基于“伏安特性曲線”的英國課堂教學(xué)觀察

蔣曉霞

（宜興市和橋高級(jí)中學(xué)，江蘇 宜興 214211）

在我國中學(xué)物理中，“小燈泡的伏安特性曲線”是高二物理“電流”一章中的重要內(nèi)容，學(xué)生學(xué)齡為17歲左右.教學(xué)要求是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究的方式，通過對(duì)電路中燈泡電流、電壓的測(cè)量、繪制出相應(yīng)的I-U或U-I圖線，知道小燈泡伏安特性曲線是一條非線性曲線并能解釋形成曲線的原因.學(xué)時(shí)為2課時(shí).教學(xué)方法主要是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和教師講授.在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)該電路中滑動(dòng)變阻器的分壓接法及對(duì)曲線的理解和應(yīng)用是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，所以許多學(xué)生在安排的時(shí)間內(nèi)無法完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)曲線包含的物理意義也一知半解.

2013年6月筆者有幸參加了無錫市理化生科學(xué)教師赴英培訓(xùn)活動(dòng)，為期3周.在英國培訓(xùn)期間，我們被安排在不同的學(xué)校.筆者所在的學(xué)校是Great Baddow High School.該校是一所公立學(xué)校，有1200名左右學(xué)生，學(xué)生年齡從11歲到18歲，每個(gè)年級(jí)約有250名學(xué)生.每個(gè)班不超過30個(gè)學(xué)生.從科學(xué)學(xué)科來講，11歲到14歲學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)科，14歲到16歲則分別學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、生物3門學(xué)科，16歲參加全國GCSE統(tǒng)考，統(tǒng)考過后大約有一半學(xué)生進(jìn)入社會(huì)，另一半則選擇A-LEV，學(xué)時(shí)為2年，18歲參加全國高考.學(xué)A-LEV的學(xué)生可以自由選科，一般選4門，其中選物理的學(xué)生比較少，尤其是女生.筆者觀察到的一個(gè)班級(jí)只有7～8個(gè)學(xué)生.但是，物理并不是少數(shù)人的專利，同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)會(huì)在不同年齡段出現(xiàn)，并且隨著年齡增長逐漸提高教學(xué)要求.例如，“小燈泡伏安特性”的內(nèi)容，在筆者培訓(xùn)期間就有多個(gè)年齡的學(xué)生在學(xué)，只不過各學(xué)段的教學(xué)要求是不同的.他們所采用的教學(xué)方法和教學(xué)手段也跟國內(nèi)有較大的差別.下面就筆者所觀察到的該校情況作一介紹.

1 適合不同年齡段的研究性教學(xué)

“培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)者”是英國科學(xué)教育追求的一個(gè)重要目標(biāo).“要像科學(xué)家一樣思考和行動(dòng)”、“學(xué)生不是進(jìn)入高中后就神奇地轉(zhuǎn)變成獨(dú)立的學(xué)習(xí)者”（來自英國STEM項(xiàng)目介紹）.在學(xué)校聽課期間，發(fā)現(xiàn)14歲的小朋友就已經(jīng)會(huì)用圖表記錄數(shù)據(jù)并學(xué)習(xí)用電腦繪制圖線.他們從教師那里領(lǐng)取電腦，熟練地從Google中找到相應(yīng)地課件，根據(jù)其提供的電路，輸入不同的電流，生成相應(yīng)的電壓，然后把這些模擬的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)軟件，就自動(dòng)生成了I-U圖線.而對(duì)于16歲的學(xué)生，他們第1節(jié)課被要求按照電路圖連接成實(shí)物電路，記下實(shí)驗(yàn)時(shí)室內(nèi)的溫度和實(shí)驗(yàn)的初始電流、電壓值.然后讓電流從5.0mA到50mA發(fā)生變化，分別讀取相應(yīng)的電壓值并記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中，并算出每次小燈泡的電阻值.到第2節(jié)課，學(xué)生需要將這些數(shù)據(jù)畫在相應(yīng)的坐標(biāo)系中，得到對(duì)應(yīng)的I-U圖線.到17歲的時(shí)候，選學(xué)A-LEV的學(xué)生要用以上方法得到二極管的I-U圖線.同時(shí)，會(huì)有更具挑戰(zhàn)意義的要求，那就是如何將二極管的I-U圖線化曲為直.為此，他們的物理教師要專門安排1節(jié)課的時(shí)間練習(xí)數(shù)學(xué)對(duì)數(shù)運(yùn)算，為他們處理物理圖線作好準(zhǔn)備.接著再讓學(xué)生對(duì)自己收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)處理，再畫出lnI-U圖線，最后得到一條傾斜直線.在電路連接中，他們并沒有過分強(qiáng)調(diào)滑動(dòng)變阻器的分壓接法，而是使用了限流接法.從這些觀察可以看出，學(xué)生的學(xué)習(xí)很好地遵循了循序漸進(jìn)的原則.哪怕是沒有進(jìn)入高中的學(xué)生，也學(xué)到了基本的物理思想和方法.而參加高考的學(xué)生，對(duì)物理規(guī)律作進(jìn)一步研究也具備了應(yīng)用的基礎(chǔ).另外，學(xué)生每節(jié)課（英國1節(jié)課是1h）的效率似乎較低，但從學(xué)生對(duì)電路的連接及數(shù)據(jù)的采集、表格的繪制、圖線的描繪來看，其訓(xùn)練是充分且有效的.每節(jié)課的大部分時(shí)間學(xué)生都在參與活動(dòng)，這對(duì)學(xué)生今后可能從事的研究工作來看，其影響是深遠(yuǎn)的.

2 跨學(xué)科教學(xué)是英國課堂教學(xué)的又一特色

英國課堂中，電腦技術(shù)、數(shù)學(xué)知識(shí)和語言表達(dá)的要求是滲透在每1節(jié)課中的.首先是電腦，英國學(xué)生很小就開始使用電腦來幫助他們學(xué)習(xí)了.我們?cè)?所小學(xué)里發(fā)現(xiàn)7歲的小朋友在學(xué)習(xí)用電腦編程制作動(dòng)畫.筆者所在的學(xué)校每個(gè)教室都配有電腦，可以隨時(shí)供學(xué)生使用.教師也在用電腦播放他們的幻燈片和教學(xué)視頻.電腦在教學(xué)上的普及的確令人贊嘆.可以說，英國課堂完全離不開電腦.再說數(shù)學(xué)，雖然學(xué)生在數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)頻繁使用計(jì)算器，但數(shù)學(xué)在科學(xué)課的學(xué)習(xí)道路上始終是一股重要的推動(dòng)力.前面提到的將圖像化曲為直的過程，就必須借助對(duì)數(shù)知識(shí)才能完成.為此，在畫lnI-U圖線之前，他們的物理教師專門給學(xué)生上了1堂關(guān)于對(duì)數(shù)運(yùn)算的數(shù)學(xué)課.至于語言表達(dá)，這是學(xué)校對(duì)所有任課教師及學(xué)生提出的基本要求.在物理教室就貼有1張來自學(xué)校的告知書，要求教師表達(dá)時(shí)不能用口語，要注意語法的使用等.而從學(xué)生的家庭作業(yè)和考試要求來看，更多的是長篇的敘述或論述，而不只是簡(jiǎn)單的選擇、填空或數(shù)學(xué)運(yùn)算.這和他們強(qiáng)調(diào)的要學(xué)會(huì)交流、表達(dá)和辯論是一致的，這樣，在語言課上，他們就不需要花過多的時(shí)間來朗讀、背誦或?qū)懽?實(shí)用性才是英國的教育追求的境界.

3 師生的合作互助關(guān)系和良好的課堂環(huán)境

“來自最優(yōu)秀高中的一些好經(jīng)驗(yàn)”中提到，“師生關(guān)系應(yīng)該是成年人——年輕的成年人關(guān)系，而不是類似家長——孩子關(guān)系”.學(xué)生喜歡“平易近人、關(guān)心學(xué)生、充滿熱情”的教師，喜歡“課堂里有互動(dòng)和辯論的機(jī)會(huì)”，喜歡“課堂里有好的學(xué)習(xí)氛圍”.反之，他們不喜歡“被像小孩一樣對(duì)待”，不喜歡“枯燥無聊”的課堂.這些，在筆者所聽的近25節(jié)課中也得到了印證.Great Baddow High School在英國算不上最好的學(xué)校，但是課堂秩序很好，并不像傳言中那么亂糟糟、鬧哄哄，學(xué)生隨時(shí)可以向教師提問，教師也經(jīng)常留問題給學(xué)生思考、討論并發(fā)表意見.師生對(duì)話非常平等，教師上課也是采用談話的方式，完全沒有居高臨下的姿態(tài).這所學(xué)校只有兩個(gè)物理教師，其中1位是Dr.White，即將退休，每天都有4節(jié)左右的課，所教學(xué)生從11歲到18歲.工作量很大，好幾次都覺得他累得路都走不動(dòng)了.但是在他的課堂里，始終充滿著對(duì)學(xué)生的熱情和耐心.他帶不同年齡的學(xué)生做著各種各樣的物理實(shí)驗(yàn)，努力引導(dǎo)學(xué)生理解各種物理現(xiàn)象.每節(jié)物理課，學(xué)生都在不斷地觀察、思考、動(dòng)手、提問，從表情上看得出，他們的學(xué)習(xí)是輕松、快樂的.而Dr.White總是很有耐心地回答學(xué)生的提問、幫助那些實(shí)驗(yàn)不順利的學(xué)生，還不時(shí)地過來和我們打招呼、解釋我們的疑問.這樣的課堂，沒有師道尊嚴(yán)，只有友好的交流；沒有管教和約束，只有平等和相互尊重.

4 細(xì)致周到的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

“英國學(xué)生怎么考試？”這是我們很多人的疑問.其實(shí)，英國教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)是細(xì)致而周到的.并不完全通過1份考卷來作評(píng)價(jià).例如，在物理實(shí)驗(yàn)方面，就有1份詳細(xì)的考核標(biāo)準(zhǔn).這份標(biāo)準(zhǔn)包括實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃、測(cè)量和分析3部分，每1部分都有具體的評(píng)價(jià)指標(biāo).教師會(huì)對(duì)每個(gè)學(xué)生作出認(rèn)真負(fù)責(zé)的評(píng)價(jià)，并給出不同的成績，以此激勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生不斷提高.另外，英國學(xué)生也經(jīng)常要接受考查或考試.Dr.White告訴我們，1單元結(jié)束后學(xué)生都會(huì)有1次檢測(cè)，在課堂上完成，每次考試約0.5h.筆者去的那幾天里，正好有1次這樣的考試，學(xué)生們一改平時(shí)自由隨意的狀態(tài)，每個(gè)人都在認(rèn)真地答題，這時(shí)筆者覺得和國內(nèi)的學(xué)生沒有什么區(qū)別.值得一提的是，英國學(xué)生的成績除了有A、B、C、D、E這樣的等級(jí)以外，還會(huì)在等級(jí)的基礎(chǔ)上附加＋或者－號(hào)，例如成績?yōu)锳＋時(shí)，A指考試分?jǐn)?shù)達(dá)到了A的標(biāo)準(zhǔn)，而＋的意思是平時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)也很好.在很多時(shí)候，大家更看重后面的那個(gè)＋號(hào).除了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)外，教師還會(huì)對(duì)學(xué)生作出行為上的考核.例如有個(gè)女生的1張考核表上，就列舉了該女生在校的一些“不良記錄”，如哪天她上課玩指甲了，哪天上課弄頭發(fā)了等等，學(xué)生也會(huì)每天隨身帶著這張表格以便家校聯(lián)系.

因此，從筆者的觀察來看，英國課堂教學(xué)更加注重知識(shí)學(xué)習(xí)的過程和實(shí)用性；對(duì)學(xué)生來說，更加注重個(gè)性、個(gè)體的發(fā)展.