核心素養導向的“活學課堂”教學研究

摘" 要：為實現我國新一輪課程改革中提出的發展學生核心素養的目標，本文在深入研究課程標準的基礎上，吸取陳鶴琴先生的“活教育”思想精髓，以蘇科版初中物理內容“電流的熱效應”為例，提出“活學課堂”的教學范式，進行具體的教學實踐研究，探討核心素養導向的“活學課堂”的基本特征。

關鍵詞：核心素養；活教育；活學課堂

1" 問題的提出

陳鶴琴先生的“活教育”思想認為“要了解兒童心理，認識兒童，才能談到教育兒童，我們要活的教育，教材是活的，方法是活的，課本也是活的”。“活教育”方法論的基本原則是“做中教、做中學、做中求進步”，倡導教學做合一。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱課程標準）也指出，“教師應根據課程理念、課程目標和課程內容等，結合教學的實際情況，創造性地開展物理教學，將培養學生核心素養貫穿物理教學活動的全過程。”［1］因此課堂教學活動中，教師要充分結合學生的生活經驗，設計切合學生認知水平的活動任務，讓學生在活動中探究，在活動中發展，活學活用。本文在“活教育”的思想體系下提出了“活學課堂”的教學范式，嘗試探索培養學生核心素養的途徑。

2" 活學課堂的內涵

“活學”是指靈活學習，學以致用，即不能死板地學習知識，要學會活學活用，將理論知識和實際應用結合起來，舉一反三。“活學課堂”中的“活”是指課堂教學的活動，即師生在教學情境中進行行為、思辨、情感的多元互動活動。“活學課堂”是指教師基于學生的原有經驗，遵循學生的認知規律，設計真實的問題情境，采用靈活的教學方式，引導學生不斷探索、自主解決問題的課堂。核心素養導向下的“活學課堂”應以培養個性活潑、思維靈活、能夠活學活用的學生為宗旨，倡導課堂活動的設計要活、問題的設計要活、教學方式要活。

3" 案例研究——“電流的熱效應”

3.1" 引入電熱

圖1

點燃“火熱之心”（如圖1所示），學生觀察現象。

問題：電阻絲上的熱量是怎么產生的？能量如何轉化？

（器材說明：在木工板上畫出“”形圖案，用電鉆在圖案邊緣線上每隔一定的距離鉆一個小孔，在小孔里插入火柴，然后將電阻絲依次繞在火柴頭上，并接在36V的電源上，閉合開關后，電阻絲發熱，點燃火柴。）

設計意圖：課堂引入的作用主要是設置疑問和激發學生的興趣。傳統的引入方式，一般使用電熱器體現電流的熱效應，現象不夠直觀。用點燃“火熱之心”引入，能給學生強烈的視覺震撼，牢牢地抓住學生的眼球，使學生直觀地感受到電能轉化為內能。

3.2" 認識電熱

教師提出關于日常生活中的用電器相關問題，引導學生根據生活常識得到對電熱的基礎認知。

問題1：電飯煲、電熱水壺，它們在工作時能量是如何轉化的？

問題2：電風扇，洗衣機，里面有電動機，它們在工作時能量又是如何轉化的？

小結：導體中有電流通過時會發熱，將電能轉化為內能，這種現象稱為電流的熱效應。

主要利用電流熱效應工作的裝置稱為電熱器。

舉例說明生活中還有哪些用電器屬于電熱器。

3.3" 體驗電熱

圖2

學生實驗：用“電熱鋸”（如圖2所示）嘗試切割泡沫。學生調節滑動變阻器，改變電流，分別用粗電阻絲和細電阻絲去切割泡沫。

問題：在實驗過程中，為什么學生用粗細電阻絲將泡沫切開的效果不同？

（器材說明：將三根鐵釘固定在一木塊上，在鐵釘上分別繞上粗細不同的電阻絲，將電阻絲接入電路，就制成了可以切割泡沫的簡易“電熱鋸”。）

設計意圖：本環節設計分別用粗細不同的電阻絲切割泡沫，且在電路中接入滑動變阻器；一是為了讓學生親身體驗電流的熱效應；二是為了引導學生去發現什么情況下可以將泡沫快速切開，為下一環節探究電流的熱效應與哪些因素有關提供猜想依據。從實驗現象中不難發現，滑動變阻器接入電路的阻值較大時，即電路中電流較小時，兩根電阻絲都不能將泡沫切開，由此現象可以猜想電熱與電流大小有關。當電流變大時，只有細電阻絲才能輕松將泡沫切開，而粗電阻絲切割泡沫較為困難，由此現象可以猜想電熱與電阻大小有關。通過設計這一環節，讓學生在體驗中思考，在思考中探索，激活學生的科學思維，并調動學生的學習興趣。

3.4" 探究電熱

3.4.1" 提出問題

根據切割泡沫的實驗現象，請學生猜想：電流通過導體產生熱量的多少與哪些因素有關？請學生說出產生猜想的依據。

3.4.2" 做出猜想

電流通過導體產生熱量的多少與電流大小、電阻大小和通電時間有關。

3.4.3" 設計實驗

問題1：為了探究影響電熱的因素，我們要用到電阻絲，那么我們如何知道電阻絲產生的熱量的多少呢？

問題2：要探究電熱與電流大小、電阻大小和通電時間的關系，需要用到什么方法？

下面請學生在學案上根據設計思路，畫出實驗電路圖，單學號的學生設計實驗1，雙學號的學生設計實驗2。

問題3：為了實驗的操作方便，能不能將兩個電路合為一個電路？如果可以，怎樣改進？

問題4：利用如圖3所示的電路（圖中RA、RB、RC表示放入A、B、C瓶中煤油中的電阻絲的阻值）如何比較電熱與電流、電阻的關系？

圖3

3.4.4" 進行實驗，記錄數據在表1中

表1

加熱時間01min2min3min4min

A瓶溫度/℃

B瓶溫度/℃

C瓶溫度/℃

3.4.5" 分析數據，得出結論

結論1：比較A、B瓶，可得出的結論是電流一定時，電阻越大，導體產生的熱量越多。

結論2：比較A、C瓶，可得出的結論是電阻一定時，電流越大，導體產生的熱量越多。

結論3：比較同一個瓶，可得出的結論是電阻和電流一定時，通電時間越長，導體產生的熱量越多。

設計意圖：對學生來說，探究電熱的環節，學習的難點是如何設計實驗來進行研究，以及怎樣觀察實驗現象。如何利用“轉換法”把電熱的多少體現出來，以及如何利用“控制變量法”設計電路探究電阻大小和電流大小，這兩個因素對電熱的影響是實驗設計的關鍵。為解決這兩個難點，教師可以先讓學生回憶比較燃料的熱值的實驗：對等質量的煤油加熱，通過比較溫度計升高的示數來比較燃料放出熱量的多少。接下來教師引導學生采用相似的“轉換法”，用電阻對等質量的煤油加熱來進行比較。

對于電路的設計，可以先讓學生分別設計探究電熱與電流大小、電熱與電阻大小的關系的兩個電路，然后在此基礎上將兩個電路合并為一個混聯電路。一次性連接電路，將三個燒瓶中的溫度計示數同時記錄在表格中，這樣不僅可以節約實驗時間，同時也能培養學生小組合作探究的能力。

3.5" 焦耳定律

焦耳定律：電流通過導體產生的熱量與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電的時間成正比。

公式：Q＝I2Rt（單位均為國際單位）。

利用焦耳定律來計算點燃“火熱之心”需要多少熱量，以及需要消耗多少電能。

通過計算結果，學生分析電路中的能量轉化關系，總結實驗結論。

純電阻電路：電能幾乎全部轉化為內能，即Q＝W＝UIt＝I2Rt。

非純電阻電路：電能只有一部分轉化為內能，如電流通過電動機時，大部分電能轉化為機械能，僅有少量的電能轉化成內能。此時電能W＝UIt，內能Q＝I2Rt，W＞Q。

設計意圖：讓學生利用“火熱之心”實驗的數據進行分析，不難發現電功與電熱相等，從而讓學生分析得出，純電阻電路中電能全部轉化為內能，即W＝Q。再從能量轉化的角度分析，非純電阻電路如電動機工作時電能不等于內能，即W＞Q。通過計算，既讓學生應用了焦耳定律，又讓學生對電功和電熱的聯系和區別有了新的認識，避免了說教填鴨式教學，可以培養學生的知識遷移能力與實驗探究能力。

3.6" 電熱的利與弊

教師向學生分享日常生活中電熱的各個方面的應用，引導學生發現身邊的電熱的應用。

如電加熱馬桶蓋、電加熱座椅、電加熱馬甲，可以在寒冷的冬天給我們帶來溫暖。通過作業布置，讓學生自行查閱資料，發現電熱在其他領域的應用。

在藝術和創作方面，烙畫是我國的非物質文化遺產，電烙畫需要用到電烙鐵，利用電烙鐵通電發熱后在木板上燙出痕跡作畫，可見電熱為這項古老藝術注入了新的活力。

同時教師也要向學生科普電熱的危害，以及常見預防措施。

電熱如果使用不當，也會引發火災，帶來嚴重的后果。在使用用電器時，不要將棉布等其他易燃物品覆蓋在上面。而為了減小電熱的危害，通常一些用電器會做散熱處理，如電腦上的散熱風扇、散熱片、散熱窗等。

4" 核心素養導向的“活學課堂”的教學反思

4.1" 活動的設計要“活”

課程標準指出教師要努力在活動中讓學生學習和運用知識，體驗科學探究過程和方法，培養實事求是的科學態度。初中物理的課堂活動主要以探究式活動為主。“活”的探究活動強調學習目標與教學內容有機融合，注重學生的探究過程，關注學生科學思維的培養和發展，起到以“活”激趣，以“活”促學的作用。如果教師設計的課堂活動形式單一，活動內容呆板，就會導致學生的思維僵化，課堂氣氛低迷，教學效果低下。

教材只是課程的文本，教學過程的設計并非一定要按照教材上的流程走。比如在探究電熱的影響因素時，教材中是直接讓學生提出猜想，這高估了現在學生的生活經驗。學生生活中沒有相關的體驗，是很難提出猜想的。本文基于“活學課堂”的教學設計，

在此處增加了用“電熱鋸”切泡沫的活動，讓學生在探究中體驗電熱，來發現如何更快地將泡沫切開，從而引發學生的思考。這樣的活動設計體現了“活”的思想，使課堂過渡自然，激發了學生的興趣，培養了學生科學探究的能力。

4.2" 問題的設計要“活”

問題是思維的起點。問題同樣也是教學的源頭，是師生之間對話的載體，是學生之間交流、合作、探索的平臺。并且課程標準也指出要突出問題教學，以問題為線索，將問題貫穿于整個教學過程中，讓學生在問題情境中探索和發現知識，掌握技能，發展創新思維。所以教學問題的設計對教師提出了更高的要求，教師要研究學生、研究教材、研究知識的內涵，才能準確把握問題的提出角度和方式。

“活”問題要能促使學生調動原有知識，遷移到新的問題情境中來解決問題。對于“電流的熱效應”這一章節主要問題進行梳理，主要有三大問題：①什么是電流的熱效應？②影響電流熱效應的因素有哪些？③如何設計實驗探究影響電流的熱效應的因素。厘清主問題之后，其實就找到了課程的框架，接下來就要根據課程特點將問題情境化，設計符合學生認知水平的問題，驅動學生完成思維進階。如案例研究中通過“火熱之心”的實驗，讓學生主動發現電流的熱效應。再如在設計探究影響電流熱效應的因素實驗時，無法直接比較電阻產生熱量的多少，如何基于經驗事實建構利用溫度變化量反映物體吸收熱量多少的模型？在這一環節中，教師可以利用層層推進的問題串，幫助學生搭建理解的“橋梁”，推動學生在電阻放熱、液體吸熱與溫度變化之間建立聯系。［2］

4.3" 處理課堂生成要“活”

教學的過程是動態變化的過程，大多數教師在備課時會預設課堂中學生的問題。然而由于師生的視角不同，這就可能導致學生的疑問與教師在備課時的預設有所出入，在教學過程中常常會有意外生成。課堂生成基本可以分為三類：第一類為有效性生成，這種生成恰巧符合教師預設的提問，教師可以按照預設“順水推舟”，推動教學自然進行；第二類為無效性生成，與有效性生成截然相反，這類生成往往與課堂相關性不大，此時可以進行簡約處理，引導學生思考所提問題與其他有效問題的關聯，促使學生換個角度思考；第三類為拓展性生成，這類生成似與課堂無關，卻藏著有效的生成價值，值得教師花時間停留，進行放大處理。

比如讓學生猜想電熱與哪些因素有關時，可能會有學生提出了與電壓有關，但電壓并不是影響電熱的因素，如何合適地給學生解釋，才能打消學生的疑問，這就要求教師當場靈活處理。如果教師直接告知學生與電壓無關，直接忽視此問題，那么學生必然會產生疑慮：電路有電壓、電流、電阻，為什么電流和電阻影響電熱，而電壓卻不影響呢？為了不讓學生產生思維的障礙，教師可以從分子理論的角度進行解釋。電流熱效應的實質是在電場作用下導體內的電子定向移動，與物質分子發生碰撞，導致分子運動，從而生熱，所以電流的熱效應在本質上只與電流、電阻相關。教師用簡潔的一句話回答原因，點到為止。雖然回答涉及高中的知識，但這樣處理既滿足了學生的求知欲，又兼顧了知識與學生認知的匹配性。這樣的處理開闔有度，既不損害學生的積極性，又使課堂教學在教師的掌控之中。

5" 結語

課程標準下的課堂應該是教師靈活地教，學生靈活地學，讓課堂教學“活”起來，課堂才能充滿生機，學生才能真正地活學活用。在教學中，秉承“活教育”教學做合一的思想，將“活學課堂”根植于常態課堂教學中，讓學生在做中學、在學中思、在思中會，有利于切實提高學生的物理學科核心素養。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：41.

［2］謝小麗.指向思維進階的初中物理實驗闖關教學策略探討［J］.中學物理，2022（16）：31-34．