思维场视角下促进学生科学思维进阶的实践研究①——以“电阻”教学为例

姜栋强

(江苏省南通市海门区中小学教师研修中心，江苏 南通 226100)

“思维场”是指思维发生、运行的内外部条件及相互作用系统。课堂教学中的思维场策略是以培育学生创新思维能力为主线，促进学生从被动学习到主动学习、从集中性思维到灵活性思维、从低层次基础思维到高层次深度思维的进阶。笔者以苏科版物理九年级上册“电阻”教学为例，考察思维场中的科学思维，探讨帮助学生建构和完善“电阻”概念、促进学生的科学思维进阶的教学途径，培养学生的核心素养。

1 激趣引思

兴趣是最好的老师。在新授课的导入环节，以实验或真实情境导入新授内容，可提高学生的学习兴趣，使他们尽快主动融入课堂教学。对于初中生，不仅仅要关注实验现象和情景的新奇、有趣，更要有针对现象的思维，从而激发学生的求知欲。比如，在“电阻”教学中，将问题和魔术结合，使学生兴趣和思维并进，达到激趣引思的目的。

教师提问：我们可以吹灭蜡烛，能不能把灯泡吹灭或者吹亮呢？这一问题对接了学生原有的生活经验和认知，又提出了出乎意料的任务，随之而来的实验现象则让学生惊讶不已：教师连接一个简单的电路，如图1所示(虚线框内的蜡烛暂时不让学生看到)，闭合开关，小灯泡发出微弱的光，教师轻轻一吹，灯泡变亮了。

图1

科学探究是核心素养的重要方面，应基于实际的生活现象，在课堂教学的导入环节教师应巧妙设计，把握时机，引导学生产生兴趣、好奇，积极思维，促使他们自然地采用科学探究的方式来解决自己的疑惑，核心素养的培养悄然铺垫其中。

2 初探启思

初中物理概念的建构、规律的发现大都基于实验探究，教师要引领学生经历科学家的探究和思维过程，让学生自主建构概念、“发现”规律。在“电阻”的教学中，学生对电阻这一概念的理解是一个进阶、深入的过程，需要有一定的实验体验和感悟，教师需要采用巧妙的方法，达成进阶效果。

教师展示图2所示的实验装置，学生在两个鳄鱼夹之间接入不同的物品(玻璃棒、钢皮尺、塑料尺、铅笔芯等，还有长短、粗细不一的铝条、铜丝、不同粗细的镍铬合金丝等)，并把实验的发现填在记录表中，再谈谈自己的收获。

图2

可以把接入的物品分成两类，一类能使灯泡发光，说明接入的物品可以导电；另一类不能使灯泡发光，说明接入的物品不可以导电。实验把学生带入思维场，为电阻教学奠定了认知基础。

学生通过实验发现：生活中的物品一般可分为两类，一类可以导电，另一类不可以导电，在后续的教学中要帮学生精准建构“导体”和“绝缘体”概念。虽然用“可以”和“不可以”区分“导体”和“绝缘体”是不够严谨的，但是这种不够严谨的认知对接了学生的生活经验和前概念，这样的对接可以使学生参与教学的兴趣得到有效的提升，使他们倍感亲切。

在实验体验过程中，学生形成了如下的思维链接：灯泡发光，说明被接物品能导电，反之不能导电，即物品是否为导体可以通过灯泡是否发光来判断，这为后面的探究奠定了思维基础。

给学生一定的实验时间和空间，我们能通过学生的实验和记录发现意外的收获。学生发现接入铝丝、铅笔芯时灯泡的亮暗程度不一样，这一发现会引发学生思考：不同的导体使电流通过的能力可能是不同的；也可能不同的导体都对电流有阻碍，而且这种阻碍作用是有差异的。除此之外，学生还可能产生困惑：接入两种不同的导体时，灯泡亮暗程度不易区分，能否有一种更好的方法来显示电路中的电流呢？这也为后续进一步探究做了思维铺垫。

在这个环节中，随着学生参与实验探究，在实验中根据具体的实验现象建构“电阻”的初步认识，思维也逐渐深入、清晰，学生发现物体有“可以导电”和“不可以导电”两个种类，从而初步建构“导体”和“绝缘体”概念，与此同时，学生又发现了不同导体间存在导电能力的差异，存在对电流的阻碍作用，并且这种阻碍作用也存在差异，仅用灯泡亮暗不易区分。随着实验探究的深入，学生的思维越来越清晰。

3 再究深思

学生进一步的思维源自前面实验初探的收获和困惑，在学生的思维场中无形中多了一些问题：导体的导电能力或者对电流的阻碍作用有大小之分，而且大小与导体材料有关，还与其他因素有关吗？我们能否采用一种更科学、精准的方法来显示电路中电流的大小？这些问题又驱动学生进一步的思考和探究。此时，在教师的引领下，学生开启再探究的时机已经成熟。

为了进一步提升学生对影响“电阻”大小因素的认识深度，教师引导学生对前面的实验再次进行分析与对比，对“可以导电”物品的导电效果进行探索。学生发现：(1) 改变接入铜丝的粗细或者长度时，灯泡的亮度也会发生改变。(2) 把两个鳄鱼夹直接夹在一起(中间不接铜丝或铅笔芯)时，灯泡最亮。此处，随着实验的进一步深入，促进了学生思维的进阶。

教师提出问题：(1) 结合刚才的实验，你发现了什么？(2) 导体能导电，为什么在两个鳄鱼夹之间不接任何导体，直接相接时，灯泡最亮呢？这两个问题很快让学生感受到导体不仅能导电，同时对电流也有一定的阻碍作用，让学生认识“电阻”，电阻的大小是导致灯泡亮度不一样的原因，并初步认识到：电阻的大小不仅与材料有关，还可能与长度和横截面积有关。

结合前面的探究和教师的启发，教学达成了两个效果：(1) 水到渠成的真猜想。结合实验，学生锁定了导体电阻的大小可能与导体的材料、长度、横截面积有关。(2) 润物细无声的巧设计。学生想到用电流表来弥补用灯泡亮暗表征电流大小的不足，也想到运用控制变量法来探究影响电阻的因素。在整个再探究过程中，学生通过实验尝试，猜想并表达依据，利用小组讨论、合作探究完成器材选择、研究方法的确定、数据信息的收集，最终得出结论。让学生在亲身经历中揭秘电阻的本质，提升学生对电阻的认识，达到新知内化、思维进阶的效果。

4 且行且思

课堂导入的精彩不只是在开始环节引入课题和激发学生的兴趣，还要前后呼应，对接学习的重点和难点，养成学生的良好思维习惯，提升他们的自主学习能力，并顺势对接更多的知识应用。对所学知识的应用能进一步彰显物理学的特色和魅力，学以致用，用以促学。

再次观看导入环节的实验，把原本罩在里面的钨丝和小蜡烛呈现给大家，此时学生看到蜡烛正在给钨丝加热，灯泡发出微弱的光，吹灭蜡烛后灯泡变亮了，请学生分析灯泡变亮的原因。此时，学生经过思考和交流，可以形成一条明晰的思维路径(图3)。

图3

实验奥秘已经揭晓：导体电阻的大小受温度的影响，但是影响到什么程度？教师此时可以展示不同金属导线(长均为1 m，横截面均为1 mm2)在不同温度时的电阻值(表1)，请学生结合表格数据谈谈自己的发现。在思考与分析、交流与讨论中学生发现：(1) 生活中室温的变化对电阻的影响是微小的，小到可以忽略不计；(2) 电路中的导线、开关等的电阻也是非常小的，也可以忽略不计。至此，进一步揭秘了电阻是导体本身的一种物理属性(图4)。

表1

图4

5 进阶广思

本课围绕学生知识建构、能力和素养提升的目标，每个目标都是循序进阶、互相渗透，直指学生核心素养的提升。如建构“电阻”这一概念并不是一蹴而就的，而是经历“物体能否导电”“导体能导电的同时，也对电流具有阻碍作用”“导体的电阻大小还与温度有关”“通常室温的变化对电阻的影响很小”“电阻是导体本身的物理属性”等，这一系列的过程促进了学生建构知识这一关键能力的进阶提升。

在学习的过程中，通过任务驱动，使学生学习活动和思维逐步深入。在思维场中，思维空间可以不断拓展，这意味着思维进阶还应有广度上的考量。如试着改变电路中的电流、试着细分接入电路中物体的种类、多次尝试改变接入导体的长度和粗细等，系列任务有利于学生开阔思维，是思维场的进一步延伸。

这节课不仅仅是让学生认识和探究电阻的性质，更是让学生从中感受到在让导体、绝缘体、半导体和超导体在社会进步中的作用，养成学生的科学态度和责任。

本节课教学的思维导图如图5所示，学生的学习能力通过建构电阻概念、探究电阻的影响因素等活动得到了提升，即“为学”；而在学习过程中，学生应用自己的知识储备和能力完成了各项任务，这是解决问题的能力，即“为事”；在“为学”“为事”的深入展开中，注重价值观念的正确导向，学生的“为人”品格也得了真正的提升。

图5

6 结语

以课堂为主阵地，深挖教材中的核心素养，对接每一节课的落脚点，以学生的思维进阶为主线，促进学生在知识的自主建构和熟练应用的基础上，逐步形成适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力。