论文部分内容阅读
摘 要： 物理课堂的教学设计要让学生乐于参与，主动探究，同时符合学生的认知规律，使学生始终处于最近发展区.笔者通过合理的情境创设，精心设计探究主题，适当调整教材内容的次序，整合教材资源，创新教学设计，引导学生在探究中掌握和构建知识.
关键词： 情境;探究;构建;家庭电路;教学设计
“家庭电路与安全用电”是苏科版九年级物理教材第十五章“电功和电热”最后一节内容，也是初中电学部分实践性、综合性和探究性较强的内容.可在教学实践中，并不被广大老师所重视.这可能与教材本身的设计和中考考查要求较低有关.《义务教育物理课程标准（2011版）》的基本理念之一是“从生活走向物理，从物理走向社会”.强调物理学习要“贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生的学习兴趣”.而本节学习内容是与学生生活联系紧密，能够解决一些家庭电路的实践问题，能够持久激发学生探究热情的良好资源，也更容易实现《义务教育物理课程标准（2011版）》提出的上述目标.所以，更适合采用探究式教学.
1 教材设计存在的主要问题
1.1 缺乏必要的情境创设，无法有效激发学生的学习兴趣
教材内容包含“家庭电路”“安全用电”、和“防止触电”三个版块.三个版块均采用陈述式的编排方式，直接告知学生相关的知识，缺乏有效的情境创设和合理的引导.尽管教材也提出了一些设问，但问题的情境化和探究性不强，留给学生思考和发挥的空间有限，明显是为了“问”而问.所以，教材没有较好解决“为什么要探究”的问题.
1.2 知识结构混乱，未揭示知识间内在的逻辑关系
教材设计的三个版块之间并不是单纯的并列或递进关系，有的相互从属、交叠，有的互为因果，还有的是包含与被包含的关系.比如“安全用电”内容本身应包含“防止触电”，教材将二者割裂为两个独立的版块，显然不合适.再如“测电笔的使用;三线插头和三孔插座的使用”等，都是为了防止安装和使用电器过程中触电，而这些仍属于安全用电的范畴，教材却将之安排在“家庭电路”这一版块.这种安排，容易使学生思维混乱，所学知识碎片化，无法把握知识间的内在联系，从而将知识结构化.因而教材也没有明确“探究什么”的问题.
1.3 活动设计探究性不强，未关注学生关键能力的培养
新课程理念提倡采用探究式教学，注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探究兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神.由于教材没有在一个统一的探究主题下设计学生活动，一些活动设计松散而零乱，探究的开放性和自主性不强.例如：“探究熔丝熔断的原因”等活动，教材缺少必要的探究活动过程的要素安排，直接告知了实验方案和结论，明显变成了验证性实验.关于“如何探究”，教材也处理不当.
2 改进后的教学设计
针对上述问题，笔者设计了以“我是安装电路工程师”为主题的探究学习活动，在一个统一的探究主题的指引下，充分激发学生的学习兴趣，发挥学生的主体性，在学习知识的过程中，培养和发展学生的探究能力.同时，采用成果展示和评价环节的设计，使学生进一步巩固和内化所学知识，使得所学知识系统化、结构化.
2.1 创设情境，设疑激趣
师：同学们，如果你家新买了一套商品房，请你来设计安装家庭电路，你会怎么设计呢？你需要考虑哪些问题呢？（学生思考讨论后畅所欲言）
生1：一个完整的电路至少应该包含：电源、开关、用电器和导线.
生2：家庭电路用电器之间要互不影响，所以应该是并联，每个灯泡都有一个支路开关控制，干路上还有一个总开关？
生3：家里面还要安装插座，用来连接一些可移动的用电器，它们和电灯之间也是并联的.
生4：前面学习过电能表，干路上也要安装一个电能表来测电路消耗的电能.
生5：家里面有时候电路会“跳闸”，好像还有一个空气开关（熔断器）.
……
师：同学们现在能否根据自己的理解设计出电路图呢？（学生分小组独立设计、展示）
【设计意图】：建构主义学习理论认为，学习过程不是学生被动接受老师传授的知识，而是学习者以自身的知识和经验为基础主动建构的过程.因此，教师通过合理的情境创设，充分挖掘学生已有的经验和以前学过的知识，引导学生主动探索、积极交流，建立新的认知结构.并且在这一过程中，学生能发现新的问题，激发学生进一步深入探究的热情.
2.2 发现问题，生探师助
学生设计的电路主要存在以下问题：（1）不了解进户线（电源线）的概念，仍以直流电源符号表示.（2）在电路中不会连接电能表、熔断器等.（3）干路上电器元件的顺序颠倒.（4）支路开关接零线，灯泡接火线.（5）三孔插座不会连接.
師：家中的电源在哪里？
生1：是发电厂的发电机提供的.
生2：是用导线输送到千家万户的.
师：把进入家庭的输电导线叫做进户线（电源线），一根叫火线（L），一根叫零线（N），它们之间有220V的电压.
师：电能表是测量整个家庭电路消耗的电能的，总开关控制整个电路，所以它应该接在什么位置？
生：先后串联在干路上.
师：在用电过程中，最容易引发的安全事故有哪些？
生1：容易触电.
生2：容易发生火灾.
师：那么为了保护电路设备，防止电路损坏或引发火灾，人们采取了哪些措施？为了保护人身安全，防止触电事故的发生，人们又采取了哪些措施？请同学们见表1中的提纲，小组合作探究.
（学生自主阅读课本和课前收集的资料，分组讨论、交流，设计实验、动手操作.教师巡视指导、保护）
【设计意图】：学生是学习的主体，教师是桥梁.学生在解决问题的过程中，遇到了新的问题，教师不宜“倾囊相授”，直接告知学生答案.否则，学生就成了被动接受知识的容器.这样得到的知识只是暂时性的记忆，没有内化为学生自己的知识结构.学生的思维能力、质疑能力、探究能力、阅读能力、合作交流能力等，也得不到锻炼和发展.因此，教师要适时适当引导，通过“搭梯子”“铺台阶”，引领帮助学生通过收集并查阅资料、实地调查等方式，尝试着对事物提出自己的观点.并通过小组交流互助，在交流合作甚至争论中，主动化解疑问，建构知识. 2.3 交流展示，精讲点拨
学生通过自主学习和小组合作探究，对一些问题有了初步认识和理解.在此基础之上，教师再组织学生进行交流展示.有的学生的表述是不完整或者不准确的，教师仍要鼓励他大胆说出自己的观点和发现.而对于一些难度较大、较复杂的问题，教师也不要“一讲到底”，仍要想方设法引导学生思考、交流或者实验探究.
例如上述的探究主题中，有几个问题学生理解有困难：（1）三角插头和三孔插座的作用（2）总功率过大（超负荷运行）造成电流过大（3）线路连接处接触不良引发的火灾.
解决策略：问题1：要求学生在家庭电路示意图中画出三孔插座，并将一个含有电动机的电路，通过一个三角插头连入三孔插座（如图1所示）.然后师生共同分析：通常情况下，A点导线与外壳之间是绝缘的并不相通，人体接触外壳并没有危险.但如果导线的绝缘皮破损或绝缘性能变差，导致火线和外壳接通，人接触外壳会发生触电.通过三角插头和三孔插座将外壳接地，即使人接触带电的外壳也不会触电，电流将从地线流走（人体相当于被大地短路）.
问题2：首先请学生回忆一下，生活中有没有遇到过，当家里面同时接入几个大功率用电器的时候，空气开关（或者保险丝）断开（或者烧断）的情境.使学生将功率过大与电流过大建立初步联系.然后再引导学生设计一个电路来探究.学生设计的电路（如图2所示）：接通电源，依次闭合各支路开关，观察到电流表示数逐渐增大.而当闭合电炉丝开关时，细铁丝外面的绝缘层燃烧冒烟.这个实验，既探究得出了总功率过大会造成干路电流过大的结论，又使学生直观感受到电流过大会引发电路火灾，留下了深刻的印象.最后，教师还可以利用数学公式I= P U ，进一步向学生做出解释，使学生从原理上理解这个问题.
问题3：（如图3所示）可以将一张铝箔纸剪成细长条，并且使长条的局部更细些，然后将细条状铝箔纸的两端分别压在干电池的正负极，发现铝箔纸发热并燃烧.重复几次，进一步观察发现，铝箔纸总是在较细的部位烧断.此实验可谓“一石三鸟”，一是说明短路可以造成电流过大;二是说明电流过大会引发线路火灾;三是说明局部电阻较大，容易引起局部过热，也能引起火灾.生活中，这样的事故主要发生在线路的连接处，当连接处接触不良时，该处电阻会变大.最后，再利用公式Q=I2Rt，分析电流和电阻是如何影响电热的.
【设计意图】：教学是获取，而非给予.教学是一种传递，教学质量的高低与教师讲解程度并不成正比关系，课堂教学的本质是交流、沟通、对话，而不是独白.教师的讲要适时，要在学生充分思考、讨论、探究之后仍不能解决问题的时候讲.教师的讲要适量，要在学生思维的障碍处稍加点拨，激发学生思维的火花.同时，仍要尽可能鼓励学生用实验探究的方式来解决问题，避免单纯的公式的推理，凸显物理学科的特点，培养学生的实验探究能力.
2.4 思维导图，构建提升
最后，学生再一次独立修改完善电路设计，并相互展示成果.同时，要求学生利用画思维导图的方法总结提炼本节的知识要点.（如图4所示）
【設计意图】：画思维导图将引导学生从掌握实践知识到掌握到理论知识，从形象思维上升到抽象思维.同时，有利于学生掌握知识间的内在联系和区别，有利于学生对研究对象进行全方位和系统的描述和分析.学生能够把握解决问题的关键因素和环节，从而更加深刻地理解知识，牢固地记忆知识.
3 结束语
“兴趣是最好的老师”，只有通过合理的情境创设，情感上和学生产生共鸣，思维上和学生的思考产生“共振”，才能有效激发学生的学习和探究欲望.物理学是一门以观察和实验为基础的科学，实验探究是解决物理问题最有效最科学的手段，也最有利于培养学生全面的科学素养.学生只有在亲身经历真实的探究活动过程中，才能理解知识演化的逻辑关系，才能自主建构自己的知识体系，也才能真正实现“于探究中发现，于探究性创新”.
参考文献：
[1] 刘炳昇，李容.九年级物理下册[M]. 南京：江苏科学技术出版社，2013.
[2] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M]. 北京：北京师范大学出版社，2012.
[3] 茅云飞.“问题构建合作探究”课堂教学模式的实践与思考[J].中学物理，2018，36（06）
[4]张见萌. 建构主义理论在初中物理教学中的应用研究[D].上海：上海师范大学，2016.
[5] 田晓辉.实验为根 方法为魂 建构比热容概念[J].中学物理，2018，36（08）：50-51.
关键词： 情境;探究;构建;家庭电路;教学设计
“家庭电路与安全用电”是苏科版九年级物理教材第十五章“电功和电热”最后一节内容，也是初中电学部分实践性、综合性和探究性较强的内容.可在教学实践中，并不被广大老师所重视.这可能与教材本身的设计和中考考查要求较低有关.《义务教育物理课程标准（2011版）》的基本理念之一是“从生活走向物理，从物理走向社会”.强调物理学习要“贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生的学习兴趣”.而本节学习内容是与学生生活联系紧密，能够解决一些家庭电路的实践问题，能够持久激发学生探究热情的良好资源，也更容易实现《义务教育物理课程标准（2011版）》提出的上述目标.所以，更适合采用探究式教学.
1 教材设计存在的主要问题
1.1 缺乏必要的情境创设，无法有效激发学生的学习兴趣
教材内容包含“家庭电路”“安全用电”、和“防止触电”三个版块.三个版块均采用陈述式的编排方式，直接告知学生相关的知识，缺乏有效的情境创设和合理的引导.尽管教材也提出了一些设问，但问题的情境化和探究性不强，留给学生思考和发挥的空间有限，明显是为了“问”而问.所以，教材没有较好解决“为什么要探究”的问题.
1.2 知识结构混乱，未揭示知识间内在的逻辑关系
教材设计的三个版块之间并不是单纯的并列或递进关系，有的相互从属、交叠，有的互为因果，还有的是包含与被包含的关系.比如“安全用电”内容本身应包含“防止触电”，教材将二者割裂为两个独立的版块，显然不合适.再如“测电笔的使用;三线插头和三孔插座的使用”等，都是为了防止安装和使用电器过程中触电，而这些仍属于安全用电的范畴，教材却将之安排在“家庭电路”这一版块.这种安排，容易使学生思维混乱，所学知识碎片化，无法把握知识间的内在联系，从而将知识结构化.因而教材也没有明确“探究什么”的问题.
1.3 活动设计探究性不强，未关注学生关键能力的培养
新课程理念提倡采用探究式教学，注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探究兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神.由于教材没有在一个统一的探究主题下设计学生活动，一些活动设计松散而零乱，探究的开放性和自主性不强.例如：“探究熔丝熔断的原因”等活动，教材缺少必要的探究活动过程的要素安排，直接告知了实验方案和结论，明显变成了验证性实验.关于“如何探究”，教材也处理不当.
2 改进后的教学设计
针对上述问题，笔者设计了以“我是安装电路工程师”为主题的探究学习活动，在一个统一的探究主题的指引下，充分激发学生的学习兴趣，发挥学生的主体性，在学习知识的过程中，培养和发展学生的探究能力.同时，采用成果展示和评价环节的设计，使学生进一步巩固和内化所学知识，使得所学知识系统化、结构化.
2.1 创设情境，设疑激趣
师：同学们，如果你家新买了一套商品房，请你来设计安装家庭电路，你会怎么设计呢？你需要考虑哪些问题呢？（学生思考讨论后畅所欲言）
生1：一个完整的电路至少应该包含：电源、开关、用电器和导线.
生2：家庭电路用电器之间要互不影响，所以应该是并联，每个灯泡都有一个支路开关控制，干路上还有一个总开关？
生3：家里面还要安装插座，用来连接一些可移动的用电器，它们和电灯之间也是并联的.
生4：前面学习过电能表，干路上也要安装一个电能表来测电路消耗的电能.
生5：家里面有时候电路会“跳闸”，好像还有一个空气开关（熔断器）.
……
师：同学们现在能否根据自己的理解设计出电路图呢？（学生分小组独立设计、展示）
【设计意图】：建构主义学习理论认为，学习过程不是学生被动接受老师传授的知识，而是学习者以自身的知识和经验为基础主动建构的过程.因此，教师通过合理的情境创设，充分挖掘学生已有的经验和以前学过的知识，引导学生主动探索、积极交流，建立新的认知结构.并且在这一过程中，学生能发现新的问题，激发学生进一步深入探究的热情.
2.2 发现问题，生探师助
学生设计的电路主要存在以下问题：（1）不了解进户线（电源线）的概念，仍以直流电源符号表示.（2）在电路中不会连接电能表、熔断器等.（3）干路上电器元件的顺序颠倒.（4）支路开关接零线，灯泡接火线.（5）三孔插座不会连接.
師：家中的电源在哪里？
生1：是发电厂的发电机提供的.
生2：是用导线输送到千家万户的.
师：把进入家庭的输电导线叫做进户线（电源线），一根叫火线（L），一根叫零线（N），它们之间有220V的电压.
师：电能表是测量整个家庭电路消耗的电能的，总开关控制整个电路，所以它应该接在什么位置？
生：先后串联在干路上.
师：在用电过程中，最容易引发的安全事故有哪些？
生1：容易触电.
生2：容易发生火灾.
师：那么为了保护电路设备，防止电路损坏或引发火灾，人们采取了哪些措施？为了保护人身安全，防止触电事故的发生，人们又采取了哪些措施？请同学们见表1中的提纲，小组合作探究.
（学生自主阅读课本和课前收集的资料，分组讨论、交流，设计实验、动手操作.教师巡视指导、保护）
【设计意图】：学生是学习的主体，教师是桥梁.学生在解决问题的过程中，遇到了新的问题，教师不宜“倾囊相授”，直接告知学生答案.否则，学生就成了被动接受知识的容器.这样得到的知识只是暂时性的记忆，没有内化为学生自己的知识结构.学生的思维能力、质疑能力、探究能力、阅读能力、合作交流能力等，也得不到锻炼和发展.因此，教师要适时适当引导，通过“搭梯子”“铺台阶”，引领帮助学生通过收集并查阅资料、实地调查等方式，尝试着对事物提出自己的观点.并通过小组交流互助，在交流合作甚至争论中，主动化解疑问，建构知识. 2.3 交流展示，精讲点拨
学生通过自主学习和小组合作探究，对一些问题有了初步认识和理解.在此基础之上，教师再组织学生进行交流展示.有的学生的表述是不完整或者不准确的，教师仍要鼓励他大胆说出自己的观点和发现.而对于一些难度较大、较复杂的问题，教师也不要“一讲到底”，仍要想方设法引导学生思考、交流或者实验探究.
例如上述的探究主题中，有几个问题学生理解有困难：（1）三角插头和三孔插座的作用（2）总功率过大（超负荷运行）造成电流过大（3）线路连接处接触不良引发的火灾.
解决策略：问题1：要求学生在家庭电路示意图中画出三孔插座，并将一个含有电动机的电路，通过一个三角插头连入三孔插座（如图1所示）.然后师生共同分析：通常情况下，A点导线与外壳之间是绝缘的并不相通，人体接触外壳并没有危险.但如果导线的绝缘皮破损或绝缘性能变差，导致火线和外壳接通，人接触外壳会发生触电.通过三角插头和三孔插座将外壳接地，即使人接触带电的外壳也不会触电，电流将从地线流走（人体相当于被大地短路）.
问题2：首先请学生回忆一下，生活中有没有遇到过，当家里面同时接入几个大功率用电器的时候，空气开关（或者保险丝）断开（或者烧断）的情境.使学生将功率过大与电流过大建立初步联系.然后再引导学生设计一个电路来探究.学生设计的电路（如图2所示）：接通电源，依次闭合各支路开关，观察到电流表示数逐渐增大.而当闭合电炉丝开关时，细铁丝外面的绝缘层燃烧冒烟.这个实验，既探究得出了总功率过大会造成干路电流过大的结论，又使学生直观感受到电流过大会引发电路火灾，留下了深刻的印象.最后，教师还可以利用数学公式I= P U ，进一步向学生做出解释，使学生从原理上理解这个问题.
问题3：（如图3所示）可以将一张铝箔纸剪成细长条，并且使长条的局部更细些，然后将细条状铝箔纸的两端分别压在干电池的正负极，发现铝箔纸发热并燃烧.重复几次，进一步观察发现，铝箔纸总是在较细的部位烧断.此实验可谓“一石三鸟”，一是说明短路可以造成电流过大;二是说明电流过大会引发线路火灾;三是说明局部电阻较大，容易引起局部过热，也能引起火灾.生活中，这样的事故主要发生在线路的连接处，当连接处接触不良时，该处电阻会变大.最后，再利用公式Q=I2Rt，分析电流和电阻是如何影响电热的.
【设计意图】：教学是获取，而非给予.教学是一种传递，教学质量的高低与教师讲解程度并不成正比关系，课堂教学的本质是交流、沟通、对话，而不是独白.教师的讲要适时，要在学生充分思考、讨论、探究之后仍不能解决问题的时候讲.教师的讲要适量，要在学生思维的障碍处稍加点拨，激发学生思维的火花.同时，仍要尽可能鼓励学生用实验探究的方式来解决问题，避免单纯的公式的推理，凸显物理学科的特点，培养学生的实验探究能力.
2.4 思维导图，构建提升
最后，学生再一次独立修改完善电路设计，并相互展示成果.同时，要求学生利用画思维导图的方法总结提炼本节的知识要点.（如图4所示）
【設计意图】：画思维导图将引导学生从掌握实践知识到掌握到理论知识，从形象思维上升到抽象思维.同时，有利于学生掌握知识间的内在联系和区别，有利于学生对研究对象进行全方位和系统的描述和分析.学生能够把握解决问题的关键因素和环节，从而更加深刻地理解知识，牢固地记忆知识.
3 结束语
“兴趣是最好的老师”，只有通过合理的情境创设，情感上和学生产生共鸣，思维上和学生的思考产生“共振”，才能有效激发学生的学习和探究欲望.物理学是一门以观察和实验为基础的科学，实验探究是解决物理问题最有效最科学的手段，也最有利于培养学生全面的科学素养.学生只有在亲身经历真实的探究活动过程中，才能理解知识演化的逻辑关系，才能自主建构自己的知识体系，也才能真正实现“于探究中发现，于探究性创新”.
参考文献：
[1] 刘炳昇，李容.九年级物理下册[M]. 南京：江苏科学技术出版社，2013.
[2] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M]. 北京：北京师范大学出版社，2012.
[3] 茅云飞.“问题构建合作探究”课堂教学模式的实践与思考[J].中学物理，2018，36（06）
[4]张见萌. 建构主义理论在初中物理教学中的应用研究[D].上海：上海师范大学，2016.
[5] 田晓辉.实验为根 方法为魂 建构比热容概念[J].中学物理，2018，36（08）：50-51.