以變易理論實施動態串聯電路的教學

姜皎

變式教學既是一種教學行為，又是一種教學策略。它的核心是在保持事物基本屬性不變的前提下，改變事物的非本質屬性，盡可能通過必要的變化范式，應用不變的基本屬性解決問題。通過這個過程，幫助學生更深刻地認識事物的關鍵屬性及屬性之間的關系。

以下是筆者用變易理論實施動態串聯電路的教學設計，教學中嘗試以一個典型題為母題，然后將母題的條件、形式、內容、圖形等做適當變換，設計成變式題組，力圖通過一個問題解決一類問題，通過一類問題掌握一種方法，通過一種方法學會一種思想。

一、滑動變阻器滑片位置變化引起的電路的變化

設計意圖：母題采用串聯電路標準圖形。母題作為串聯電路的范式圖形，要盡可能完整、詳盡。考慮到電表測量的各種情況，引導學生圍繞串聯電路的電流與電壓、電阻的關系特點展開深入分析，從而找到問題的本質屬性——歐姆定律或串聯分壓原理。在解決問題過程中，形成解題步驟：（1）判斷電路的連接方式；（2）確定滑動變阻器接入電路的有效電阻是哪一段，電流表、電壓表分別測誰的電流、電壓；（3）根據串聯分壓原理，分析判斷電表的示數變化情況。

設計意圖：變式題組一，保持電路串聯連接不變，改變滑動變阻器接入電路的阻值這一屬性，同時變化電壓表所測電阻的電壓，旨在讓學生加深對“歐姆定律”或“串聯分壓”這一本質屬性的理解。圖（3）、（4）還有意識地對串聯電路模型進行了“化妝”，目的是引導學生進行全方位發掘，從相異之中找相似，不斷完善學生的電路模型結構。

二、電阻箱、電位器調節引起的電路的變化

變式二：如圖（5）所示是一調光燈的電路圖，電源電壓不變。閉合開關S，當順時針轉動滑動觸頭時，燈泡的亮度如何變化？電流表A、電壓表V的示數如何變化？

設計意圖：變式題組二，仍然保持電路串聯連接和模型結構不變，僅改變變阻器的類型這一屬性，讓學生認識到電阻箱和電位器的實質就是變阻器。通過對比，抓住運用“歐姆定律”或“串聯分壓”的本質屬性進行解決，訓練學生舉一反三、舉三歸一的能力。

三、壓敏、熱敏、光敏電阻引起的電路的變化

設計意圖：變式題組三，保持串聯電路不變，不斷改變半導體的材料及電壓表所測電阻的電壓。這種變與不變的范式能起到融合的作用，有助于學生更清晰地審辨出壓敏、熱敏、光敏電阻的實質就是一個變阻器，明確了這一點，問題處理也水到渠成。

四、開關狀態的變化引起的電路的變化

設計意圖：開關的斷開、閉合，通常會造成電路結構發生根本性變化，學生往往由于觀察不夠全面而顧此失彼，教師需引導學生在變與不變之間逐步解構并重新建構電路，這一過程是動態的，要讓學生漸悟其理而深受啟迪。

五、電路故障引起的電路的變化

一本質屬性，問題即可迎刃而解。此題能與學生原本散亂的故障知識有機整合，達到“做一題、學一法、會一類、通一片”的目的。

課堂最后學以致用環節，借用常州市2013年中考題的電路設計題，此題綜合性較強，要求學生運用“歐姆定律”或“串聯分壓原理”進行逆向思維解題。筆者擬通過此題讓學生經歷知識再創造的過程，培養學生學會觀察問題特征，捕捉解題信息，促進學生對串聯電路本質規律的內化和吸收。