验操作与电阻变化之间的关系，从改变电阻到改变铅笔芯的长度，再到改变铅笔芯长度的方式；(5)问让学生既自主建构了接入电阻的概念，又能理解接入电阻是哪个部分，为探究变阻器的工作原理奠定基础。

图4

“铅笔芯”实验紧密围绕“接入电路中的铅笔芯长度”，在实验设计时引导学生思考铅笔芯与小灯泡的连接方式、铅笔芯长度的改变方式，在此基础上学生自主进行实验。改进后的实验记录表呈现了实验现象的记录和反思，学生能够从“电阻”的学习中推理出灯泡亮暗和电阻大小的关系。在讨论环节，利用问题串，让现象、推理和实验操作有效衔接，使学生认识到：接入电路中的铅笔芯长度的变化引起了电阻变化，从而引起小灯泡的亮度发生变化。

3 改进“毛胚”，质疑创新

苏科版教材在“铅笔芯”实验的基础上直接指出：科技人员根据其原理发明了滑动变阻器，如果我们的教学也如此实施，那么就忽略了这发明过程所体现的培养学生质疑创新能力的教育价值。“铅笔芯”是变阻器的“毛胚”，引导学生对“毛胚”进行评价与反思，促进其认识不断深化，从而建构滑动变阻器的结构。

为了激发学生学习的内在动机，提升学生的质疑创新能力，笔者在教学过程中充分利用“铅笔芯”实验情境，引导学生从该实验的评价入手，自主发现并解决问题，在不断改进的过程中优化并完善，从而理解滑动变阻器的构造。

在滑动变阻器结构的教学中所设置的主问题和子问题集如图5所示，在教学过程中凸显学生的主体地位，渗透STEM教育理念，首先教师提出主问题，学生基于“铅笔芯”实验情境，在反思铅笔芯的缺陷过程中产生“无法大范围改变灯泡亮度”的认识，从而形成诸如“易断”“占空间”和选择不同导电性能材料等一系列问题，在尝试解决的过程中不断改进、优化变阻器的“毛胚”，在深刻理解变阻器构造的基础上画出结构示意图。

图5

4 数据分类，归纳逆推

在“学习使用滑动变阻器”环节，以下问题值得我们探讨：(1) 滑动变阻器的电路符号是在观察其结构时给出，还是在学生掌握其变阻原理的基础上给出？(2) 在实验验证中仅将实验数据与理论探究的结果进行比对，是否弱化了基于实验数据的分析与论证能力的培养？学生若先知道滑动变阻器的电路符号，后继的探究就没有意义，只要根据符号就能推理出其工作原理、正确的连接方式。在实验探究中概括、总结出原理，进而探索其功能，这种学习方式符合初中生的认知特点。学生实验不仅在于操作，还有对数据的分析与论证，可促进学生科学思维能力的发展。

笔者采用“实验探究”的教学方法，其教学流程如图6所示。学生在观察滑动变阻器的基础上了解到它有4个接线柱，从而提出问题：可能有几种接法？滑动变阻器与小灯泡是串联，还是并联？每种接法是否都能改变电路中的电流？学生根据教材图14-7连接电路，在实验过程中将观察到的现象记录在教材对应的表格中。

图6

对实验数据的处理不仅是掌握滑动变阻器正确用法的关键，还可以培养学生的证据意识和论证能力，能够有效提升学生的物理学科核心素养。在学生收集好实验数据并比对各组数据后，笔者利用问题串，引导学生对使用滑动变阻器的数据进行分析与反思(图7)。

图7

在“学习使用滑动变阻器”的实验中紧抓“用”，学生在“用”的过程中收集、分类、归纳、分析数据，从数据中逆推“用”的操作规程，在此过程中学生的科学思维能力能得到很好的锤炼，不仅能发现下接线柱与滑片之间电阻丝的电阻是有效接入电阻，还能分析在滑动变阻器中的电流流向，自主建立建构滑动变阻器的电路符号，提出保障电路安全的操作注意事项。

5 结语

物理观念在物理教学中最容易体现，隐匿在物理观念背后的科学探究和科学思维是物理观念赖以形成的基础与条件，富含物理观念应用的策略与方法，是学生学习得以真正发生的关键。在“变阻器”教学中，笔者紧抓科学探究和科学思维，在反思中建构物理观念，学会滑动变阻器的使用方法。 经由“变阻器”的教学，笔者意识到要让物理学习真正发生，必须从学生学习的视角建构教学序列，让学生成为建构、应用物理观念的主体；必须深刻领会教材编写的意图，抓住教材的核心和关键；必须从物理学科核心素养的视角解构教材序列，学会隐藏关键点，为建构教学序列服务。