高中物理電學教學策略的優化

吳慶翔

(福建省泉州第一中學 362000)

高中物理電學內容包括電路、電磁、電場三大類，各類知識繁雜、抽象，學生學習此類知識時常常陷入困境，考試時在該領域的得分率最低.《普通高中物理課程標準》要求將科學探究、自主學習、邏輯思維能力的培養作為課程教學目標的一部分，高中物理教師有必要結合實際教學現狀與電學內容邏輯脈絡進行合理梳理，依托創新教學方法與現代教育技術優化教學策略，以此建構學生對于高中物理電學的知識框架，提升電學課堂教學效率.

一、高中物理電學教學困境

研究期間，筆者對我校高中物理班級進行充分調研與分析，發現當前電學教學困境主要表現在核心概念理解混淆、實驗探究意識淡薄、邏輯推理能力薄弱等問題.

首先，初中時期，學生已經接觸過電阻、電流、電壓、功率等基本電學概念，高中時開始接觸電容、電感、電勢能、電磁場、電勢差電場線等概念，高中再學習電學時學生常常會根據之前的印象與經驗學習新概念.由于學生原有印象多是錯誤的，因此根據既往經驗推理得出的抽象結果亦是錯的，因此使得學生在核心概念認知層面容易產生負面干擾.其次，應試教育背景下，學生課業十分緊張，一些教師便有意識地壓縮電學實驗探究時間，而是將更多時間挪用在理論學習、記憶、推理層面，由于缺乏真實的實驗探究經歷，學生做題時只能根據教科書進行理論推理、猜測，與新課標核心素養培養要求完全悖離；最后，電學是一個系統、關聯的知識領域，各個知識點之間存在密切的知識聯系，教師僅根據教材安排單獨教學某一電學知識點，容易使學生產生知識點邏輯分離的感覺，進而導致學生邏輯推理能力薄弱.

二、高中物理電學教學策略優化

1.創設情境，核心概念多元引入

針對學生對電學核心概念理解淺顯的問題，教師往往試圖以題海戰術深化理解，但此類教學方法并不能切實解決學生的疑惑，只是培養了學生的公式化解題習慣.倘若通過物理情境導入新概念，那么學生將會在感知與體驗中擁有自我體會，進而深化對核心概念的理解.

情境創設的方式多樣，教師可根據電學教學內容靈活選用合適的導入方式.如教師講解電磁感應現象時，可通過實驗情境使學生實際感受到電，教師準備兩組線圈，一組線圈由學生雙手持兩端，另一組線圈與低壓電源閉合回路連接，教師先后閉合與斷開閉合電路，由學生講出手部感受，使學生切實感受到電擊之感，進而促使其產生好奇心與求知欲.電學表現在生活中的各種現象，教師也可通過生活情境激發學生探究動力.如秋冬天脫毛衣時容易見到微小的電光、女生頭發經常懸空飄起，這些都是摩擦起電的現象；如很多電線桿上標注“高壓危險”的標語，教師可啟示學生思考“為何需要這么危險的高壓實現供電？”除實驗情境、生活情境外，教師也可以在課堂中導入有趣的物理學史進行情境導入，如法拉第籠可以防止電擊和電流穿過，教師可在課堂中以魔術的形式簡單展示該趣味實驗，進而講解電荷、電離子相關知識，拉近學生與電學之間的距離.

通過多元化情境創設，學生在教師的一步步引導下推理與總結核心概念，可有效深化學生對新概念的理解，使學生學習成果更加扎實.

2.實驗探究，抽象概念具象演繹

高中物理電學試題中經常出現一些“根據實驗測量圖表結果推測電動勢、電阻、電容等數值變化情況”的實驗題，傳統教學通常采用“題海戰術”進行理論講解，一旦題型發生變化，學生依然對此類題一竅不通.基于此，教師可在課堂中組織學生以任務驅動的形式自主探索實驗，并根據實驗現象畫出圖、表等，以此培養學生的逆向思考能力.

以《測量電源的電動勢與內阻》實驗為例，教師設計該實驗的意圖在于學習電動勢測量方法、了解實驗原理，進而學會實驗數據的處理方法、圖像法與公式法.首先，教師給出實驗器材，包括兩節完全一樣的干電池、兩個完全一樣的小燈泡、電動勢為1.5V，要求學生自行閱讀實驗任務單完成實驗，比較點亮一小時和兩小時的燈泡亮度，促使學生以小組為單位探究、分析該現象對應的電學原理.實驗任務單依次羅列以下問題，要求學生根據問題將任務單填寫完整：

(1)請寫出實驗現象；

(2)試結合本課新知‘閉合電路歐姆定律’列出公式，推理與分析該實驗現象的產生原因；

(3)自己再結合‘閉合電路歐姆定律’原理自行設計一個實驗方案；

(4)畫出實驗原理圖；

(5)寫出測量值表示的電源電動勢與內阻的表達式，注明相關變量含義；

(6)根據實驗現象，記錄實驗數據，畫出實驗記錄表格；

(7)結合實驗記錄表格，寫出實驗結論.

物理概念的提出建立在抽象邏輯思維基礎上，為降低學生對核心概念的理解難度，教師可通過實驗將抽象原理轉變為具象過程，促使學生基于建構主義正確理解核心概念，習得電學原理與實驗技巧.

3.邏輯整合，遷移日常促進掌握

高中生處于皮亞杰認知發展階段的形式運算階段，他們能夠基于理論遷移、應用至實際生活中.學習任務完成后，通過將電學知識運用到真實情境中，促使學生再次呈現學習過程，實現對課堂習得知識的邏輯整合，建構完整的知識架構，進而提升學生邏輯推理能力.

以“傳感器及其應用”教學片斷為例，教師在課堂中先后講解了光敏傳感器、溫度傳感器、電容式傳感器、霍爾元件的原理及應用，學生依然對傳感器在當代生活中的應用領域存疑，認為傳感器的應用領域相對滯后.此時教師借助近期新聞引起學生注意力，使學生厘清知識點之間的邏輯，實現對知識點的自我整合與擴展.課堂上所提新聞為2019年10月的“無錫高架橋側翻”事件，新聞指出“因貨車重量超出高架橋既定承載重量，因此造成高架橋側翻，導致3人死亡、2人受傷”.此時，教師提出“學習了傳感器及其應用后，同學們結合本課知識一起思考一個問題‘高架橋側翻，我們能用傳感器做些什么’？”課堂上，學生一時之間難以想到傳感器與高架橋之間的聯系.教師進一步羅列“2008年南京雪災，長江三橋一側橋面積壓大量車輛，另一側空蕩蕩，兩側高度差達到60公分，傳感器及時報警并處理，最終橋體未受到結構性傷害”、“武漢大橋42座橋梁安裝15種類型、1929個傳感器”等課前搜集資料.此時教師再次引導學生思考哪些傳感器能用于大橋檢測，可以具體用來檢測什么.基于該問題，學生重新對傳感器知識進行回憶，實現對知識的擴展整合.

除課堂小結時整合邏輯外，教師也可以將電學知識重難點錄制為若干個系列微課資源，學生可利用課下時間對微課視頻進行反復觀看與知識梳理，進而深化學生的邏輯整合思維，強化對邏輯方法的體驗.

基于高中物理電學抽象、知識點繁多、核心概念容易混淆的問題，高中物理教師應依據新課標要求分析學情與電學內容，為學生設計趣味性強、容易理解、支持探究、邏輯關聯度高的教學方案.此外，對于部分學習進度落后的學生，教師可依托現代信息技術推出微課資源，以便學生在課下結合微課資源滿足電學知識復習需求，深化學生對高中物理電學的認知與理解.