以生活素材引入，在物理課教學中進行發現學習

徐偉成

摘 要：將發現學習運用于中學物理教學中，讓學生從生活常識上升到理論，在討論思考中拓展知識。

關鍵詞：發現學習；直覺思維；物理建模

發現學習，是由美國心理學家布魯納提出的。其內容是教師通過引導讓學生自己主動學習，概括出原理或法則，學生就會因為自己的發現去學習，去概括出原理或法則，效果上，因自己發現而感到愉快和成就感的滿足而使學習具有強大的動力，另外，所得知識也會因此深刻而不易遺忘，并能廣泛應用于實際，還有助于智力的發展。呈現出的主要特征是強調學習過程，強調直覺思維，強調內在動機。

以“電動勢和閉合電路歐姆定律”課題為例。利用日常生活中的常識，在物理課組織學生發現學習。由于引導的知識是日常生活中極為熟悉的，學生會更有興趣和熱情參與到主動發現學習中。

在課堂開始，提出以下問題：

①一節干電池1.5V，1號電池到9號電池都是1.5V，1.5V指什么？

②干電池“舊”了后，還可以在電子鐘內繼續使用，但電子鐘后面也寫明1.5V，為什么？

在這里，我們先組織學生討論猜想1.5V的意義。最后，學生大致有兩個猜想：

猜想A：1.5V是電池兩端電壓。

猜想B：1.5V是干電池中一個不變量，反映干電池的屬性之一。

接下來，組織學生實驗。實驗現象：干電池兩端電壓（稱路端電壓）是會變化的，電源外電路電阻大時，接近1.5V；外電阻小時，比1.5V少很多。結果是猜想A錯，1.5V不是指電池的兩端電壓。

重新組織學生在實驗結論基礎上，再次去猜想假設。這時，學生思維比之前更加活躍。

有一部分學生提出想法A：電子鐘的電阻比較大，因此，“舊”電池用于電子鐘時，干電池的兩端電壓還是較大，所以能給電子鐘供電。

有一部分學生提出想法B：用新電池可以造一個舊電池。找一個黑箱，黑箱內接一個舊電池和一個大電阻串聯，對外供電。

有一部分學生提出想法C：1.5V是一個不變量，干電池路端電壓變化，增加部分或減少部分，是被干電池內部分擔了。

在相互討論過程中，最后剩下三種想法。對三部分不同想法的學生分開處理。

想法A的學生：先用多用電表測量電子鐘的電阻R1和小燈泡的電阻R2，得出結論R1>R2。引導學生用一個“舊”干電池和滑動變阻器串聯簡化等效。滑動變阻器較大時，代表電子鐘；滑動變阻器較小時，代表小燈泡。用電壓表和電流表測滑動變阻器兩端電壓和流過電流。最后，學生觀察到實驗現象：滑動變阻器值很大時，兩端電壓接近于1.4 V，電流小；滑動變阻器值很小時，兩端電壓非常小。結論是：舊電池能在電子鐘里繼續使用，因為電子鐘的電阻大，路端電壓與1.5 V比較接近。另外，可以跟學生講明，用這樣簡單的電路來代替較復雜的電路，這是物理建模過程。

想法B的學生：提供所需器材和材料。學生做了一個這樣的黑箱，在內部，用滑動變阻器代替電阻R3與新電池串聯，對外供電。實驗發現：R3很小，黑箱表現為一個新電池；R3為幾歐時，與舊電池一模一樣。結論是：新電池和舊電池的“1.5V”是一樣的，是不變的。不過，舊電池的電阻大于新電池的電阻。

想法C的學生：首先跟學生探討測量干電池內的電壓是非常困難的。為了實驗方便，用鉛蓄電池代替干電池，用兩個電壓表分別測蓄電池內電壓和路端電壓。用一個滑動變阻器作為外電路，可以改變外電阻大小。最后實驗現象：外電壓減少，內電壓就增加；外電壓增加，內電壓就減少；并且外電壓和內電壓之和是不變的等于2V（類似于干電池1.5V。）實驗結論是：蓄電池2V是不變。通過分析，最后結論是：干電池的1.5V是不變的，1.5V反映了干電池的一個特性。

布置學生課外閱讀課本《電動勢》和《閉合電路歐姆定律》兩節。分成8個學習小組解決幾個問題：①干電池1.5V反映了干電池的什么特性。②用閉合電路歐姆定律解決為什么舊電池能在電子鐘上繼續使用。到第二節，抽一個學習小組到講臺上講解。

第二節課上，抽到一個學習小組。這個學習小組，通過板書講解內容大致如下：

在干電池中1.5V是通過化學反應（非靜電力）把1C正電荷從負極搬至正極做功1.5 J使其電勢能增加1.5 J，1.5 V=1.5 J/C，這個數值由電源本身非靜電力性質決定，命名電動勢E=1.5 V。并且指出了不同型號干電池雖然大小不同，但是化學反應（非靜電力）是一樣的，因此它們電動勢都是1.5 V；另外，鉛蓄電池非靜電力不同，所以電動勢E不同。

這個學習小組準備比較充分，講授效果非常好。并且他們提出想請教化學老師能否將舊電池增加溶液濃度來減少電阻，讓它變成“新”電池，還有學生準備解剖電池等許多新想法。

教師組織學生學習時，從生活經驗導入更帶有親和力，讓學生無障礙地投入到發現學習中。組織學生發現學習，讓學生認識從表象到本質，從生活常識上升到理論，從特殊現象到解決一般問題。學生在發現錯誤后自行改正，在討論后猜想通過實驗驗證，在強烈的好奇心驅使下通過閱讀有關資料滿足欲望，在討論思考后向外拓展自己的眼界，其所產生的正反饋作用，遠比外在獎勵更加有價值。

參考文獻：

胡志安.略談高中物理教學中如何實施“發現學習”[J].物理教學探討，2015（6）.

編輯 王亞青