張興安

(南京信息工程大學附屬中學,江蘇 南京 210044)

案例.(2018年南京市中考物理第26題)兩只銘牌模糊的小燈泡L1、L2,僅能看清分別標有“0.3A”和“0.5A”字樣．

(1) 圖1(甲)是小明測量小燈泡L1額定功率時連接的實物圖.

① 圖中有一根線連接錯誤,請在這根線上打“×”,并在圖中改正.

圖1

② 閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應位于________(選填“A”或“B”)端.

③ 閉合開關,電流表示數(shù)為0.1A,移動滑片P,通過觀察________表的示數(shù)來判斷小燈泡是否正常發(fā)光,小燈泡正常發(fā)光時,電壓表的示數(shù)如圖1(乙)所示,則小燈泡L1的額定功率為________W．

(2) 小華利用圖1(丙)所示的電路測出了小燈泡L2的額定功率,請在虛線框內(nèi)補上小燈泡、電壓表和定值電阻R(阻值已知)這3個元件的符號,使電路完整,實驗操作方便．

標準答案: (1) ① 如圖2(甲); ② B;③ 電流0.75; (2) 如圖2(乙)所示．

圖2

1 基于思維過程的解題邏輯構(gòu)架

圖3

2 解題思維障礙的原因及教學對策

2.1 關注實驗結(jié)果,輕視思維過程

在“測量小燈泡電功率”的實驗的教學中,有些教師為了便于學生盡快準確地得出實驗結(jié)果,發(fā)給學生的導學案上都是羅列的現(xiàn)成的實驗操作步驟,學生只需要“按方抓藥”,不需要進行獨立思考諸如“需要測量哪些量”以及“如何測量這些量”等問題．導致學生在面對第(1)問時或許還能依葫蘆畫瓢勉強完成,一旦遇到像第(2)問這樣的試題,就不知道該如何進行思考．

策略:教師應啟發(fā)學生自主依據(jù)實驗目的和原理思考如何選擇器材、制定方案;讓學生明白為了達成實驗目的,需要選擇哪些器材,需要測量哪些物理量以及怎樣測量這些物理量……．在“測量小燈泡電功率”的實驗教學中,應多讓學生思考諸如:“① 測量小燈泡的額定功率,可以依據(jù)什么原理公式； ② 依據(jù)選擇的原理公式,你準備選擇什么器材； ③ 為了測量小燈泡的額定功率,你準備怎么操作?”等有利于激發(fā)學生思考的問題．

2.2 關注思維的點，輕視思維的面

案例題型在平時教學中的應用其實并未少見,然而教師往往會讓學生口頭說,很少去讓學生動手做,習題教學通常是學生練和教師講,因而學生只是記住了對應試題的答案,一旦試題情境稍作變化,學生的思維欠缺與弱點就會暴露出來,中考命題就是抓住了這個教學弱點．針對這種現(xiàn)象需要進行改進的教學策略包括以下幾點.

(1) 通過梯度變化練習訓練思維的層次化.

在學生剛剛完成“測量小燈泡電功率”的實驗不久,學生對整個實驗的思維過程尚未完全內(nèi)化之際,不能盲目用類似于案例第(2)問的題目給學生進行訓練．在給學生布置習題時應遵循循序漸進、由淺入深的原則．

圖4

例1.小明利用教師提供的器材,組裝了如圖4所示的電路,他利用該電路測量圖中小燈泡的額定功率,已知小燈泡的額定電壓為U額,R0為阻值已知的定值電阻．具體步驟如下:① 閉合開關S1,將開關S2接至觸點2;② 調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,直到電壓表示數(shù)等于U額為止;③ 將開關由觸點2處調(diào)至觸點1處,電壓表示數(shù)變?yōu)閁．請寫出小燈泡額定功率的表達式．

分析:本題將每一步操作通過文字告訴了學生,要求學生寫出小燈泡額定功率的表達式,在這個過程中,學生需要從題目中找到已知燈泡的額定電壓,根據(jù)原理公式P額=U額I額判斷出還需要找出燈泡的額定電流,并通過題中第③步的實驗操作及測量結(jié)果得出其額定電流的表達式,最后得出結(jié)果．教師在講解著這種習題時,要求學生依據(jù)實驗原理思考為了測出小燈泡的額定功率已經(jīng)知道了什么條件,還需要得出什么條件以及題中每一步實驗操作的目的是什么;要讓學生明白每一步操作測出的物理量都是要圍繞實驗原理公式中的物理量而進行的．當學生逐步適應了這類試題后,就可以給學生嘗試類似于例2的題型．

例2.小明利用教師提供的器材,組裝了如圖4所示的電路,他利用該電路測量圖中小燈泡的額定功率,已知小燈泡的額定電壓為U額,R0為阻值已知的定值電阻．具體步驟如下:① 閉合開關S1,將開關S2接至觸點________(選填“1”或“2”);② 調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,直到________________;③ 再將____________,此時,電壓表示數(shù)變?yōu)閁．請寫出小燈泡額定功率的表達式為________．

分析:可以看出,例2僅僅是將例1中的每一步實驗操作改為填空題的形式．但是,這種要求已經(jīng)開始高于例1了,它要求學生結(jié)合題目的器材和條件自行確定實驗原理公式,并且結(jié)合題意認清每一步的操作是為了得到實驗原理公式中的哪一個物理量,以及應當怎樣進行操作,這樣才能填寫出每一步的操作和額定功率的表達式．在此基礎上,隨著學生的能力和對知識掌握的逐漸加強,最后就可以讓學生面對案例第(2)問這類的題型了．

(2) 通過變式化習題訓練思維的多樣化.

很多教師在講解習題時,往往題目講完就結(jié)束了,而沒有相應跟進的變式訓練,導致學生對剛剛學習的思維方法不能有效的內(nèi)化．而要學生能夠盡可能通過較少的題量掌握某一類題目的解題思維方法就需要教師及時跟進相應的變式訓練．教師在講解完習題,并完成了解題思路歸納之后對原題的條件、背景進行相應的改變,讓學生在不同的條件或題目情境下嘗試運用原題中的思路方法,以便于更好地將其掌握．比如在案例第(2)問基礎上改編為例3、例4．

例3.小燈泡L2上標有“2.5 V”的字樣,小華利用圖1丙所示的電路測出了小燈泡L2的額定功率,請在虛線框內(nèi)補上小燈泡、電壓表和定值電阻R(阻值已知)這3個元件的符號,使電路完整,實驗操作方便,并簡述實驗操作步驟和L2的額定功率表達式．

例4.在案例的第(2)問中,將原題的電壓表更換為電流表,將圖1丙電路更換為圖5的電路,增加一個開關S2,其他條件不變．要求學生在圖5虛線框中填上相應的電路原件,應用該電路測量L2的額定功率,并簡述操作步驟和額定功率的表達式．

分析:該題已經(jīng)知道L2的額定電流I額=0.5 A,如果以P額=U額I額作為實驗原理公式還需要得到U額,由于R的阻值已知,若將R與L2并聯(lián),并且測出當L2正常工作時通過R的電流,就可以計算出此時R兩端的電壓,即L2的額定電壓U額．因此,經(jīng)過嘗試可以得出圖6的連接方式．先斷開S1,閉合S、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,直到電流表的示數(shù)等于I額;再閉合S、S1,斷開S2,此時電流表的示數(shù)為I=IR+I額,U額=UR=IRR=(I-I額)R,則P額=(I-I額)RI額．

圖5 圖6

例5．將案例第(2)問中的定值電阻R更換成一個電阻箱,圖1丙更換為圖7所示的電路,“L2的額定電流為0.5 A”改為“L2的額定電壓U額=2.5 V”．要求學生在圖7中填入電壓表、L2、電阻箱這3個元件符號,應用該電路測量L2的額定功率,并簡述操作步驟和額定功率的表達式．

圖7 圖8

從這幾個變式例題來看,雖然操作步驟、實驗原理、實驗電路和器材均有所不同,但是,在分析過程中都按照思維過程的邏輯構(gòu)架來實現(xiàn)的．讓學生經(jīng)歷了這幾樣變式練習之后,更有利于將這一思維過程進行內(nèi)化,同時也有利于培養(yǎng)學生思維的靈活性．

綜上所述,在教學實踐過程中,不能只是就中考問題的解決來進行相關的教學,而應當在教學過程關注思維過程,通過教學設計與教學實施來激活學生的思維活動,從而提升學生的思維水平和能力．