核心素養理念下初中物理電學解題思維能力進階訓練策略

摘" 要：當前，學生的思維能力訓練已成為各學科教育的重點.為了強化學生的物理思維能力，本次研究以學科核心素養為引領，對初中物理電學解題思維能力進行深入探討，通過構建層次化的訓練題目，旨在提升學生解題思維能力，同時培育創新精神和實踐能力.文章以歐姆定律及解題思維能力進階訓練為著手點，結合電功率、電阻實例，對初中物理電學解題思維能力進行全面剖析和實踐探索.

關鍵詞：核心素養；初中物理；電學；思維能力

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）17-0077-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：陳仙霞（1983.10—），女，福建省莆田人，本科，中學一級教師，從事中學物理教學研究.

基金項目：福建省師范大學基礎教育課程研究中心2023年度開放課題“基于培養學生核心素養的課堂教學研究”（KCA2023196）.

在教育改革持續深化的背景下，學科核心素養已逐漸成為教育領域的關注焦點.核心素養指的是學生在學習過程中逐漸形成的、能夠適應個人終身發展及社會發展需求的品格與能力.初中物理電學作為基礎學科的關鍵組成部分，其解題思維能力的培養對于學生的未來學習與成長具有深遠意義［1］.然而，如何在學科核心素養的指導下，進一步提升初中物理電學的解題思維能力，已成為當前教育工作者所面臨的緊迫課題.

1" 初中物理解題思維能力進階訓練概述

初中物理解題思維能力進階訓練主要分為三個階段.在初級階段，要求學生能夠扎實掌握基本概念，通過深入理解概念，能夠更好地把握問題的本質，為解題奠定基礎［2］.熟練掌握公式，幫助學生更快速地分析問題，迅速找到解決思路.在中級階段，要求學生提高問題分析和解決能力.通過分析問題，將復雜問題分解為簡單部分，逐步揭示問題的內在聯系.同時要求學生掌握歸納法、演繹法、圖像法等，幫助學生更加靈活地解決問題.

2" 在歐姆定律中展開解題思維能力進階訓練

例1" 當一導體兩端的電壓為6 V時，通過的電流是0.6" A，則該導體的電阻是多少（" ）

A.10 Ω" B.3.6 Ω" C.6.6 Ω" D.5.4 Ω

在引導學生解題過程中，按照思維進階訓練的方式，可以將整個思考過程分為四個步驟，具體如下.

①電阻的大小與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關.根據歐姆定律，電阻R與電壓U和電流I之間的關系可以表示為R=U/I.這個公式可以幫助我們計算出導體的電阻，所以我們要理解歐姆定律的概念.歐姆定律是指在恒定溫度下導體的電阻不變，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比.這個定律為我們提供了一個簡單的方法來計算電阻.

②運用歐姆定律解決簡單電路問題.假設我們有一個電池，兩端電壓為6 V，通過導體的電流為0.6 A.我們可以使用歐姆定律的公式R=U/I來計算導體的電阻.將已知值代入公式，得到R=10 Ω.

③實際電路問題往往比這個例子更復雜，在這種情況下，需要結合其他物理定律，如能量守恒定律和電功率公式等，來解決復雜電路問題.例如，當電路中存在多個電阻時，我們需要使用基爾霍夫定律和基爾霍夫電流定律來分析電路.在解決復雜電路問題時，要注意以下幾點：其一，正確畫出電路圖，包括電池、導線和電阻等元件；其二，確定未知量，如電阻、電流或電壓，并找出與它們相關的方程；其三，應用歐姆定律、基爾霍夫定律等物理定律，列出方程組并求解；其四，檢查計算結果是否符合實際情況，如能量守恒、電功率等.

④在解題過程中，可能會出現一些錯誤，如誤判電路類型、忽略電阻變化等.為了避免這些錯誤，需要學生注意四點，即仔細分析題目，確保理解清楚問題的背景和條件；熟悉各種電路定律和公式，并能靈活運用；養成畫電路圖的習慣，有助于更清晰地理解電路結構；多做練習，提高解題速度和準確性.

3" 核心素養理念下初中物理電學解題思維能力進階訓練

3.1" 電能

例2" 一臺電動機正常工作時線圈兩端電壓為380 V，線圈電阻為2 Ω，線圈中電流為10 A，這臺電動機正常工作1 h消耗的電能W和產生的熱量Q分別為（" ）

A.3 800 J" 200 J""" B.3 800 J" 3 800 J

C.72 200 J" 200 J D.13.68 MJ" 72 000 J

在電動機的工作過程中，線圈的電壓、電流和電阻是三個重要的參數.由此，根據題目給出的信息，我們可以計算出電動機在正常工作時的電能消耗和產生的熱量.

①電能的計算公式為W=UIt，其中U代表電壓，I代表電流，t表示時間.假設電動機正常工作時間為1小時，即t=1 h=3 600 s，那么電動機正常工作1 h的電能消耗為W=380 V×10 A×3 600 s=13 680 000 J=13.68 MJ.

②接下來，計算在正常工作狀態下電動機所產生的熱量.根據焦耳定律，熱量的計算公式為Q=I2Rt，其中I代表電流，R代表電阻，t代表時間.題目給出的線圈電阻為2 Ω，因此R=2 Ω.將電流I=10 A，電阻R=2 Ω，時間t=3 600 s代入公式，可得熱量Q=（10 A）2×2 Ω×3 600 s=72 000 J.

3.2" 伏安法測電阻

例3" 小紅測電阻Rx的阻值，設計的電路如圖1所示，電源電壓保持不變，其中R0是最大阻值為200 Ω的滑動變阻器，R是未知固定電阻.她把開關S擲于a時，電壓表讀數為2.5 V，電流表讀數為I1=0.5 A；再把開關S擲于b，并調節R0，使電壓表讀數減小0.7 V，電流表讀數I2增加0.4 A，最后小紅得到Rx的阻值為（" ）

A.5 Ω" B.3 Ω" C.2 Ω" D.1.75 Ω

①需要明確伏安法測電阻的原理.該方法是通過測量電阻兩端的電壓及電阻內的電流，依據歐姆定律計算電阻值.因其操作簡便且測量結果較為精確，成為初中物理實驗中廣泛應用的策略.在物理解題思維的進階訓練中，伏安法測定電阻具有重要意義.一方面，熟練掌握伏安法有助于學生更深入地理解電阻、電壓、電流等基本物理概念，為后續學習奠定基礎；另一方面，運用伏安法解決實際問題能夠鍛煉學生的解題能力，提升他們分析問題及解決問題的技巧.

②分析電路變化.當開關S擲于a位置時，電壓表所測的電壓為電阻Rx與R的電壓之和，此時電壓表讀數為2.5 V，電流表讀數為0.5 A.當開關S擲于b位置時，電壓表所測的電壓為電阻R的電壓.由于電壓表讀數減小0.7 V，電流表讀數增加0.4 A，可以判斷電路中的電阻值發生了變化.同時，利用歐姆定律和串聯電路特點解題，在a位置時，根據歐姆定律可以得到公式U = I（Rx+R），在b位置時，根據歐姆定律可以得到公式U-0.7 V=IRx.

③伏安法在初中物理思維進階訓練中的運用主要涵蓋以下幾個層面：第一，電阻值的測量.在處理實際問題時，了解電阻大小為首要任務.借助伏安法，我們能獲取較為精確的電阻值，為后續問題解答提供數據基礎.第二，電源電壓的計算.在解決電路問題時，伏安法協助學生依據電阻和電流計算電源電壓，進而分析電路的穩定性、動態過程等.第三，元件性質的判斷.通過伏安法測量電阻，可以推斷元件（如二極管、電容器等）的性質，為解答相關問題提供參考.

④列方程求解，將兩個位置的電流表讀數和電壓表讀數代入公式，得到最終答案，電阻Rx的阻值為3 Ω.

⑤展開高級思維訓練，在物理解題領域，伏安法不僅適用于解決基礎問題，還可用于復雜問題的訓練.例如在多個電阻并聯或串聯電路中，通過伏安法可求解各電阻的電壓、電流等物理量，從而提升學生解決問題的能力.

4" 核心素養理念下初中物理電學解題思維能力進階訓練策略

4.1" 強化基礎知識的掌握

學生在解決電學問題時，首先要確保對基礎知識的理解和掌握.教師可以通過課堂講解、課后練習等方式，幫助學生鞏固電學基礎知識.

4.2" 設計層次化的題目

教師的角色不僅局限于知識的傳授，更在于根據學生的實際狀況進行教學內容的調整，以實現教學效果的最大化［3］.在電學教學領域，教師可以根據學生的水平差異，設計出不同難度的電學題目，旨在激發學生的學習興趣，提升他們的解題能力.同時，這種教學方法也有助于激發學生對電學學習的熱情，培養其創新精神和實踐能力.

4.3" 培養學生的分析能力

在解決問題過程中，教師應充分發揮引導作用，引導學生掌握分析題目、提取關鍵信息的方法，并尋找解決問題的切入點.借助于此，學生在面對各類問題時將能更加從容應對，不斷提升自身的綜合素質與能力.在此過程中，教師與學生之間的互動溝通至關重要，只有營造良好的教育環境，才能確保每個學生都在解決問題的過程中得到充分的鍛煉與成長.

4.4" 重視解題策略指導

教師應指導學生熟練掌握解題策略與技巧，如替換法、歸納法、圖解法等.這些策略不僅有助于學生更加高效地解決電學問題，同時還能培育其問題分析和解決能力.在教學過程中，教師需依據學生實際狀況，靈活運用這些方法，逐步提升學科素養［4］.此外，學生也應積極參與，主動學習和實踐，以期在電學領域取得優異成績.

5" 結束語

通過實施逐步進階訓練，有助于引導學生逐漸構建系統化、邏輯化的電學思維模式，從而提升學生在電學領域的解題技巧.此外，教師還需關注學生的個體差異，因材施教，確保他們在電學學習過程中得到全面發展.為了更為有效地提升學生在電學領域的解題能力，在教學中還需要進一步探究適合學生的基于進階訓練的方法，旨在協助學生在電學知識體系中逐步形成系統化、邏輯化的思維方式.

參考文獻：［1］

馮岳翔.學科核心素養視閾下的初中物理解題思維訓練［J］.理科考試研究， 2022， 29（22）：35-38.

［2］ 楊勇.基于物理學科核心素養的解題模型建構策略：以電學中最大功率問題\"為例［J］.中學物理教學參考， 2022（15）：2.

［3］ 顧萍.立足思維教學 落實學科核心素養：初中物理浮力\"的教學實踐與反思［J］.數理化解題研究， 2023（11）：108-110.

［4］ 蔣惠.基于學生核心素養評價的初中物理計算題思維課堂教學例析［J］.中文科技期刊數據庫（全文版）教育科學， 2023（3）：4.

［責任編輯：李" 璟］