(1.南京師范大學物理科學與技術(shù)學院,江蘇 南京 210023;2.南京師范大學附屬中學,江蘇 南京 210003)
2014年3月24日,在《教學新時空》網(wǎng)頁上播出了張媛老師的“初識家用電器和電路”的課堂教學實錄,筆者聽了這節(jié)課和張老師的介紹,收益匪淺.有關(guān)的錄像、主講者的介紹和對此課的點評,讀者可從《教學新時空》中查閱,想以這節(jié)課為例,談一點基于“動手做”的這類課的教學設(shè)計建議.
這節(jié)課是初中電路的第一節(jié)課,學習的主要知識是:電路組成的基本構(gòu)件及各部分的作用,電路的三種狀態(tài)(通路、斷路、短路),電路的元件符號和電路圖.學習的主要技能是按規(guī)范要求連接簡單電路的技能.這節(jié)課的特點是需要學生有較多的實踐體驗,它不同于知識演繹、分析和概念性較強的那種課型,學生難以借助更多的生活經(jīng)驗和已有的理論知識來學習本節(jié)的內(nèi)容,因此不太適宜用“自學”為主的教學模式.它也不同于發(fā)現(xiàn)問題并圍繞問題展開的探究性課型.問題是有的,比如,如何使小燈泡亮起來,本節(jié)課主要是用技術(shù)來解決問題,在解決技術(shù)問題的過程中,讓學生體驗、感受、歸納出電路的基本概念,并在實踐活動中初步形成連接簡單電路的技能.因此,無論從知識的建構(gòu)、技能的形成,還是從習慣的培養(yǎng)、學習興趣的激發(fā)方面來看,選擇“動手做”的教學模式都是合適的.
本節(jié)內(nèi)容涉及到的目標較多,例如,從能量轉(zhuǎn)化的角度認識電源與用電器,知道直流電源和交流電源,認識電路的組成,知道通路、斷路和短路,認識短路的危害,知道常用電路元件的符號,會畫簡單的電路圖,會連接簡單的電路,知道電路連接的規(guī)范要求等等.要上好這節(jié)課,首先必須明確哪些是本節(jié)課的重要目標,以及目標要求應達到何等層次,為此需要從整體結(jié)構(gòu)考慮確定本節(jié)課的教學目標要求.
縱觀教材,從電路的角度看,本章的知識結(jié)構(gòu)如圖1所示.由此可知,許多的目標不可能在第一節(jié)課中達成,重要的是通過第一節(jié)課形成一個良好的開端,為達成這些目標奠定基礎(chǔ).例如,關(guān)于從能量的角度認識電源和用電器,它反映了教材編寫以能量為主線的理念,讓學生有能量的意識,但這節(jié)課的要求是極其粗淺的.本節(jié)課從用電器引入,重點不在深入討論其中的能量轉(zhuǎn)化過程,而在體現(xiàn)從“生活到物理”的理念,激發(fā)學生學習電路的動機.再如,知道電路的三種狀態(tài),短路是學習的難點,但不是第一節(jié)課就能解決的問題,教師應當把握好在不同階段對學生的要求.在這節(jié)課中,學生應知道電源短路的狀態(tài).在學過兩種基本電路的連接方式和歐姆定律后,他們就能夠從理論上分析兩種不同的短路現(xiàn)象.在學習“電功和電熱”之后,對短路造成危害的原因和防止措施就會有更深的認識.因此,教師不要急于“一步到位”.
圖1
本節(jié)課的主要目標是要讓學生認識電路必要的組成部分,各部分的作用,最簡單的連接方式的特點,通路、斷路、電源短路的特點;要讓學生知道常用電路元件符號,會連接簡單電路,會畫簡單電路圖.怎樣實現(xiàn)這些目標?如果讓學生自學、討論,學生做一些體驗性實驗,老師演示實驗并講解,可以達成這些目標,但是否符合學生的心理特點?能否有效激發(fā)學生學習動機、使學生的科學素養(yǎng)得到更好的提升?卻需要更多的思考.
從這節(jié)課的特點考慮,選擇“動手做、做中學”的教學模式,讓學生模擬發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)設(shè)計過程,給學生有更大的挑戰(zhàn)性,也許會更好一些.如何構(gòu)思教學過程,提供下述方案供老師們參考.
(1)電路的教學
提出任務(wù):晚間,走在鄉(xiāng)間的小路上,周圍漆黑一片,需要照明來幫助我們行走.假設(shè)我們處在電筒還沒有發(fā)明的年代,怎么辦?
活動1:怎樣使一只小燈泡發(fā)光
①要使小燈泡發(fā)光,只有小燈泡是不夠的,還需要電源(電池),試一試,能否只用這兩件東西使小燈泡發(fā)光?
在實驗活動中要讓學生知道,燈泡中燈絲的任何一端只與電池的正極或負極接觸,都不能使燈泡發(fā)光.
②設(shè)法用一根導線、一節(jié)干電池使一個小燈泡發(fā)光.
③實驗后,畫出實物圖(如圖2).
圖2
④交流:比較不同的連接方式,要使小燈泡發(fā)光,必須滿足什么條件?
圖中的各種連接方式都不相同,但有一個共同的特點,就是燈泡的燈絲兩端分別與電池的兩極相連,它是靠導線連接起來的,即提供了一個電流的通路,讓學生初步接觸“路”的概念.
⑤討論:這種連接方式有什么缺點?
通過討論,學生發(fā)現(xiàn)從技術(shù)設(shè)計的角度考慮,它不能實現(xiàn)有效的控制.
活動2:如何能控制小燈泡的發(fā)光和熄滅
提供的器材有:電池,小燈泡,燈座,開關(guān),導線.
①想一想,如何用所提供的器材使小燈泡發(fā)光,并且可以控制小燈泡的發(fā)光和熄滅?
②閱讀“信息快遞”,了解連接電路的注意事項.
③連接電路,進行實驗.在實驗過程中,老師巡視指導,幫助排除故障.
通過交流小結(jié),學生建構(gòu)了關(guān)于電路的認識:
①比較各組的實驗,說明要使小燈泡工作需要滿足什么條件.可以請學生上臺展示電路和講解,并總結(jié):電路中必須有電源、用電器、開關(guān)、導線,缺一不可;電源、用電器、開關(guān)必須被導線連接組成一定的電流路徑;開關(guān)接通時,有電流通過用電器;開關(guān)斷開時,電路中沒有電流.
②教師小結(jié):什么是電路?電路組成各部分的作用分別是什么?電路的兩種狀態(tài)是:通路和斷路.
③交流學生在電路連接中遇到的問題,使學生知道開關(guān)接通時也可能因接觸不良而斷路(或時斷時通),電路還可能有短路的狀態(tài).
(2)電路圖的教學
為了技術(shù)設(shè)計,我們要畫各種各樣的實物電路,這有什么缺點?怎么辦?
統(tǒng)一規(guī)定各種電路元件的符號,再根據(jù)連接方式畫出電路圖.
①閱讀教材中的電路元件符號.
②練習:觀察實物,畫出元件符號.
③畫出活動2的實驗電路圖,提出規(guī)范的要求.
活動3:課堂小結(jié)活動
①觀察手電筒,想象并畫出它的電路圖,試說明電筒內(nèi)電池、小燈泡、開關(guān)可能是怎樣連接成一個電流通路的?從技術(shù)發(fā)明來看,它有哪些巧妙的地方?
②請同學上臺使電吹風工作起來,請問,要使電吹風工作必須有哪些器件組成?你能畫出它的電路圖嗎?
活動4:課外觀察和制作
在家里或者學校實驗室找一些材料,制作一件用電池供電的小電器,如小電筒、小風扇、小音樂賀卡、小門鈴、小臺燈等.做好后進行展示,評比,評出最有創(chuàng)意、最佳工藝、取材巧妙、最佳效果獎.
上述活動是以模擬技術(shù)創(chuàng)新的思路設(shè)計的.第一個活動是具有開放性和挑戰(zhàn)性、但不困難的活動.如果小學做過這個實驗,可以把實驗的各種方式拿來討論一下.第二個活動是為解決電路控制問題而進行的,它是初中物理教學中第一次規(guī)范連接電路的實驗活動,對訓練良好的實驗習慣有重要意義,它又是本節(jié)學習知識的核心活動,通過它構(gòu)建電路、電路組成、電路的三種狀態(tài)的概念.第三個活動是本節(jié)課堂小結(jié)性的活動,其中有兩個小活動,“觀察手電筒”的活動可使學生感悟到:活動1、2為產(chǎn)品研發(fā)奠定了基礎(chǔ),而轉(zhuǎn)化為應用發(fā)明,還要解決技術(shù)性的問題.使電吹風工作的活動,既鞏固本節(jié)所學知識,又使學生發(fā)現(xiàn)了新的問題,從而為下節(jié)“電路連接的基本方式”激發(fā)了學習動機.第四個活動延伸到課外,為不同學生提供發(fā)展個性特長、施展創(chuàng)造力的機會.
“動手做”不是教學的目的,“動手做”與“做中學”是緊密聯(lián)系在一起的,因此在教學設(shè)計中,應當使學生動手做的過程與自主建構(gòu)知識緊密聯(lián)系起來.為此,在考慮活動的選擇、組織和指導時,應當充分關(guān)注學生中存在的“前概念”.例如,學生對“電”是既生疏又神秘的,生活中的觸電現(xiàn)象使學生產(chǎn)生了“接觸而生電”的前概念,因此缺少對“路”的科學認識,在活動1中,讓學生嘗試用燈泡的一極與電池的一極接觸,就是針對此項的措施.在活動1、2的交流中,不只是展示可以讓
小燈泡發(fā)光,還要讓學生對不同連接方式進行比較,找出它們的不同點和共同點.圍繞“怎樣使一個小燈泡亮起來”的問題,討論需要哪些器材、這些器材應當怎樣連接、如何能夠控制,還應當幫助學生尋找一些帶有本質(zhì)性的條件和特點.例如,無論開關(guān)在小燈泡的哪一邊,只要電池、小燈泡、開關(guān)與導線構(gòu)成一個回路,小燈泡就可能工作;當開關(guān)接通時,這個回路就提供了一個電流的通道,電流流過小燈泡,小燈泡就發(fā)光了;當開關(guān)斷開時,這個回路不通了,沒有電流流過小燈泡,小燈泡也就不發(fā)光.通過交流連接電路中遇到的問題,學生在實踐體驗中進一步認識電路的三種狀態(tài).在這樣的基礎(chǔ)上,推廣到一般的用電器,學生就能較好地理解電路的基本知識.
學生連接電路需要一定的技能,教師適時的指導是必要的.但要把握好發(fā)揮學生主動學習與教師指導的關(guān)系.在第一個活動中,教師沒有必要告訴他們怎么連接電路,但必須在動手前告訴學生,絕對不能用導線把電池的兩極直接連起來!在第二個活動中,待學生思考以后,讓學生閱讀“信息快遞”,從而讓學生明確規(guī)范要求,再進行操作,這是必要的.不能等學生做完了實驗再去討論這些規(guī)范的要求,否則已經(jīng)造成了不良的后果.當然在學生實驗過程中仍會出現(xiàn)一些錯誤或故障,教師應當通過巡視指導,幫助排除故障.必要時,可以暫停全班實驗,指出共同性的問題,再讓實驗繼續(xù)下去.在本節(jié)課結(jié)束前也可以花一點時間,總結(jié)連接電路的規(guī)范要求.
總之,以“動手做”為基礎(chǔ)的課堂教學設(shè)計,不能局限在動手上,必須關(guān)注動手實驗與思維的結(jié)合,從整體探究和建構(gòu)知識的需要考慮,從學生的思維角度考慮,這樣的課堂教學才會活潑、自然和有效.
參考文獻:
[1]劉炳昇,李容.義務(wù)教育課程標準教科書 物理九年級上冊.南京:江蘇科學技術(shù)出版社,2013.