突出真問題 關注真情境
——以“助產術”應用于“歐姆定律”教學為例

周曉慧

(蘇州市草橋中學校,江蘇 蘇州 215031)

“助產術”用于教學設計，倡導問題導向，倡導創新導向，倡導教學方式多樣化，是基于3點考慮.

新課標的要求.義務教育新課程方案(2022年版)強調堅持問題導向，注重對實際問題的有效回應，遵循學生身心發展規律，精選對學生終身發展有價值的課程，減負提質.同時，義務教育新物理課程標準(2022年版)課程理念中強調注重科學探究，倡導教學方式多樣化，強調真實問題情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發展核心素養.

真問題、真情境、真實驗的真實情境要求.旨在解決物理學習“學得難、學得死、學得淺”的真實問題，在分析問題、解決問題中培養學生“會提問、會反問、會追問”的科學思維能力.

教學設計的創新體驗要求，提出“助產術”式教學設計.“助產術”這一概念,是對蘇格拉底“產婆術”理念plus升級版.將其遷移到物理教學中，形成了“助產術”——“發問—回答—追問—反詰”的教學升級轉化策略.其亮點在于通過問答、交談、反問或爭論法來推進認知，推進問題思維，推進解決問題的實踐能力的增進.

下面以“歐姆定律”課堂教學為例，說明“助產術”式物理教學設計的可行性和可操作性，以期為大家開展教學設計和相關研究提供參考.

1 教學背景

(1) 教材分析.本節課是蘇科版九年級上冊第14章第3節“歐姆定律”第1課時的內容.歐姆定律是電學的基本規律，它是連接前面的電路認知的內容和之后的電功、電功率知識的橋梁，也是本章最重要的一節.而電流與電壓、電阻關系的探究又是這一節的重中之重，因為歐姆定律是實驗定律，非常適合“助產術”式探究學習,從學生已有經驗出發，通過階梯式問題，步步追問，步步設疑，最終使學生自己總結出歐姆定律的結論.其核心在于：讓學生自主體驗、參與知識產生的全過程，培育學生在科學思維、實驗探究等方面的物理學科素養.

(2) 學情分析.通過前面的知識學習，學生已理解了電流、電壓、電阻的概念，并能熟練使用電流表、電壓表、滑動變阻器等來連接電路，這些都為“助產術”式學習奠定了知識基礎.通過一年的物理學習，初三學生已初步掌握了物理學習中的科學探究方法，初步形成了分析、綜合、判斷、推理等良好科學思維，具備了推行“助產術”式探究學習的智力條件.另外筆者授課的班級，學生功底扎實，素質優良，完全具備“助產術”式教學所需的探究能力以及實驗操作和數據分析能力.

(3) 教具準備.傳統物理教學以高效為借口，以“教師實驗”演示為主.“助產術”教學設計，主張“手腦兼用”，以“學生動手實驗”為主，所以教具成為重要的物理學習準備條件.為每個學生提供動手的機會，是教具準備的主要目標.本節課需要準備：干電池若干、開關1個、導線若干、電流表、電壓表、滑動變阻器、定值電阻(3個，阻值不同)、小燈泡、電飯鍋、教學PPT、手機、希沃投屏軟件.

2 “助產術”式教學的流程設計

“助產術”式教學流程圖如圖1所示.

圖1

3 教學過程設計

3.1 起疑設問，“真問題”導入

布置學生提前預習，發現與本課知識關聯的現實問題，確認學生的知識“盲點”——真問題，“誘導”學生深入“對話”的欲望，作為本課教學的起點.

學生問題1：小李同學問，用自購的電學實驗器材包組裝電路時發現，接兩節干電池明顯比一節亮，這是為什么？

生答：電流跟電壓有關系，且電壓越大電流越大，因為電壓是形成電流的原因.

學生問題2：小王同學問，在開教室里的電風扇時，為什么旋動電風扇調速器時電風扇的轉速就不一樣呢？

生答：電流跟電阻有關系，且電阻越大，電流越小，所以轉速就不一樣，因為電阻是導體對電流的阻礙作用.

師總結：原來電壓和電阻是導致電流變化的兩個因素， 電壓、電阻相當于自變量，電流相當于因變量.

學生問題3：當我們研究某個量跟另外兩個因素關系的時候，我們通常采用什么研究方法最便捷？

生答：控制變量法.

教師反詰4：我們曾用過控制變量法嗎？什么時候用過？如何具體實施控制？

生答：研究壓力的作用效果跟壓力和受力面積的關系；研究蒸發的快慢跟溫度、表面積、液體表面空氣的流速的關系等.

生答：兩步，第1步保持電阻不變，研究電流和電壓的關系；第2步保持電壓不變，研究電流和電阻的關系.

問題5：該如何研究它們的關系？

生答：先設計實驗電路圖然后做實驗進行探究.

設計意圖：學生在生活觀察中，發現物理知識與現實生活的關聯，依循學生已學知識、已有經驗——電流、電壓、電阻3個電學基本物理量的知識，引發師生對話：3個物理量是彼此不相干的，還是有著內在的聯系？5個問題的連環設計，是為引起學生的好奇心和學習欲望，同時，讓學生在“問題環”的誘導下，一步步深入思考，運用所學知識完成一次認知躍升.

3.2 激疑探問 ，“真實驗”助解

探究學習1.導體中的電流與該導體兩端的電壓有什么關系？

物理學中要探究電流和電壓的關系，通常的做法是給學生一段導體、電源、開關和導線，這樣就能產生電流和電壓(顯示圖2).

圖2

問題1：導體就是用電器，該選用電飯鍋、電燈，還是定值電阻?為什么？

生答：盡量不要選用電飯鍋，因為電飯鍋正常工作時的電壓是220 V，低于這個電壓電飯鍋將不能正常工作,另外對人體安全的電壓是不高于36 V，如果在家庭電路電壓下工作會非常危險.

問題2：為什么不使用電燈？

生答：燈泡工作時電阻隨溫度的升高而增大，而本次探究要保持電阻不變.

問題3：定值電阻呢？

生答： 定值電阻受溫度影響較小，所以研究對象我們選定值電阻.

師：顯示圖3.

圖3

問題4：還需要什么器材？

生答：電流表和電壓表，用電流表測電流，用電壓表測電壓，才能有數據.

師：顯示圖4.

圖4

問題5：請問同學，這樣的電路能完成探究嗎？

生答：不能，因為只能顯示一次對應的電流和電壓值，無法多次測量尋找普遍規律.

問題6：如何解決？

生答：改變干電池的節數.(顯示電路如圖5)

圖5

問題7：這樣做法確實能實現多次測量，還有沒有其他的設計方案？

生答：實驗次數有限，另外每次都要重新連接電路.

問題8：那有沒有更好的辦法？

生答：用滑動變阻器，通過改變滑動變阻器的阻值從而改變定值電阻兩端的電壓，既方便又可以增加實驗次數.

師：顯示電路圖6.

圖6

師總結：經過同學們的不懈努力，我們終于完成了電路的設計.感謝同學們的出謀劃策.

設計意圖：本活動設計從圖2→圖3→圖4→圖5→圖6直觀演示了知識產生的全過程，讓學生體驗到學習的意義和價值.學習，就是一種知識的煉制活動，知識從來不是個體一次就能掌握、一次就能獲得的，更不是老師給予的，是靠自己探究獲得的.此次探究活動共設計了 8個問題，始終圍繞物理情境、生活場景進行思考，運用知識分析解決實際問題.知識本來就離不開情境，離不開生活，創設激發學生內驅力的學習情境，通過層層遞進的問題探究，讓學生體驗獲得知識的成就感和自信心，強化科學探究素養培育.

3.3 質疑追問，“真場景”求解

探究學習2.導體中的電流與該導體電阻有什么關系？ 探究電流和電阻的關系，我們同樣選擇這張電路圖，但至少要更換3次定值電阻，同時要注意保持電壓不變.

問題1：接下來我們來設計一下記錄實驗數據的表格如表1所示，首先是探究電流與電壓的關系，同學們這個表格里要填什么數據呢？要注意些什么問題呢？

表1 (電阻R=______Ω不變)

生答：至少測3次，物理量后面直接寫了單位，那么等會記錄數據的時候就不再需要寫單位了，另外第1張表格里請你選擇一個認為合適的定值電阻保持不變填在表格里，同時注意表格里自變量是電壓，電流是因變量.

問題2：探究電流與電阻關系的表格呢？

生答：第2張表格(如表2所示)里每次實驗要確定一個不變的電壓，電阻是自變量，電流是因變量.

表2 (電壓U=________V不變)

設計意圖： 在此，應以小組合作學習形式為佳，教師以“提醒”的方式現場教學.讓學生通過小組交流，相互取長補短、錘煉思維，將所學知識進行融合、前后貫通、綜合運用，將思維向縱深發展，延展思維的深度，這樣的思維培養方式符合物理核心素養的“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任”培育方向.

3.4 多元評估，“真數據”求證

小組合作，共同探究.學生分組實驗，兩位學生分成一組(如圖7)，實驗器材有電池盒、開關、電阻(3個不同定值電阻)、導線若干、電流表、電壓表、滑動變阻器，每位學生有一份記錄學案，先在學案上畫出圖6，然后分組的兩位學生一起根據圖6連接完整電路，先完成表3的探究，一位學生負責操作，另一位學生記錄數據，完成表4探究時兩位學生互換操作.

圖7

表3 (電阻R= 5 Ω不變)

表4 (電壓U= 2.0 V不變)

技術加持，精準示范.教師在實驗的過程中可以利用希沃投屏軟件手機直播任意一組學生的實驗操作，并在學案上拍照取證學生的分組實驗數據.

適時引導，科學求證.教師引導和提醒學生，在實驗過程中，電路閉合時間不能過長，讀取數據后要斷開開關，以防通電時間長導致電阻發熱帶來測量誤差；測量組數多少可根據時間而定，時間充足就多測幾組，但至少要測量3組；讓學生調節滑動變阻器的滑片，盡量使電阻兩端的電壓成整數倍變化.

設計意圖： 科學探究是培養物理學科核心素養的重要路徑.因為科學探究的能力必須通過一定的科學活動才能得到.物理實驗是目前為止比較有效、比較靠譜的科學活動.讓學生親身參與實驗過程，親自動手做實驗，是為了讓他們經歷與科學工作者相似的探究過程,從而領悟科學探究方法,發展科學探究能力.小組合作進行探究實驗,更能加強師生互動,加強生生交流,一起體驗科學探究的各個環節和不同方法,營造“大膽猜測，小心求證”的民主學術環境，從而整體提升學生的科學態度和責任.

3.5 綜合設計，“真反饋”修正

先分析表1.

師問：你們發現了電流與電壓是什么關系(投屏幾組學生的實驗數據)？

生答：當電阻一定時，電壓越大，電流也越大.

師問：仔細研究一下表3數據，你還有更進一步的發現嗎？

生答：我發現電流與電壓成正比.

師說：其實物理學上要尋找兩個物理量的關系的第2種方法就是采集多組數據后繪制成圖像.

師問：發現圖像(圖8)有什么特點？說明了什么？

圖8

生答：發現I-U圖像是條過原點的直線，再次證明了：電阻一定時，電流與電壓成正比.

分析表2，電壓不變時，電流與電阻成反比.

師問：看表4數據，你發現電流與電阻的關系了嗎？

生答：發現當電壓一定時，電阻越大，電流越小.

師問：仔細研究一下數據，你還有更進一步的發現嗎？

生答：電壓一定時，電流與電阻成反比.

師說：如果學生課后有時間可以采集多組數據，從而采用圖像法(圖9)來探究兩者的反比關系.

圖9

分析歐姆定律：

把學生們得到的兩個分步結論合二為一，那就是歐姆定律.由于這個規律最早是德國物理學家歐姆發現的，因此人們為紀念他，把這個定律稱作歐姆定律.如果最早是我們哪一位同學發現的，那么我們就可以叫它某某定律了.現在沒有發現定律，是因為還沒有足夠的知識和能力儲備，但通過今天這節課，我們是不是獲得了一些“生產知識”的方法和技能呢？請同學試試自己提煉本節課內容.

學生總結提煉歐姆定律的內容：導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與該導體的電阻成反比.數學表達式I=U/R.

學習評估：通過本次探究實驗你還有沒有什么遺憾和感想？譬如(1) 比較你所在小組提出的實驗結論與其他小組的實驗結論有什么差別？(2) 分析實驗結論與開始的假設有什么差異？(3) 分析產生實驗誤差的原因？以此作為出發點，圍繞著學生“自己的錯誤”而進一步展開實驗改進措施.

設計意圖：遵循立足學科素養、突出科學思維培養的原則.在對實驗數據和理論數據進行分析時，教師引導學生清晰、系統地重新審視理論模型的建構過程，反思哪些因素被忽略，并做出解釋，使學生更加深刻地理解物理概念和規律，更加準確地解釋自然現象.同時，在“歐姆定律”問題解決過程中，學生逐漸養成從多個視角審視和檢驗實驗結論的思維習慣，提高學生物理學科核心素養，認識到物理學是人類認識自然的方式之一.

4 教學反思

毋庸置疑，教學是藝術和技術的統一.“助產術”式教學策略，更多是師生有關“知識對話”技術的改進，而教室話語與學力差異的研究，以及教學場所支持與促進的環境營造探究，還有待改進，這是今后改進的方向.

回看“助產術”式教學設計，教師充任的是導演角色，改進學習路徑，改善學習情境.學生能自己解決的，教師決不干預；學生能自己驗證的，教師決不插手.其實踐表征有3點：其一是以問促問，先問后答.整個教學環節中，教師不“預設”問題，更不“預設”觀點和結論.先“等一等”學生憤悱狀態，相信學生“疑難能自覺、高精能自探”的能力，旁觀學生“解答”過程，力促學生自己得出答案；其二是以猜促問，先猜后證，求證中產生新問題.杜威主張，學校所組織的經驗，應當選擇與學問性經驗、校外的社會、公共生活的倫理有連續性的經驗.老師只要營造寬松的思維環境，先“藏一藏”實驗教具，讓學生用自己的“學習經驗”猜證、反思、探索，實驗求證；其三是以疑促問，先疑后驗.教師將各種物理知識變成“疑問”，然后將疑問扔給學生，把猜疑、證疑的空間留給學生，將答案“留一留”，幫助學生找準物理學習難點的突破方向，將答案的驗證權交給學生.

所以說，“助產術”式教學策略，強調知識權力的分散，師生在知識面前是平等的.其教學信念：教為不教，學為自得.對于學生而言：提出問題永遠比解出答案更重要，會求證比會答題更重要.

總之，“助產術”式教學設計，始于學生自己的學習經驗和學習經歷，營造“真問題、真實驗、真場景、真數據”的學習環境，以“起疑—激疑—質疑—求證—反思”的學習路徑，形成能動的、主體性學習.培養科學思維，滲透創新探究精神，化知識為能力，化學習為品格，最終指向學科素養的提升，回歸教育本源的人性關懷的教育教學實踐.