“以學定教”理念下的初中物理教學設計——以“電流和電路”為例

岳曉婷

（上海師范大學，上海 200234）

在傳統“以教定學”的教學模式中，課堂以教師講授為主，學生被動的聽記.［1］新課程改革強調“以學定教”，即根據學生的身心規律和學習情況來確定教師的教育內容和方式，重視教學過程中學生的自主知識建構和有效學習活動.［2］在新課改“以學定教”的指導理念下，物理教學應該在以學生為中心的前提下，以實驗為基礎、建構為手法、生成為目標展開教學.［3］本文分析的“電流和電路”是人教版9年級物理第15章第2節的內容，［4］從現有教材來看，學生的學習過程從電荷到電流再到閉合回路，符合電荷的定向移動產生電流，而電流在閉合回路中流動這一科學上的因果關系，但卻不符合建構主義提倡的從形象到抽象、從已知到未知的認知發展和知識建構過程.

1 整體教學思路

在“以學定教”理念的指導下，“電流和電路”這一內容的學習過程可以嘗試打破現有教材中科學上的因果關系，從學生生活中已知的電路認識未知的電流、電荷，從形象的、看得見的電路變化理解抽象的、看不見的電荷定向移動，也就是先學習第2節中的閉合回路，再學習電流，在此基礎上再學習第1節電荷.在該總體設計思想的指導下，參考美國華盛頓大學物理教育研究小組開發的“以學定教”類課程《探究物理》（英文：Physics by Inquiry）中“電路”一節的內容，［5］對“電流和電路”這一節的教學過程進行重新設計.如圖1所示“電流和電路”一節內容主要涉及電流、電路圖和閉合回路3個知識點，其中閉合回路和電流這兩個主要知識點采用“以學定教”的方式，按照提出問題、探究實驗、知識建構和問題解決4個環節依次進行；電路圖涉及的內容較為簡單，以傳統講授法告訴學生電路中各個元件的圖形符號即可.

圖1 “電流和電路”一節內容的教學思路

2 閉合回路部分的具體教學過程

2.1 提出問題，引導實驗

設置疑問：實驗臺上有一個小燈泡，一根導線和一節干電池.如何用這節電池和導線使小燈泡發光？

設計意圖：設置真實的物理情境，以學生熟悉的、生活中常見的小燈泡發光這一問題為切入點，激發學生的學習興趣，引起學生的學習動機.

2.2 動手動腦，探究實驗

實驗內容：使用實驗臺上的小燈泡、導線和干電池，將這3樣東西用盡可能多的方式連接起來，畫出每種可能的連接方式，并將這些連接分成能使燈泡發光和不能使燈泡發光兩組.

實驗結果：如圖2所示，能使燈泡發光的電路連接方式有4種；不能使燈泡發光的電路連接方式有很多，可以歸納為2種.

圖2 小燈泡實驗的電路連接方式

交流討論：引導學生觀察并討論能使燈泡發光的電路連接方式和不能使燈泡發光的電路連接方式有何不同？

設計意圖：以學生為中心，引導學生親自動手連接小燈泡、導線和電池，探究使燈泡發光的電路連接方式，形象化、具體化地認識電路的各種連接方式.幫助學生動手動腦、探究實驗，主動探索知識、發現知識.

2.3 總結實驗，操作定義

教師引導：在上述實驗中，我們使用一節干電池、一個小燈泡和一根導線連接成一個電路，使燈泡發光，這樣的電路叫做閉合回路.操作性定義是指能夠對科學術語進行實驗操作和檢驗的定義［9］.在實驗的基礎上，嘗試總結閉合回路的操作性定義.

總結歸納：在實驗的基礎上總結出閉合回路的操作性定義為導線從電池的一極出發，經過小燈泡，回到電池的另一極，構成一個閉合的環，即為閉合回路.

設計意圖：與教材中直接給出閉合回路中才有電流的灌輸式、記憶式定義方式不同，采用實驗中能直接觀察到的形象具體、能夠操作、能夠實驗的操作性定義方法，引導學生在實驗結果的基礎上，自行定義閉合回路，加深知識理解、建構知識體系.

2.4 突破誤解，直擊重點

設置問題：如圖3所示的電路中，有學生認為該電路中燈泡能夠發光，因為導線從電池的一極出發經過小燈泡回到了電池的另一極，這個電路是閉合回路.你怎么看？

啟發思考：如果有學生存在與上述學生相同的誤解，可通過如下師生對話，以一系列“問題串”啟發學生思考，幫助學生自行解決問題.

師：觀察圖3的連接方式和圖2中能使燈泡發光的連接方式有何不同？

圖3 小燈泡連接圖

生：圖2中只要燈泡發光，導線好像都形成了一個圈.

師：閉合回路在定義時除了強調導線從電池的一極出發經過小燈泡回到電池的另一極，還要注意什么？

生：導線、小燈泡和導線連接后能形成一個閉合的環，也就是“閉合”回路.

總結歸納：導線從電池的一極出發，經過小燈泡，但沒有回到電池的另一極，構成斷路；導線從電池的一極出發，沒有經過小燈泡，直接回到電池的另一極，構成短路.

設計意圖：從學生常見的誤解出發設置問題，以學定教.在討論時，通過逐步遞進的問題啟發學生思考，結合探究實驗，深刻理解“閉合”的含義，幫助學生透過實驗現象看到科學本質，既動手又動腦，深刻理解閉合回路的概念.

3 電流部分的具體教學過程

3.1 提出問題，探尋原因

設置疑問：將小燈泡、導線和電池連接成閉合回路，為何小燈泡會發光？閉合回路中發生了什么變化？

設計意圖：引導學生探尋燈泡發光的原因，從客觀看到的燈泡發光猜測電路內部可能發生的抽象變化.從已知到未知，從形象到抽象，以學生為主體，引導其逐步發現新知識、探索新概念.

3.2 動手實驗，觸摸感受

實驗內容：如圖4所示，用一根裸導線或大回形針連接電池的兩極.連接導線后，用手沿著導線，分別觸摸A、B、C3個點.

圖4 裸導線的溫度感受

交流討論：讓學生通過觸摸感受A、B、C3個點的溫度，引導學生思考該現象對導線上的某一處正在發生的變化和另一處正在發生的變化間的關系有什么樣的暗示？

總結歸納：導線上A、B、C3個點的溫度大致相同，也就是說A、B、C3個點發生的變化相同，據此可以猜測可能有某種相同的物質流過導線，引起了A、B、C3個點發生了相同的變化.

設計意圖：通過可以親自觸摸到裸導線的發熱，感受到閉合回路中正在發生的形象變化，將抽象的電流流動轉化成形象可觀可感可觸摸的電路變化.

3.3 科學猜想，建構新知

科學猜想：當我們將裸導線或者燈泡接入電路中時，這些物體總會發生一些變化，如，導線摸起來會發熱，燈泡會發光.據此我們可以猜測有某一物質在電路中流動，導致了物體的變化.

總結歸納：閉合回路中有某種物質在流動，我們將這一流動的物質稱為電流.

設計意圖：與傳統教材中直接告訴學生電荷的定向移動形成電流不同，讓學生親眼看到、親自觸摸到電路中發生的變化，進而猜測這些變化是由電路中某種物質的流動導致.整個學習過程強調在具體化實驗現象的基礎上提出有理有據的科學猜想，進行抽象化的概念定義和知識學習.

3.4 解決問題，走出難點

設置問題：如圖5所示，有學生認為電路中電流是單向流動的.電流只從電池流向燈泡.因為電池可以使燈泡發光，但當沒有電池時，燈泡并不會發光.也就是說，燈泡發光是因為電池向燈泡輸送了電流.你對此怎么看？

圖5 閉合回路中電流的流動方式

啟發思考：如果學生不能明確解釋為何電路中的電流是環形流動而非單向流動，或者認同電路中的電流為單向流動，可嘗試通過如下師生對話，以一系列“問題串”啟發學生思考，幫助學生自行解決問題.

師：如果電路中電流是單向流動的，那么下面那條導線還有用嗎？

生1：沒有.

師：我們連接好電路，將下面那根導線拆掉，你觀察現在燈泡還亮嗎？

生1：不亮了，所以它是有用的，應該也有電流流過.

生2：但可能下面那條導線只是為了幫助構成閉合回路，并沒有電流流過.

師：我們用將下面的導線替換成裸導線，你摸一下有什么感覺？

生2：熱熱的，我現在徹底相信這根導線有電流流過了.

設計意圖：從學生常見的誤解出發設置問題，以學定教.通過層層深入的遞進式提問啟發學生思考，結合形象化、可視化的實驗現象，進行針對性的指導與反饋，幫助學生深刻理解而非記憶電流的環形流動方式.

4 結語

新課程改革所提倡的“以學定教”，最根本的是要實現從以“教”為中心轉變為以“學”為中心，即從“教師將知識傳授給學生”轉變為“讓學生自己去發現和創造知識”［6］.基于“以學定教”的理念，教師在進行教學設計時，可以嘗試打破現有教材的束縛，改變知識本位的傳統思想，以學生為本、從學情出發，設計更符合學生認知發展和知識建構規律的教學過程；激活知識、促進思考，讓學生通過科學探究、自主學習，在教師的引導下提出科學猜想、理解科學概念、建構科學模型.