(重慶市教育科學(xué)研究院，重慶 400015)

很多老師在物理教學(xué)中經(jīng)常有這樣一種感受：課堂上教師講得多，可謂面面俱到，但效果并不好，尤其在教學(xué)效果反饋時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對物理重點(diǎn)部分掌握得不夠牢固，在難點(diǎn)之處錯(cuò)誤率很高，究其原因，主要是在教學(xué)中沒能有效地突破教學(xué)的重、難點(diǎn)。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)既是建立物理概念、探索物理規(guī)律、認(rèn)識物理世界最基本的手段，又是驗(yàn)證物理假說、檢驗(yàn)物理理論真理性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。利用學(xué)生熟知的玩具、文具、生活用品，甚至是廢舊物品自制物理實(shí)驗(yàn)器材，會使學(xué)生感到親切，同時(shí)也能引導(dǎo)學(xué)生在課外利用身邊常見物品主動做實(shí)驗(yàn)，激發(fā)其求知欲和成就感，使其充分體會到“生活中處處有物理”,認(rèn)識物理的有趣和有用，順利突破教學(xué)重、難點(diǎn)，達(dá)到有效教學(xué)的目的。下面結(jié)合自己高中物理“焦耳定律”的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，談?wù)勥\(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)生活化物理實(shí)驗(yàn)來突破教學(xué)重、難點(diǎn)的體會。

1 教學(xué)重、難點(diǎn)的確定

教學(xué)重點(diǎn)就是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識與基本技能，包括基本概念、規(guī)律及由內(nèi)容所反映的思想方法，也可以稱之為學(xué)科教學(xué)的核心知識。教學(xué)難點(diǎn)是指學(xué)生不易理解的知識，或不易掌握的技能技巧。在一般情況下，使大多數(shù)學(xué)生感到困難的內(nèi)容，教師要著力想出各種有效辦法加以突破，否則不但這部分內(nèi)容學(xué)生聽不懂、學(xué)不會，還會為理解以后的新知識和掌握新技能造成困難。

在進(jìn)行備課時(shí)，需要認(rèn)真理解教材編者的意圖，揣摩教學(xué)內(nèi)容在教材中的地位和作用，在聚焦課標(biāo)、研究教材、分析學(xué)生的基礎(chǔ)上，確定貫穿單元教學(xué)全程的學(xué)習(xí)主題，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)有組織的知識網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)歷有明確意義的學(xué)習(xí)過程。在對高中人教版選修3-1第二章第五節(jié)“焦耳定律”的教材分析中，一方面要意識到初中也涉及這個(gè)內(nèi)容，認(rèn)真思考初、高中教學(xué)的銜接以及區(qū)別，另一方面，焦耳定律的理論推導(dǎo)涉及前一章電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，還與本章的歐姆定律以及后面的串并聯(lián)電路、閉合電路歐姆定律有關(guān)。從物理核心素養(yǎng)來看，焦耳定律的理論推導(dǎo)、純電阻電路和非純電阻電路的能量轉(zhuǎn)化涉及物理觀念中的“能量”，通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新來落實(shí)科學(xué)思維、科學(xué)探究的目標(biāo)，通過焦耳定律與生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系來落實(shí)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的目標(biāo)。從學(xué)生認(rèn)知來看，在初中對純電阻電路的能量轉(zhuǎn)化已經(jīng)有所認(rèn)識，能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，是重點(diǎn)而非難點(diǎn)，而非純電阻電路的能量轉(zhuǎn)化是高中才出現(xiàn)的新內(nèi)容，既涉及焦耳定律，又涉及能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另外兩種形式，是本節(jié)課的重難點(diǎn)。

2 情境激趣，引入教學(xué)內(nèi)容

知識的引入，是一個(gè)認(rèn)知定向的環(huán)節(jié)，基本預(yù)設(shè)學(xué)生處于學(xué)習(xí)進(jìn)階的經(jīng)驗(yàn)水平。在此環(huán)節(jié)，需要關(guān)注新、舊知識的聯(lián)系，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、思考問題。利用生活化物理實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生在真實(shí)情境的基礎(chǔ)上，順利建構(gòu)新知識，達(dá)到學(xué)習(xí)進(jìn)階的映射水平。

通過重慶精彩的夜景照片(如圖1)引入，提出開放性問題：美麗夜景來源于什么？激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電能轉(zhuǎn)化的求知欲，用演示實(shí)驗(yàn)“電爐的工作情況”(如圖2)，創(chuàng)設(shè)純電阻電路的情景，讓學(xué)生仔細(xì)觀察，然后描述觀察到的現(xiàn)象，思考并回答電流流過電爐，電能轉(zhuǎn)化為什么能？再觀察玩具四驅(qū)車的工作情況，讓學(xué)生安靜傾聽四驅(qū)車工作時(shí)候發(fā)出的聲音，讓學(xué)生觸摸高速轉(zhuǎn)動的車輪，注重學(xué)生的親身體驗(yàn)，充分調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺，在老師的引導(dǎo)下讓學(xué)生回憶他們小時(shí)候玩過的四驅(qū)車，時(shí)間較長后，四驅(qū)車的電動機(jī)會產(chǎn)生發(fā)燙的現(xiàn)象，然后描述觀察到的現(xiàn)象，思考并回答：電動機(jī)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成什么能？這樣，學(xué)生增強(qiáng)了感性認(rèn)識，初步認(rèn)識到：電流流過電爐時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電流流過電動機(jī)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能。進(jìn)一步激發(fā)他們思考、探究電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、機(jī)械能的定量關(guān)系。

圖1

圖2

3 自主學(xué)習(xí)，推導(dǎo)焦耳定律

在推導(dǎo)焦耳定律環(huán)節(jié)，考慮理論推導(dǎo)比較枯燥，在提出“從理論上推導(dǎo)電功公式的要點(diǎn)是什么”的問題后，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，學(xué)生討論交流后，老師引導(dǎo)學(xué)生，強(qiáng)調(diào)功能關(guān)系：“靜電力對電荷做正功，電荷的電勢能減少，電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能”，這是推導(dǎo)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也是能量觀念的具體體現(xiàn)。在推導(dǎo)過程中，挖掘教材中的圖片功能(如圖3)，它涉及科學(xué)思維中的模型建構(gòu)，是對非常抽象的W=qU的形象直觀的情景詮釋，能使學(xué)生更好地理解“靜電力對電荷做正功，電荷的電勢能減少，電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?！?/p>

圖3

4 創(chuàng)新生活化實(shí)驗(yàn)，突破教學(xué)重、難點(diǎn)

物理概念和規(guī)律的形成，是一個(gè)復(fù)雜過程，需要深度的思維活動，必須適度引導(dǎo)，可將生活化物理實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的深刻的物理內(nèi)涵挖掘出來，并轉(zhuǎn)化為學(xué)生頭腦中的科學(xué)認(rèn)識，使學(xué)生對概念、規(guī)律的理解從映射水平上升到關(guān)聯(lián)水平。

在教學(xué)中首先喚起學(xué)生的體驗(yàn)，電風(fēng)扇、擦鞋機(jī)等在工作一段時(shí)間后，摸其中的電動機(jī)時(shí)，會感到發(fā)燙，引入本節(jié)課的重難點(diǎn)——非純電阻電路。

在人教版教材中，是用“例題1”來說明非純電阻電路的能量轉(zhuǎn)化，筆者在教學(xué)中，利用生活化物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，改變?yōu)閷ν婢咚尿?qū)車的工作情況進(jìn)行定量研究，給出了以下實(shí)驗(yàn)器材：玩具四驅(qū)車1輛、干電池2節(jié)、電壓表和電流表各1只、導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1) 用電壓表直接測得2節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢；(2) 用電壓表、電流表測得玩具四驅(qū)車工作時(shí)電動機(jī)兩端的電壓和流過的電流(如圖4、圖5)；(3) 用電壓表、電流表測得玩具四驅(qū)車電動機(jī)卡住不轉(zhuǎn)時(shí)兩端的電壓和流過的電流。

實(shí)驗(yàn)后，循序漸進(jìn)地提出了以下問題：在步驟(2)中，電能轉(zhuǎn)化成了什么能？根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以求得電動機(jī)工作時(shí)的什么物理量？可以求得電動機(jī)工作時(shí)的熱功率嗎？在步驟(3)中，電能轉(zhuǎn)化成了什么能？根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以求得電動機(jī)的什么物理量？現(xiàn)在可以求出四驅(qū)車工作時(shí)電動機(jī)的熱功率了嗎?還可以求出什么物理量？

圖4

圖5

然后讓學(xué)生探究非純電阻電路的能量轉(zhuǎn)化問題，自主得出結(jié)論：電功W=UIt，電熱Q=I2Rt，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，有W=Q+ΔE。

通過生活化實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的物理情景，并讓學(xué)生解決具有挑戰(zhàn)性的問題，培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，也很好地突破了教學(xué)難點(diǎn)。

5 深化拓展，運(yùn)用物理概念和規(guī)律

在初步建構(gòu)概念的基礎(chǔ)上，選擇具體問題，可以是課內(nèi)讓學(xué)生解決問題，還可以讓學(xué)生在課外自己動手做一些有趣的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升和拓展對概念和規(guī)律的理解，從而使知識理解層級從關(guān)聯(lián)上升到系統(tǒng)和整合水平。只有通過親身的觀察、操作、體驗(yàn)，才能有更深的體會，學(xué)到的東西才是真正屬于自己的。

在“焦耳定律”的教學(xué)實(shí)施的最后，老師提出了兩個(gè)課外思考的問題：(1) 四驅(qū)車使用一段時(shí)間后，為什么電池會發(fā)燙？(2) 在上述的實(shí)驗(yàn)探究中，3個(gè)步驟中電壓表的讀數(shù)不同，說明什么問題？這兩個(gè)問題在本章學(xué)習(xí)結(jié)束后解決，讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，積極觀察思考，為后面的閉合電路歐姆定律作很好的鋪墊，為學(xué)生提供課外學(xué)習(xí)的問題和機(jī)會，將物理的學(xué)習(xí)、探究延伸到課外，學(xué)生自覺主動地觀察、實(shí)驗(yàn)、思考，研究物理問題，還可以布置學(xué)生撰寫科技小論文。布置作業(yè)后，需要落實(shí)，通過檢查，對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)和鼓勵。

6 課后反思

問題是引發(fā)學(xué)習(xí)的根本，精彩的新課引入可以很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、激勵學(xué)生探究欲望。在本節(jié)課的教學(xué)活動中，創(chuàng)造性地使用教材，運(yùn)用生活化物理實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)直觀生動的問題情景。注重學(xué)生的親身體驗(yàn)，充分調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺，動手動腦學(xué)好物理。尤其是在非純電阻電路的問題解決方面，用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)了非常好的問題情景。從問題開始，以問題結(jié)束，留下課后的研究問題，將物理的學(xué)習(xí)、探究延伸到課外。

教材是實(shí)施課堂教學(xué)的重要資源，教師要以新課程的理念創(chuàng)造性地使用它，在本課的教學(xué)中，把一道例題變?yōu)樯罨瘎?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的好奇心、求知欲和探究的熱情，通過實(shí)驗(yàn)探究，順利突破教學(xué)難點(diǎn)。

“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒和鼓舞?！睂W(xué)生是一個(gè)個(gè)富有個(gè)性、富有思維的鮮活的生命個(gè)體，教師要以學(xué)生為本，了解、理解、尊重學(xué)生，創(chuàng)造民主的教學(xué)氛圍，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主人。生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生的親身體驗(yàn)和感受，更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階，有利于學(xué)生對知識意義的主動建構(gòu)。生活化實(shí)驗(yàn)具有直觀生動、形象具體的顯著特點(diǎn)，它將抽象的物理學(xué)概念和規(guī)律具體化，讓物理回歸生活，使復(fù)雜的物理學(xué)概念和規(guī)律與生活實(shí)踐生動相連，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動性。利用生活化物理實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生在課內(nèi)和課外展開自主探究，擴(kuò)大了學(xué)習(xí)的空間和自由度，有助于提升學(xué)生的自信心和成就感，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣。通過收集和使用生活中的廢棄物品，制成物理實(shí)驗(yàn)器具，有助于學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，為做有責(zé)任感的未來社會公民奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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