摘? ?要：以“歐姆定律”相關(guān)內(nèi)容為例，分析初、高中物理內(nèi)容的差異，并從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度分析其間的銜接問題，以消除學(xué)生學(xué)習(xí)時可能出現(xiàn)的認(rèn)知困難。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);核心素養(yǎng);初高銜接;歐姆定律

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）5-0078-3

對于許多學(xué)生而言，初、高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容之間有明顯的認(rèn)知“臺階”，這讓剛進(jìn)入高中的學(xué)生在學(xué)習(xí)時可能有些不適應(yīng)。作為高中物理教師，如何在學(xué)生原有的認(rèn)知層面上消除“臺階”、順利過渡，是教學(xué)中需要重點關(guān)注的問題。

以“歐姆定律”這節(jié)課為例，在對初、高中教材的設(shè)計思路和內(nèi)容分析后發(fā)現(xiàn)，初、高中的內(nèi)容之間確實存在一定的“臺階”。對于高中教師而言，可能以為初中的內(nèi)容比較簡單，學(xué)生學(xué)起來很容易，應(yīng)該什么都會。但實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些原以為學(xué)生會的內(nèi)容，他們并不一定具有相關(guān)基礎(chǔ)。

1? ? 初、高中“歐姆定律”內(nèi)容比較分析

1.1? ? 課標(biāo)要求的比較

課程標(biāo)準(zhǔn)是物理課程的基本規(guī)范和質(zhì)量要求，是物理教師教學(xué)的依據(jù)和準(zhǔn)繩。雖然“電阻”“歐姆定律”等相關(guān)知識在初、高中都有重復(fù)出現(xiàn)，但不同學(xué)段的課程標(biāo)準(zhǔn)要求并不相同，具體內(nèi)容如表1所示。

由表1可以看出，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對應(yīng)要求中三個行為動詞分別為“知道”“探究”和“理解”，其中，“知道”屬于認(rèn)知性目標(biāo)“了解”的水平;“探究”屬于體驗性目標(biāo)“經(jīng)歷”的水平;“理解”屬于認(rèn)知性目標(biāo)“理解”的水平。而《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對應(yīng)要求中三個行為動詞分別為“觀察”“識別”和“探究”，其中，“觀察”與“探究”屬于體驗性目標(biāo)“經(jīng)歷”的水平;“識別”屬于技能性目標(biāo)獨立操作的水平。

總體來看，初中階段對于“歐姆定律”的知識點要求高一些，對于“電阻”的知識層面要求弱一些，重點考查學(xué)生對歐姆定律的理解，而對“電阻”概念本身沒有過多涉及;而高中階段討論閉合電路歐姆定律時，對“電阻”概念的形成、屬性等知識和科學(xué)思維要求高一些，對測量電阻的實驗探究要求高一些。

1.2? ? 教學(xué)目標(biāo)差異分析

結(jié)合課標(biāo)要求與教材內(nèi)容，我們可以梳理出初中階段該內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)如下：

①能夠通過實驗得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系;②能從分步實驗結(jié)論中總結(jié)出歐姆定律;③能用歐姆定律公式進(jìn)行簡單的計算;④能通過探究性實驗，了解各儀器的使用方法，學(xué)會控制變量法;⑤體驗探究性實驗的過程;⑥增強(qiáng)對物理實驗的興趣。

結(jié)合課標(biāo)要求與教材內(nèi)容，我們可以梳理出高中階段該內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)如下：

①理解電阻的定義，理解歐姆定律;②通過測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗，掌握分壓電路的基本原理;③知道伏安特性曲線;④知道線性元件和非線性元件;⑤學(xué)會通過控制變量法研究實驗中各個量的關(guān)系，學(xué)會利用U-I圖像來處理、分析實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)實驗規(guī)律的方法;⑥進(jìn)一步體會用比值定義物理量的方法;⑦學(xué)會一般元件伏安特性曲線的測繪方法;⑧增強(qiáng)學(xué)生實驗素養(yǎng)，體驗物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

學(xué)生初中學(xué)習(xí)過“歐姆定律”內(nèi)容，但如何理解I-U圖像和伏安特性曲線，對一般高中學(xué)生而言，可能存在認(rèn)知困難。對于電阻，初中階段學(xué)生只知道定性結(jié)論，對電阻的本質(zhì)屬性和電阻的內(nèi)涵都未過多涉及。進(jìn)入高中，直接學(xué)習(xí)電阻公式，實驗探究電阻率，學(xué)習(xí)各類測量儀器的使用，能力要求提升較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往會存在障礙。

通過上面內(nèi)容差別分析可以看出，初、高中的知識點要求和能力要求存在一定的“臺階”，如何消除“臺階”，讓學(xué)生更加順利地進(jìn)行學(xué)習(xí)，接下來從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度進(jìn)行討論。

2? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容銜接

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特征的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵組成部分。下面從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度分析初、高中“歐姆定律”相關(guān)內(nèi)容的銜接問題。

2.1? ? 從創(chuàng)設(shè)情境厘清概念進(jìn)行銜接——“物理觀念”

初中《物理》教材給出的“歐姆定律”內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。初中階段呈現(xiàn)的是I=■。而高中《物理》教材關(guān)于“歐姆定律”的討論，將重點放在了歐姆定律的變式R=以及后續(xù)的I-U圖像分析。雖然是同一個公式的變形，但是其實際意義相差甚遠(yuǎn)。從概念上看，初中教材在文字上對歐姆定律是強(qiáng)化的，對“R”這個物理量的內(nèi)涵是弱化的。而在高中階段對“R”的含義，尤其是對高中學(xué)生構(gòu)建物理模型以及電阻特性曲線是非常強(qiáng)調(diào)的。可見，課程標(biāo)準(zhǔn)和教材給我們的初、高中實際教學(xué)銜接留下了很大的創(chuàng)造發(fā)揮空間。

在初中物理實際教學(xué)中可以不強(qiáng)調(diào)對電阻R內(nèi)涵的深入理解，但進(jìn)入高中階段，在學(xué)習(xí)歐姆定律之前，如果能夠通過如下情境創(chuàng)設(shè)去引導(dǎo)學(xué)生理解“電阻”概念，將會取得良好的教學(xué)效果。

課前，布置學(xué)生去網(wǎng)上搜索電阻相關(guān)知識、搜集生活中常見電阻及相關(guān)元件（實驗室也可以提供一些）。

課中，在實驗室擺放各種各樣的定值電阻及相關(guān)元件，讓學(xué)生去識別、描述和體驗，學(xué)生通過視覺、觸覺感官認(rèn)知后形成初步概念和印象，能夠逐步了解生活中電阻特征，形成初步認(rèn)知。然后分組實驗，指導(dǎo)學(xué)生分析某一類電阻的實驗數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)學(xué)生提出如下問題：從數(shù)據(jù)的分析、整理中可以得出什么樣的結(jié)論？在綜合各小組成員意見后得出：對同一個導(dǎo)體，兩端的電壓U與流過的電流I的比值是一個定值，通過改變U和I，發(fā)現(xiàn)這個定值與U、I都無關(guān)。進(jìn)而分析其他小組實驗中不同電阻的實驗數(shù)據(jù)，得出一致的實驗結(jié)論，只是定值的數(shù)值不一樣，說明兩者是不一樣的電阻。

于是，學(xué)生通過這一個情境創(chuàng)設(shè)可以深入地理解電阻這一概念，并得出結(jié)論：每個導(dǎo)體本身都存在一個恒量R，不同的導(dǎo)體具有不同的R值，它是物體本身的屬性。通過比值定義法引導(dǎo)學(xué)生建立了電阻的基本概念，并體會其內(nèi)涵。

2.2? ? 梳理邏輯進(jìn)行銜接——“科學(xué)思維”

初中階段僅僅是讓學(xué)生了解電阻是物質(zhì)的本身屬性，而電阻具體與哪些物理量有什么樣的關(guān)系，學(xué)生還不清楚;高中階段如果直接講授電阻定律，給出電阻的決定式，學(xué)生思維發(fā)展沒有經(jīng)過一個內(nèi)在認(rèn)知的過程，進(jìn)而理解該知識的內(nèi)涵，這不利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)。因此，設(shè)計教學(xué)過程時要充分考慮學(xué)生可能存在的問題，幫助學(xué)生梳理電阻認(rèn)識過程中的邏輯關(guān)系。

在該部分的教學(xué)中，可以根據(jù)每個導(dǎo)體本身都存在一個恒量R的這個結(jié)論，按照物理規(guī)律建立的思維過程，引導(dǎo)學(xué)生運用控制變量、比較、抽象、概括、類比等思維方法，對電路中的電流、電壓與電阻關(guān)系進(jìn)行思維加工，抓住主要因果關(guān)系，即通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，而不是導(dǎo)體兩端的電壓與流過的電流成正比。通過對實驗數(shù)據(jù)的U不變和R不變，分別分析、總結(jié)概括出電流與電壓成正比、與電阻成反比，進(jìn)而建立歐姆定律的模型，以提高學(xué)生抽象概括、實驗歸納、理論推導(dǎo)等邏輯思維能力。

同時，還可以再次引導(dǎo)學(xué)生，對影響這個恒定量的因素進(jìn)行討論。例如，這個恒量到底與哪些因素有關(guān)？引導(dǎo)學(xué)生說出其猜想和邏輯推理過程。

2.3? ? 在體驗實驗過程中進(jìn)行銜接——“科學(xué)探究”

初中階段對該部分內(nèi)容的探究通常是教師給出實驗方案、講解相關(guān)注意事項，學(xué)生分組實驗得出數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行分析總結(jié)并得出結(jié)論。高中教材中直接給出一個“外接分壓法”測電阻的電路圖，然后直接給出了實驗方案，進(jìn)一步探究小燈泡的伏安特性曲線。

高中生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容時可能會存在以下疑惑：為什么這個設(shè)計方案能夠提供可變電壓？初中的電路設(shè)計方案為什么不可以繼續(xù)使用？被測電阻阻值是變化的？怎么測量它？相關(guān)干擾因素有哪些？對此，教材上則用一句“原理將在以后討論，在此暫不涉及”帶過，筆者認(rèn)為還可以通過如下設(shè)計進(jìn)行銜接：

課前，讓學(xué)生上網(wǎng)搜尋或進(jìn)實驗室觀察、探究電壓表、電流表有無阻值？如果有，該阻值可否忽略？初中學(xué)習(xí)歐姆定律時電阻兩端電壓變化范圍是多少？能不能從零伏開始測量？

課中，首先給定學(xué)生相關(guān)實驗器材讓其設(shè)計方案來證明“電流表、電壓表的儀表阻值對被測量阻值有無影響”。學(xué)生會通過不斷地探索，動手體驗探索出：電流表外接和內(nèi)接兩種情況下，同一個被測阻值的測量結(jié)果不一樣，進(jìn)而根據(jù)結(jié)果得出儀表阻值影響被測阻值的結(jié)論。該設(shè)計意在培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識和解釋能力。其次，讓學(xué)生設(shè)計方案來證明“在初中階段歐姆定律實驗電路連接方式中，被測電阻兩端電壓能否從零測起”。學(xué)生在用給定電池做電源的情況下，調(diào)節(jié)滑動變阻器以使電壓表示數(shù)為零，但始終做不到。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試用教材給定的分壓電路進(jìn)行測試，以實現(xiàn)目標(biāo)。第三，教師引導(dǎo)學(xué)生相互交流分析、評估實驗方案的優(yōu)缺點。該點旨在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流評估。

上述設(shè)計，自然而然地使學(xué)生明白了為什么要用外接分壓的實驗設(shè)計方案，并為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

因此，在實驗探究課上不應(yīng)輕易告訴學(xué)生問題的答案，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過思考和動手去解決問題，這樣學(xué)生會理解得更加深刻。在以后學(xué)習(xí)過程中，當(dāng)再一次遇到相關(guān)問題時，也能夠根據(jù)實驗過程中的體驗和思考進(jìn)行有效回答。由于電路問題的復(fù)雜性，初、高中物理教師應(yīng)該注意探究過程中技能培養(yǎng)的銜接，以便于學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

2.4? ? 在角色扮演中認(rèn)識科學(xué)進(jìn)行銜接——“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

內(nèi)在動力與責(zé)任感來源于學(xué)生自身的體驗與理解，設(shè)計身臨其境的“角色扮演——如果是你，你會怎樣”環(huán)節(jié)進(jìn)行銜接，往往能夠取得良好的教學(xué)效果。

角色扮演——科學(xué)探究參與者：“你在探究歐姆定律這個實驗過程中，遇到了哪些困難？測量一個可變電阻的特性曲線超過你現(xiàn)有的知識儲備，你采用了什么方式進(jìn)行解決？”

角色扮演——節(jié)能環(huán)保衛(wèi)士：“在實驗過程中，你認(rèn)為在歐姆定律電路設(shè)計過程中哪些地方可以更加省電節(jié)能？為此，實驗過程應(yīng)該注意哪些事項？”

……

這一階段的教學(xué)，應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生有意對比初、高中的異同，使學(xué)生的理解和認(rèn)識在比較中得以加深升華。

3? ? 小? 結(jié)

綜上，我們在高中物理教學(xué)設(shè)計過程中，應(yīng)充分認(rèn)識初、高中學(xué)生在物理學(xué)科上的認(rèn)知水平和實際差異，尊重學(xué)生的實際掌握情況，基于現(xiàn)狀，有針對性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，則能幫助學(xué)生順利過渡，取得良好的教學(xué)效果。

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