巧用突發(fā)事件生成教學(xué)資源
——例談初中物理生成性資源的挖掘和利用

徐建平

(江蘇省張家港市大新實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 張家港 215636)

巧用突發(fā)事件生成教學(xué)資源
——例談初中物理生成性資源的挖掘和利用

徐建平

(江蘇省張家港市大新實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 張家港 215636)

本文通過一個(gè)突發(fā)事件，講述利用突發(fā)事件生成科學(xué)觀教學(xué)資源，教師現(xiàn)身說法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神的教育.而在這個(gè)突發(fā)事件中，學(xué)生提出的物理問題本身，也是一個(gè)值得學(xué)術(shù)界研究的問題.

突發(fā)事件 生成性資源 科學(xué)精神

隨著新課改的推進(jìn)，課堂教學(xué)不僅僅是傳授知識(shí)的線性的過程，在教學(xué)中，我們經(jīng)常遇到學(xué)生在課堂上提出教師在備課過程中沒有想到的問題，遇到這這種情況，教師通常有三種對(duì)策：一是為了完成自己預(yù)設(shè)的教學(xué)進(jìn)度，而斥責(zé)學(xué)生；二是為了教學(xué)預(yù)設(shè)不被打亂，置之不理，“果斷”的繞行；三是對(duì)節(jié)外生枝的“不速信息”適當(dāng)點(diǎn)撥，以學(xué)生的問題作為生成性資源，引發(fā)學(xué)生思考，當(dāng)堂解決；顯而易見，前兩種對(duì)策不可取，對(duì)策三是目前教師常用的方法和手段.但今天筆者要介紹的一個(gè)案例是比較少見的第四種情況是：教師被問住了，教師一時(shí)不會(huì)解決這個(gè)問題，或者教師也不能肯定自己的解釋是否合理的情況.

案例描述

我連續(xù)多年帶初三畢業(yè)班，今年初三中考復(fù)習(xí)到電阻這部分內(nèi)容時(shí)，在課堂教學(xué)過程中，突然一名學(xué)生對(duì)一道考了N代學(xué)生的電學(xué)問題的答案提出質(zhì)疑，例題是這樣的：

家用白熾燈燈絲容易被燒斷，請(qǐng)問，是在開燈瞬間時(shí)燒斷，還是在燈發(fā)光的過程中突然燒斷，為什么？請(qǐng)解釋原因.

一般的解答是：白熾燈在開燈的瞬間燒斷.因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的升高而增大，剛開燈時(shí)，燈絲的溫度比較低，由于燈絲冷態(tài)電阻比正常發(fā)光時(shí)電阻小得多(實(shí)際測(cè)量，大約是正常工作電阻的十分之一)，根據(jù)P=U2/R，電壓一定，燈絲此時(shí)的實(shí)際發(fā)熱功率比額定功率大得多，相同時(shí)間產(chǎn)生很多的熱量，使燈絲溫度迅速升高，達(dá)到燈絲的熔點(diǎn)而熔斷，因此，燈絲在開燈的瞬間容易燒斷.

但班上的王科同學(xué)提出了質(zhì)疑：“燈絲在開燈的瞬間易斷是事實(shí)，但不是“燒”斷，“燒”斷就意味著燈絲溫度過高，達(dá)到燈絲的熔點(diǎn)，燈絲因熔化而發(fā)生斷裂.我認(rèn)為燈絲不是熔斷的，應(yīng)該是其它的原因.”他接著說出了他的分析過程：在開燈瞬間燈絲的電阻(R)、電流(I)、溫度(t)三者的變化過程：未開燈時(shí)，燈絲溫度很低，電阻很小(與正常發(fā)光時(shí)相比)，剛通電的瞬間電流I很大，電熱功率P很大，所以燈絲溫度t迅速升高，溫度升高反過來影響燈絲電阻R，電阻迅速增大，電阻增大再反過來影響燈絲電流，使燈絲電流I迅速減小，最終電阻、電流、溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡正常發(fā)光，在此以前燈絲的電流雖然有大于正常工作電流的情況，由于燈絲的R、I、P、t四個(gè)物理量相互影響又彼此牽制，但溫度理應(yīng)始終沒有超過燈泡正常發(fā)光時(shí)的溫度，因?yàn)闇囟雀唠娮杈痛?，電流就?huì)變小，電流變小，產(chǎn)生的電熱會(huì)變少，因此，在這一階段燈絲不可能是被“燒”斷的，所以說“燒斷”不妥當(dāng).如果燈絲是由于溫度過高而燒斷，那么正常情況下(開燈瞬間燈絲沒有斷的情況)，在開燈的瞬間豈不是將出現(xiàn)燈絲溫度由冷到升得很高，超過燈絲正常發(fā)光的溫度，由于溫度升高電阻又變得很大，電熱再變得很小，如此經(jīng)過這樣的多次反復(fù)，最后穩(wěn)定在正常發(fā)光的狀態(tài).

這王科同學(xué)的分析有理、有據(jù)，他這么一解釋，部分同學(xué)也覺得合情合理，一個(gè)幾十年一直這樣解釋的問題也難住了我，到底該如何解釋呢？當(dāng)時(shí)，我的腦子里比較混亂，但是，保護(hù)學(xué)生的問題意識(shí)，我還是對(duì)大家說：“王科同學(xué)提出的問題很有價(jià)值，他考慮問題全面、周到，比老師考慮得還深入了一步，老師暫時(shí)還答不上來，我要查閱資料，還要和其他老師討論，必要時(shí)要通過實(shí)驗(yàn)，才能最終給出結(jié)論.同時(shí)，也請(qǐng)大家課后查閱相關(guān)資料，并積極思考，好嗎？”

回到辦公室和同事把這個(gè)問題一說，大家也覺得學(xué)生的問題有研究的價(jià)值.但查閱了相關(guān)圖書、網(wǎng)絡(luò)資料后，發(fā)現(xiàn)沒有一個(gè)支持王科同學(xué)的觀點(diǎn).進(jìn)而我校物理教研組進(jìn)一步將查到的信息整合，討論分析，我們歸納出了一些有點(diǎn)站得住腳的開燈瞬間燈絲燒斷的原因：

觀點(diǎn)1 燈絲點(diǎn)亮的過程中，鎢絲進(jìn)行了兩種變化，升華和凝華，附著在燈泡內(nèi)壁上，我們可以看到燈泡內(nèi)壁發(fā)黑，因此也使燈絲的橫截面積變小.而在電壓一定的情況下，燈泡在開燈瞬間容易斷的原因是燈絲的橫截面粗細(xì)不均造成的.產(chǎn)生粗細(xì)不均的原因是升華和升華燈絲的揮發(fā)面不同造成的.當(dāng)燈絲變得粗細(xì)不均的時(shí)候，可以看成不同阻值的若干個(gè)電阻串聯(lián)在220V的電路中；根據(jù)P=I2R得，串聯(lián)電路，電流相等，電阻大的地方，功率也大，而電阻大的地方正是燈絲細(xì)的地方；就是這段細(xì)的燈絲，它局部的實(shí)際功率比它的額定功率更大，即使不是燈泡在開燈的瞬間，只要燈泡發(fā)光，細(xì)的那段局部溫度比正常粗的燈絲高，由于開燈瞬間燈絲是冷的，整個(gè)燈絲電阻小，通過燈泡的電流就很大，根據(jù)P=I2R，電熱功率由于跟電流的平方成正比，使得細(xì)的燈絲的局部實(shí)際功率更是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的應(yīng)有的局部額定功率，使那段細(xì)的燈絲不堪重負(fù)，才使其燒斷的.

觀點(diǎn)2 燈絲一般情況下又是繞成螺旋形的，而相鄰的兩匝之間距離很近很近，相當(dāng)于兩匝線圈通了同方向的電流，根據(jù)電流周圍存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，會(huì)使相鄰兩匝燈絲產(chǎn)生吸引力，由于開燈瞬間電流很大，因而螺旋形燈絲匝與匝之間的作用力也很大，這會(huì)使燈絲在強(qiáng)度較差(較細(xì))的部位發(fā)生斷裂.

我們認(rèn)為燈絲斷是上面兩個(gè)因素綜合作用的結(jié)果.

同時(shí)，我們還做了實(shí)驗(yàn)，但由于開燈的瞬間時(shí)間很短，驗(yàn)證王科同學(xué)的設(shè)想“在開燈的瞬間豈不是將出現(xiàn)燈絲溫度先冷到升得很高，超過燈絲正常發(fā)光的溫度，由于溫度升高電阻又變得很大，電熱再變得很小，如此經(jīng)過這樣的多次反復(fù)，最后穩(wěn)定在正常發(fā)光的狀態(tài).”沒有取得成功.

從上邊的分析來看，燈絲燒斷的原因歸根與整個(gè)燈絲的實(shí)際功率大于額定功率確實(shí)是不全面的.

第二天，筆者將解決王科同學(xué)的提問的整個(gè)過程向全班同學(xué)作了一個(gè)詳細(xì)的說明.同時(shí)再次對(duì)王科同學(xué)提出再肯定，鼓勵(lì)大家要有問題意識(shí).

筆者利用了這一個(gè)突發(fā)事件作為一個(gè)課堂生成資源的生長點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了一次科學(xué)觀的教育，在對(duì)學(xué)生發(fā)展的影響方面，科學(xué)精神與物理成績(jī)相比，科學(xué)精神對(duì)學(xué)生的影響更深遠(yuǎn).所以像本文這樣的突發(fā)事件只要體現(xiàn)出科學(xué)精神，不管事件是否提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，也不管學(xué)生提出的問題是不是合乎情理，我們作為教師，都應(yīng)當(dāng)牢牢抓住這些稍縱即逝的機(jī)會(huì)，大力扶持學(xué)生中涌現(xiàn)出來的科學(xué)精神，使科學(xué)精神在學(xué)生心里生根、發(fā)芽.

上面的案例，是課堂的一個(gè)突發(fā)事件，課堂生成資源也不僅僅局限于這些突發(fā)事件，更多產(chǎn)生于學(xué)生在課堂活動(dòng)發(fā)現(xiàn)的新問題，而很多問題由于時(shí)間關(guān)系不能當(dāng)堂解決，這就要求教師首先要保護(hù)好學(xué)生積極思考、善于發(fā)現(xiàn)問題的激情，把這種激情培養(yǎng)成學(xué)生的一種思維品質(zhì).也只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

[1]張啟鋒.如何運(yùn)用初中物理課堂生成性資源[J]. 數(shù)理化學(xué)習(xí)，2014(12).

[2]馮一兵,李春密.淺談物理學(xué)科自然課程資源的開發(fā)與利用[J]. 物理教師 ,2009(4).

G632

A

1008-0333(2017)23-0055-02

2017-07-01

徐建平(1967.02-) 男，江蘇張家港，張家港市大新實(shí)驗(yàn)學(xué)校，高級(jí)教師，本科，研究方向：初中物理教學(xué)

[責(zé)任編輯閆久毅]