林曉

摘? ?要：從初中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，在滑動變阻器儀器教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，利用課堂資源提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：滑動變阻器;學(xué)科素養(yǎng);實驗探究

教學(xué)儀器的使用一般都有嚴(yán)格的規(guī)范，不宜在教學(xué)中讓學(xué)生直接進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，但儀器同時是一個成熟的工業(yè)產(chǎn)品，它身上不僅有學(xué)生需要掌握的學(xué)科原理、使用方法，同時它的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料使用也包含了許多能夠建立學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的元素。滑動變阻器相對電表、天平等儀器更為皮實，而且結(jié)構(gòu)又是開放的，適合讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)?，F(xiàn)以“滑動變阻器”的教學(xué)為例，從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)方面進(jìn)行闡述。

1? 由鉛筆芯引入滑動變阻器

滑動變阻器的結(jié)構(gòu)及使用在初中儀器中算是較為復(fù)雜，直接讓學(xué)生進(jìn)行變阻器的認(rèn)識或進(jìn)行探究，學(xué)生會由于相關(guān)經(jīng)驗缺少而感到難度較大，教師可以在教學(xué)中設(shè)計“臺階”，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。本節(jié)課在引入環(huán)節(jié)使用了學(xué)生常用的2.0鉛筆芯進(jìn)行實驗，既可以拉近課堂與生活的距離，讓學(xué)生感受科學(xué)的真實性，又可以方便與已有的電阻知識產(chǎn)生關(guān)聯(lián)[ 1 ]。

首先讓學(xué)生猜想鉛筆芯能否導(dǎo)電，設(shè)計一個實驗驗證猜想。提供的器材有：2.0鉛筆芯（2B）、1.5V電池、小燈泡、開關(guān)各1個及帶導(dǎo)線夾導(dǎo)線若干。多數(shù)學(xué)生能設(shè)計圖1電路，通過觀察小燈泡發(fā)光表明鉛筆芯是導(dǎo)體。

進(jìn)一步讓學(xué)生設(shè)計實驗使小燈泡的亮度發(fā)生變化，需要至少兩種方法。學(xué)生依據(jù)已有的知識經(jīng)驗，多數(shù)會通過改變導(dǎo)線夾的位置來改變鉛筆芯接入電路中的長度實現(xiàn)改變電阻。這雖然是教學(xué)中最希望看到的結(jié)果，但教學(xué)也希望培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，培養(yǎng)發(fā)散性思維，教師這時可以讓學(xué)生分析其他改變電阻的方法，如：用酒精燈加熱鉛筆芯;用小刀將鉛筆芯刮細(xì)了;換上HB或B的鉛筆芯。教師可以講述在物質(zhì)匱乏的年代，實驗中遇到誤差較大的電阻時，常常會用刀刮、銼刀挫這樣變通的做法。此處的教學(xué)看似偏離教學(xué)目標(biāo)，但滑動變阻器本身就是對電阻知識的應(yīng)用，這種補(bǔ)充有助于完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，而且對學(xué)生的動手能力，適應(yīng)變化的能力，以及遇到困難挫折不屈的品格，在課堂上通過創(chuàng)設(shè)開放性思考得到了培養(yǎng)。

學(xué)生經(jīng)過實驗和討論，理解了如果在生活中需要設(shè)計一個調(diào)光電路，選擇改變電阻長度顯然是最合適的。

2? 滑動變阻器構(gòu)造及使用

有了鉛筆芯實驗作為基礎(chǔ)，學(xué)生在思維中已經(jīng)形成了滑動變阻器的雛形，此時進(jìn)階到實驗用的滑動變阻器還有一些距離，這段距離是交給學(xué)生探究還是教師講授呢？筆者選擇程度相等的班級做了同課異構(gòu)比較。

2.1? 教師主導(dǎo)

教師講授滑動變阻器的構(gòu)造，介紹各部分的設(shè)計意圖，好處是直擊重點。教師并將以往學(xué)生出現(xiàn)的錯誤也一一羅列，學(xué)生迅速將要點形成筆記，對師生而言，知識似乎落袋為安了。接下來的學(xué)生實驗是檢驗教學(xué)成果的一個重要參考，教師讓學(xué)生利用滑動變阻器設(shè)計一個調(diào)光電路，要求向右滑動滑片使燈變亮。班級學(xué)生數(shù)48人分成24組，實驗完成情況如表1。

表1 教師主導(dǎo)下的學(xué)生實驗情況

實驗最后雖然各個小組均能完成，但也存在一些問題，有半數(shù)學(xué)生掌握較慢，并沒有實現(xiàn)預(yù)期的快速高效。實驗中有兩組成績中等的學(xué)生甚至將導(dǎo)線夾與滑動變阻器支架的一個腳連接，完全忽視了接線柱的存在，這表明滑動變阻器在部分學(xué)生思維中仍然沒有完成認(rèn)知過程，詳細(xì)的筆記只是文字而已。

2.2? 學(xué)生為主

這節(jié)課的設(shè)計較為大膽，分三步：

（1）先讓學(xué)生觀察滑動變阻器，猜想銘牌參數(shù)的意義，教師只提示它能像鉛筆芯一樣調(diào)節(jié)小燈泡的亮度，導(dǎo)線應(yīng)與接線柱相連，就讓學(xué)生使用滑動變阻器設(shè)計一個調(diào)光電路。

（2）學(xué)生完成實驗后進(jìn)行對滑動變阻器的討論：滑動變阻器如何連接向右滑動滑片時燈變亮;開關(guān)閉合前滑片位于什么位置合適;金屬桿、滑片、電阻絲用什么材料制作合適;電阻絲為什么要包上漆，如何與滑片連接，為什么要繞在瓷筒上？

（3）討論結(jié)束后學(xué)生畫滑動變阻器示意圖和電路圖。

這種教學(xué)設(shè)計與第一種方案是相反的，先讓學(xué)生動手實驗，再從實驗中尋找物理規(guī)律，最后完成建模。實現(xiàn)了學(xué)生在“做中學(xué)”，將儀器的認(rèn)識變成探究一個儀器的使用，在使用中體會一個成熟的儀器各部分的設(shè)計意圖，從而全面理解實驗原理。

從學(xué)生實驗和作圖練習(xí)完成情況看，沒有比第一種方案更好，但課堂學(xué)生情況相差很大。實驗中，多數(shù)組學(xué)生先是交換著觀察變阻器，討論如何使用，由于沒有教師演示，又擔(dān)心損壞儀器，小組成員互相征求對方意見，然后再動手實驗。當(dāng)一個小組率先成功地讓小燈泡亮度發(fā)生變化時，小組成員激動地享受成功的喜悅，落后的小組也從成功者處獲得了信心與動力，更投入地進(jìn)行實驗，個別較弱組成員忍不住去瞥了其它組，最后也完成實驗，課堂探究氣氛活躍。

實驗探究過程學(xué)生收獲了以下幾點：一是培養(yǎng)了勇于探索未知領(lǐng)域的精神，面對一個新的儀器，利用已有的知識經(jīng)驗敢于動手;二是鍛煉了觀察能力，信息提取與加工能力，在實驗操作中逐漸理解儀器的原理并完成建模;三是提高了團(tuán)隊協(xié)作能力，來自老師的信息量很少，獲取的信息更多來自同伴，甚至來自于別的小組，體會了合作可以讓個人更容易成功;四是收獲了實驗探究成功后的喜悅，是一種與“講后再做”完全不同的喜悅，有利于培養(yǎng)學(xué)生研究物理的興趣;五是有利于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)和終生發(fā)展，如錢偉長先生所說：現(xiàn)在知識發(fā)展很快，永遠(yuǎn)也學(xué)不完，最好的辦法是不要老師講，由學(xué)生自己去學(xué)習(xí)，這就是培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

后期追蹤作業(yè)完成情況，兩種方案幾乎沒有區(qū)別，表明優(yōu)化課堂設(shè)計讓學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)并不會影響應(yīng)試成績，從培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的角度卻差別很大。

3? 教學(xué)反思

課前會有一些疑問，儀器沒有經(jīng)過教師講透，學(xué)生使用過程會不會損壞器材？課后清點儀器沒有損壞，學(xué)生對新儀器更多是在觀察中尋找規(guī)律，老師的放手給了學(xué)生探究的動力，這對今后建立師生互信也會有促進(jìn)作用。

金屬桿與滑片材料是銅，外層電鍍了鉻防止銅氧化，提高耐磨性;滑片使用有彈性的銅確保接觸良好;電阻絲使用鎳鉻合金，阻值幾乎不受溫度影響;電阻絲繞成螺線管可以減小體積，做成漆包線可以彼此絕緣，使用前要滑動幾次。這些問題雖然在課本并沒有提到，但對學(xué)生全面理解滑動變阻器卻是不可缺少，學(xué)生也能從中體會工業(yè)設(shè)計的美，科學(xué)的美，而這些的看似非課本知識的內(nèi)容卻在潛移默化地滋養(yǎng)著學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.