學(xué)科核心素養(yǎng)下科學(xué)探究邏輯解析與突破策略

周劍

摘 要：以“教-學(xué)-做”為主線引領(lǐng)，創(chuàng)設(shè)節(jié)能主題情境，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究中學(xué)習(xí)知識(shí)和方法;設(shè)計(jì)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，聚焦科學(xué)思維，將教和學(xué)帶入深度狀態(tài);理清邏輯順序，按照由淺入深、由易到難、由簡(jiǎn)到繁循序漸進(jìn)地教學(xué)，落實(shí)目標(biāo).初高中銜接教學(xué)，突破電功探究難點(diǎn)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;學(xué)科核心素養(yǎng);電功;初高中銜接

文章編號(hào)：1008-4134（2020）12-0002 中圖分類號(hào)：G6337 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

蘇科版九年級(jí)物理教材中，將探究電功的影響因素活動(dòng)用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)來(lái)教學(xué).若用探究實(shí)驗(yàn)來(lái)教學(xué)，學(xué)生不僅會(huì)猜想電功和電壓、電流及通電時(shí)間有關(guān)，還會(huì)猜想電阻也對(duì)電功產(chǎn)生影響.對(duì)此，教師常常百思不得其解，故而大多避而不談.基于學(xué)生認(rèn)知水平，教材直接研究表明給出電功的公式W=UIt.筆者認(rèn)為看似合理，實(shí)則不然，有待商榷.學(xué)生猜想電功可能與電阻有關(guān)，教師無(wú)法解釋就因循守舊，使用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)代替探究實(shí)驗(yàn)，避重而就輕，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)電功公式，知其然而不知其所以然.這恰恰不符合科學(xué)探究的精神，更不利于學(xué)科核心素養(yǎng)的落地生長(zhǎng).

1 兩種電功探究教學(xué)辯析

筆者查閱有關(guān)電功探究教法的文獻(xiàn)，從中選取兩種相對(duì)實(shí)用方法，這里稍作說(shuō)明.

1.1 水流類比法

初中物理電學(xué)中常常用水流來(lái)類比電流教學(xué)，相對(duì)容易理解，通過(guò)類比法讓學(xué)生知道電流如同水流推動(dòng)物體做功一般，表達(dá)式為W=Fs=Fvt，由水流做功與水壓（力）、水流及流動(dòng)時(shí)間有關(guān)，進(jìn)而類比電流做功和電壓、電流及通電時(shí)間有關(guān).

1.2 反證法

通過(guò)將不同規(guī)格的燈泡串并聯(lián)，觀察燈泡的亮度來(lái)判斷電功大小.串聯(lián)時(shí)，電壓大的燈泡亮，而電壓大的電阻也大.假設(shè)電功與電阻有關(guān)的話，那么得到電阻越大，電功越大的結(jié)論;再將燈泡并聯(lián)，觀察發(fā)現(xiàn)原本串聯(lián)時(shí)亮的燈泡在并聯(lián)時(shí)反而相對(duì)暗.這和前面假設(shè)沖突，故而假設(shè)不成立，即電功和電阻無(wú)關(guān).

以上兩種方法相比回避和驗(yàn)證教學(xué)有進(jìn)步.如水流類比法能簡(jiǎn)單類比得到電功和電壓、電流、通電時(shí)間有關(guān)，但不能得到電功與電阻為什么無(wú)關(guān);反證法假設(shè)的同時(shí)，本身就和控制變量法相悖，電阻不同電壓也不同，不能具體確定電功受誰(shuí)影響，況且，燈泡的亮度能否準(zhǔn)確反應(yīng)電流做功的多少有待商榷，經(jīng)不起細(xì)細(xì)推敲，故而電功的探究教學(xué)有待深入.

2 電功的科學(xué)探究教學(xué)邏輯與突破策略

2.1 情境立意，明確主題，樹立物理觀念

俗話說(shuō)：“萬(wàn)事開頭難，良好的開端是成功的一半”.創(chuàng)設(shè)有趣的情境是吸引學(xué)生的關(guān)鍵，筆者在上這節(jié)課之前備課時(shí)也在苦思冥想，如何讓學(xué)生在不知不覺(jué)中進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并且激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓他們成為學(xué)習(xí)的主體.

情境立意要新，主題要明確，學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的情境中十分自然地去學(xué)習(xí).筆者想到將本節(jié)課開頭的引入和公益廣告結(jié)合起來(lái)，以節(jié)能為主題，創(chuàng)設(shè)和電能表引入關(guān)聯(lián)的情境.并且故意留白，用播放一段剪輯好的公益廣告微視頻：如圖1、圖2所示，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂導(dǎo)入.其中公益廣告微視頻采用對(duì)比的手法，將需要用電和浪費(fèi)電能的場(chǎng)景放在一起同時(shí)播放，形成強(qiáng)烈的反差.此時(shí)無(wú)聲勝有聲，激發(fā)學(xué)生對(duì)視頻內(nèi)容的思考興趣，對(duì)視頻意境產(chǎn)生共鳴，生成節(jié)能的意識(shí)，樹立能量的觀念.

2.2 主線引領(lǐng)，理清邏輯，實(shí)施科學(xué)探究

2.2.1 理清邏輯，逆流而上

“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來(lái)”.筆者認(rèn)為挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，所以在備課時(shí)大膽地將影響電功的因素活動(dòng)由驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)改成探究實(shí)驗(yàn)，以“教”“學(xué)”“做”活動(dòng)為知識(shí)的載體，按認(rèn)識(shí)電能表—探究電功的影響因素—電功的計(jì)算，根據(jù)邏輯順序進(jìn)行教學(xué)，并進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究.

2.2.2 主線引領(lǐng)，拾級(jí)而上

環(huán)節(jié)1：學(xué)中“教”活動(dòng)——認(rèn)識(shí)電能表.

在認(rèn)識(shí)電能表的環(huán)節(jié)中，學(xué)生雖然知道電能表是專門用來(lái)測(cè)量用電量的儀器，但對(duì)電能表的認(rèn)知主要基于家庭的電表，對(duì)具體類型和電表上的參數(shù)還不能完全明白.簡(jiǎn)單易懂的知識(shí)先讓學(xué)生自學(xué)，然后交流分享學(xué)習(xí)成果，達(dá)到以學(xué)代“教”的效果;對(duì)于較難參數(shù)的物理意義采用以教為輔的方法.比如電能表常見的類型有感應(yīng)式和電子式，筆者將實(shí)物展示和圖片展示相結(jié)合，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)演示電能表上各項(xiàng)參數(shù)的含義.如：10（40）A—指的是電能表正常工作的電流是10A，允許通過(guò)的最大電流為40A;3200imp/kWh—指的是每消耗1kWh的電能，電能表燈閃3200次，并學(xué)會(huì)用W=n/N計(jì)算在短時(shí)間內(nèi)，用電器消耗的電能等.在電能表的學(xué)習(xí)中，將電路中消耗的電能和電能等效轉(zhuǎn)化為其他形式的能聯(lián)系起來(lái)，兩者通過(guò)做功的方式實(shí)現(xiàn)，再過(guò)渡到電功概念的建構(gòu)，加上功的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)初中階段電功概念—電流做功的多少（高中物理中進(jìn)一步指出本質(zhì)為電場(chǎng)力做功的多少）的建構(gòu)就水到渠成了.

2.2.3 科學(xué)探究，撥云見日

環(huán)節(jié)2：教中“學(xué)”活動(dòng)——探究電功的影響因素.

本節(jié)課的重點(diǎn)是探究電功的影響因素，把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)是回歸本源，也生成了本節(jié)課的難點(diǎn)，即如何得出電功與電阻無(wú)關(guān)的結(jié)論.

“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”.從初中物理教學(xué)的深度出發(fā)，探究電功的影響因素實(shí)驗(yàn)主要采用控制變量法，對(duì)每個(gè)猜想因素進(jìn)行探究.對(duì)于電壓、電流和通電時(shí)間的探究比較容易得出結(jié)論，但如果加入電阻這個(gè)可能的因素就比較麻煩.大多數(shù)傳統(tǒng)的做法是回避，也有的教師認(rèn)為電阻的影響已經(jīng)在電壓和電流中得到體現(xiàn)，解釋得模糊，且效果都不能如意.因?yàn)椤耙云浠杌瑁谷苏颜选笔遣豢赡艿?畢竟教師內(nèi)心都是虛的，也存在困惑，甚至也想學(xué)懂再去教，更何況學(xué)生呢，聽的云里霧里，不能信服也是正常.筆者也嘗試了使用NB物理仿真軟件結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行串、并聯(lián)電路反證教學(xué)，將電阻影響的可能放在一邊，先探究電壓、電流和通電時(shí)間，即先將不同規(guī)格的燈泡L1和燈泡L2串聯(lián)，燈泡兩端各接一個(gè)電壓表，閉合開關(guān)，通電相同時(shí)間，分別觀察燈泡的亮暗及電壓表的不同示數(shù)，得出電功和電壓有關(guān).同時(shí)得出，電流相同時(shí)，電壓大的燈泡L2電阻也大.再將兩個(gè)燈泡并聯(lián)，燈泡兩端各接一個(gè)電流表，閉合開關(guān)，通電相同時(shí)間，分別觀察燈泡的亮暗及電流表的不同示數(shù)，得出電功和電流有關(guān).同時(shí)也發(fā)現(xiàn)電阻大的燈泡L2居然在并聯(lián)中沒(méi)有燈泡L1亮.這也只能粗淺地反證電功和電阻可能無(wú)關(guān)，畢竟并聯(lián)的時(shí)候通過(guò)兩個(gè)燈泡的電流發(fā)生了變化且不一樣，和控制變量法又相悖，排除電阻的影響比較牽強(qiáng)，效果仍不夠理想.