將新教材中“問題”情境引入新課的探討與實踐
——以“閉合電路的歐姆定律”教學(xué)為例

胡生青

(江蘇省江陰市教師發(fā)展中心，江蘇 無錫 214400)

2019年出版的人教版高中物理教科書在每節(jié)的開始都創(chuàng)設(shè)一個“問題”情境，以引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)內(nèi)容的主動思考，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識及提出問題的能力。然而在教學(xué)實踐中，有些教師拘泥于教材而放不開思路；有些教師是“我的課堂我做主”，無視教材的這種設(shè)計；也有些教師則能依據(jù)教學(xué)實情靈活變通，搞活課堂教學(xué)。總之，針對新教材中“問題”情境的教學(xué)處理樣式不一，表現(xiàn)不同，現(xiàn)結(jié)合“閉合電路的歐姆定律”的教學(xué)實踐，來談?wù)剬@個問題的思考。

1 對“問題”情境的探討

1.1 “問題”情境內(nèi)容

圖1是新教材中“閉合電路的歐姆定律”一節(jié)“問題”情境欄目的內(nèi)容。

圖1

1.2 “問題”情境分析

1.2.1 “問題”情境的設(shè)計

從學(xué)生學(xué)習(xí)的視角來看：(1) 通過觀察燈泡發(fā)光，激發(fā)學(xué)生從能量轉(zhuǎn)化角度認識電源；(2) 通過觀察兩個場景燈泡亮度不同，引發(fā)學(xué)生認知沖突，使學(xué)生對電源的認識從初中的理想電源(內(nèi)阻不計)到實際電源(考慮內(nèi)阻)的轉(zhuǎn)變；(3) 引起學(xué)生對全電路(內(nèi)、外電路)問題的探究心向。

從教師教學(xué)的視角來看：教材對“問題”情境的闡述看似“太簡潔”“模糊不清”，然而，這正是教材設(shè)計的高明之處。不同地區(qū)、不同學(xué)校的具體學(xué)情相差甚遠，教材設(shè)計給實際教學(xué)留有較大的自主空間，教師可以在教材的基礎(chǔ)上，進行個性化、學(xué)情化等設(shè)計，以期達到更好的教學(xué)效果。

1.2.2 “問題”情境的立意

教材的“問題”情境立意主要包含：(1) 增強了趣味性，利用學(xué)生熟悉的小燈泡實驗創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生感覺物理就在身邊，親切自然；(2) 凸顯了真實性，利用生活中真實的場景，引導(dǎo)學(xué)生提出真實的問題，并付出努力去解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)；(3) 統(tǒng)籌了全局性，使學(xué)生全程帶著問題學(xué)習(xí)，對電源電動勢、內(nèi)阻探究完畢后，依然不能精準(zhǔn)解釋燈泡亮度的不同，學(xué)生帶著解決問題的渴望，會繼續(xù)學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；(4) 突出了實用性，通過閉合電路歐姆定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生圓滿地解釋新課引入的真實問題，使學(xué)生經(jīng)歷曲折的探究歷程，并獲得自我效能感，可以潛移默化地增強學(xué)生熱愛物理、獻身科學(xué)的情感，有效地落實立德樹人根本任務(wù)。

2 應(yīng)用“問題”情境的教學(xué)實踐

在某市級賽課活動中，筆者全程觀摩6節(jié)“閉合電路的歐姆定律”的教學(xué)，6位教師對新教材的新課“問題”情境引入基本沒有進行個性化處理，多數(shù)以教材原有的“問題”情境呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生的思維方向和回答沒有出現(xiàn)新教材預(yù)期的情形，大大出乎老師的預(yù)判。有的教師不知所措，使新課引入出現(xiàn)了一些曲折；有的教師強行進入新課教學(xué)，使物理課堂顯得極不自然。現(xiàn)將6位老師的新課引入環(huán)節(jié)梳理如下。

教師做了新課引入的兩個小實驗，學(xué)生觀察現(xiàn)象之后，教師提問：如何解釋這一現(xiàn)象？

多數(shù)學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象后呈現(xiàn)出好奇的表情，而對教師提出的問題感到“懵圈”，自發(fā)進行討論，渴望解決問題的熱情油然而生，有代表性的回答如下。

生1：是因為能量分?jǐn)傇诙鄠€小燈泡上。

生2：是因為并聯(lián)電路有分流作用，多個小燈泡并聯(lián)，電流小。

生3：是因為并聯(lián)電路總電阻小，功率大。

生4：是因為電池有內(nèi)電阻(個別同學(xué)預(yù)習(xí)過或提前學(xué)過，不具代表性)。

……

原因分析：“問題情境的設(shè)計”是讓學(xué)生“往電池里面思考”，看似簡單而又順理成章，其實這只是“在老師看來”的問題與現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象(小燈泡的亮暗)使學(xué)生思維局限在電源外面，學(xué)生對于電源的認知停留在初中“電源電壓恒定”的觀念上，很難往電池內(nèi)部方向思考，因此，“能量分?jǐn)偂薄半娏鞣至鳌钡然卮鸲际腔趯W(xué)生已有認知水平的正常現(xiàn)象。如果要成功引導(dǎo)學(xué)生“往電池里面思考”，就必須深度分析學(xué)情：

(1) 前概念的影響。初中物理學(xué)習(xí)的都是理想電源，學(xué)生不會往電源里面想。

(2) 思維定勢的影響。學(xué)生以往學(xué)習(xí)的都是“外電路”部分，熟知并聯(lián)電路電壓相等且應(yīng)等于電源兩端電壓，不會認為“電壓”會出現(xiàn)“問題”。

(3) 思維寬度不足。小燈泡的亮暗，除了有電流、電功率的“指標(biāo)”，還有電壓“指標(biāo)”。

對于學(xué)生出現(xiàn)的這些問題，如果教師不能準(zhǔn)確把握學(xué)情，未深度分析原因，其教學(xué)就會出現(xiàn)問題，這次賽課中教師處理方法如下：

(1) 有教師認為學(xué)生知識存在缺失，于是帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)串并聯(lián)電路相關(guān)知識，如并聯(lián)電路電壓相等，總電阻小……從解決問題和疑難的角度看，復(fù)習(xí)鞏固似乎是合理的應(yīng)對方式，但是教師用了十幾分鐘進行復(fù)習(xí)后，還是不能順利過渡到本節(jié)的新課教學(xué)上，說明這樣的學(xué)情分析和應(yīng)對策略是失敗的。

(2) 有教師認為學(xué)生根本不會想到電源內(nèi)部，在發(fā)現(xiàn)出乎意料的情況下，直接告知學(xué)生電源的總電壓一定，并聯(lián)電路的電阻變小，外部燈泡獲得電壓就變小，電源內(nèi)部獲得電壓增大。在教學(xué)中生拉硬扯，過程明顯不自然，學(xué)生被動接受，背離了新教材設(shè)計的“初心”。

(3) 有教師認為課堂教學(xué)推進最要緊，學(xué)生反應(yīng)只是其次，完全拋開剛才的實驗和學(xué)生的反應(yīng)，直接講授：由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路，用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。直接講出閉合電路、內(nèi)電路、外電路，“取締”了學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的機會，“泯滅”了學(xué)生的知識自主生成機會，與新課標(biāo)理念背道而馳。

3 對“問題”情境的教學(xué)建議

本節(jié)“問題”情境引入的首要目標(biāo)指向“電源內(nèi)部”，只有學(xué)生認識到“電源出了問題”，才可能實現(xiàn)從“理想電源”向“實際電源”的過渡，為“內(nèi)、外電路”“電動勢”等知識探究形成必要的觀念基礎(chǔ)。從模型建構(gòu)的角度來說，學(xué)生需要完成從理想電源到實際電源的“順應(yīng)”，因此，要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)理想電源模型已經(jīng)不能解決新問題的情境。“小燈泡的亮暗”不足以使學(xué)生往電源內(nèi)部想，“電壓”就是基于新教材的個性化、學(xué)情化設(shè)計的切入點，也是突破“新課引入”教學(xué)難點的一個“關(guān)鍵抓手”，以下提供2個設(shè)計方案供參考。

3.1 設(shè)計方案一

教材中的兩個實驗先用一只燈泡，并聯(lián)電路實驗放在新課學(xué)習(xí)之后的“思考與討論”中。因此，引入部分的設(shè)計，外電路選用為一只燈泡的電路(圖2)，通過開關(guān)通、斷實驗，測量、比較電源兩端的電壓，引領(lǐng)思維往“陌生地帶”——電源內(nèi)部去思考，由外而內(nèi)認知內(nèi)電阻、內(nèi)電壓、內(nèi)電路等知識，進而成功過渡到電動勢、閉合電路歐姆定律等知識的學(xué)習(xí)。

圖2

師：兩節(jié)電池串聯(lián)起來一共多少伏？

生：3 V。

師：小燈泡兩端電壓是多少伏？

生：3 V。

師：你做過實驗研究嗎？

學(xué)生分組實驗，用電壓表測量，進行觀察、讀數(shù)、對比、思考，現(xiàn)象為：斷開開關(guān)，電池電壓示數(shù)為2.9 V；閉合開關(guān)，測得燈泡兩端電壓為2.6 V。

說明：為了凸顯實驗效果，可以挑選內(nèi)阻較大的電池和電阻較小的燈泡。

師：開關(guān)閉合時，小燈泡兩端電壓等于電池電壓嗎？為什么有0.3 V的差值？

學(xué)生經(jīng)過小組討論、分析，提出：可能是電池本身把0.3 V電壓“私吞了”(學(xué)生語言表述不一定準(zhǔn)確到位)，教師可以順勢引導(dǎo)，除了以前熟知的外電路，還可能有一個電池內(nèi)部電路(內(nèi)電路)，接下來就可以自然地對電源(電動勢等知識)進行探究。

3.2 設(shè)計方案二

如圖3所示，先用電壓表測出電源兩端電壓，請學(xué)生猜測。

圖3

問題1：如果閉合開關(guān)S1，電壓表示數(shù)是否會變化？

問題2：繼續(xù)閉合開關(guān)S2，電壓表示數(shù)是否會變化？燈泡L1的亮度是否會變化？

初中學(xué)習(xí)的是理想電源，電源兩端電壓保持不變。所以，對于問題1，大部分學(xué)生認為電壓表示數(shù)保持不變。實驗結(jié)果出乎預(yù)料，電壓表示數(shù)明顯減小，造成學(xué)生的認知沖突，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，也產(chǎn)生了質(zhì)疑：可能是“電池出了問題”。對于問題2，學(xué)生根據(jù)初中所學(xué)知識：并聯(lián)電路不會相互影響，認為電壓表示數(shù)不變，燈泡亮度不變。實驗結(jié)果再一次出乎學(xué)生預(yù)料，電壓表示數(shù)進一步減小，燈泡亮度明顯變暗。這使學(xué)生意識到以前學(xué)過的知識已經(jīng)和實驗事實相矛盾，對新知識的學(xué)習(xí)欲望被點燃了，學(xué)生也更加堅信自己的質(zhì)疑，接下來對電源電動勢、內(nèi)阻、內(nèi)外電路等新知識的探究就會自然而然地發(fā)生。

這樣的新課引入中“問題”的情境設(shè)計目標(biāo)指向明確、簡單直接、典型有效，通過對開關(guān)閉合和斷開現(xiàn)象的對比，引發(fā)學(xué)生思考電路中電壓變化的原因，促使學(xué)生的認識上升到“閉合回路”，加上教師適時有效的點撥，使學(xué)生明確：電源不但提供電壓，其內(nèi)部也同時會分?jǐn)傠妷海趯W(xué)生已有的外部電路舊知和閉合電路新知之間搭建起橋梁，順利地引領(lǐng)學(xué)生進入新知識的探究、學(xué)習(xí)。

4 教學(xué)反思

教師如何發(fā)揮主導(dǎo)作用，合理利用教材？又如何以學(xué)生為主體開展教學(xué)？由以上討論可以看出，關(guān)鍵在于教學(xué)設(shè)計。好的教學(xué)設(shè)計會將“教”與“學(xué)”統(tǒng)一起來，自然形成“教學(xué)合一”的局面。

引入新課的問題情境是課堂教學(xué)的基本要素，是以學(xué)為中心的教學(xué)實施的基礎(chǔ)。在設(shè)計引入新課的問題情境時，應(yīng)遵循以下原則。

(1) 目標(biāo)性原則

情境是為達成教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，應(yīng)根據(jù)確定的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計問題情境。

(2) 生活性原則

聯(lián)系學(xué)生的生活實際，使物理與生活緊密相連，讓學(xué)生感覺物理有用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生處于“我要學(xué)”的積極狀態(tài)中。

(3) 形象性原則

用具體的、可見的實驗或?qū)嵗ぐl(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生從感性認識上升到理性認識。

(4) 典型性原則

突出關(guān)鍵特征，讓學(xué)生感受到情境的清晰和有效，具有定向啟發(fā)性。

(5) 問題性原則

符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，能順暢地引發(fā)問題。

(6) 驅(qū)動性原則

情境設(shè)計能夠激發(fā)學(xué)生思考，驅(qū)使學(xué)生在學(xué)習(xí)起初形成指向教學(xué)核心的思維起點。

在實際教學(xué)中，切忌只看重激發(fā)興趣，過分追求奇特，甚至通過夸張“搞怪”來“點燃”熱情，弱化導(dǎo)入功能，甚至帶偏了學(xué)生的思維方向；如果實例不夠典型有效和簡單直接，較多繁雜而無關(guān)的信息就會掩蓋主題，不能承上啟下，無法自然過渡到新課學(xué)習(xí)。激發(fā)興趣對課堂教學(xué)當(dāng)然也很重要，新課引入也并不是讓課堂越“燃”越好，所謂“激發(fā)”不僅僅是單純制造高漲的情緒，重要的是思維的“點燃”，是高階思維的情境導(dǎo)向與教學(xué)內(nèi)容的匹配吻合，由情境引入自然過渡到新課學(xué)習(xí)。