巧用不同規格的燈泡引發思維沖突

吳　邵

(江蘇省南京市濱江中學，江蘇　南京　210015)

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巧用不同規格的燈泡引發思維沖突

吳邵

(江蘇省南京市濱江中學，江蘇南京210015)

利用兩種不同規格的燈泡創設實驗情境，可以引發用電器連接方式判斷的思維沖突，可找到判斷串并聯的有效方法；引發電流大小判斷的思維沖突，可區分燈泡亮度和電流大小；創設電路故障判斷的思維沖突，可提高思考問題的全面性；創設燈泡亮暗判斷的思維沖突，可認清額定功率和實際功率.

初中電學；思維定勢；思維沖突

從心理學角度來講，思維定勢是按照積累的思維活動經驗和已有的思維習慣，在反復使用中所形成的比較穩定的、定型化的思維路線、方式、程序、模式.當學生看到與思維定勢不一致的現象時，心理便生成強烈的矛盾沖突，即認知沖突.它引起學生學習需求的不平衡，心理學上將其稱為“失衡”.為重建心理平衡，學生本能地會產生一種強烈的主動探索的心理傾向，從而為探究學習的開展打下基礎.筆者發現在初中電學教學中，利用兩個不同規格(即電阻不同)的燈泡設計實驗，可使學生在電路的學習過程中產生思維沖突，激發其探索知識的欲望.

1　引發用電器連接方式判斷的思維沖突，找到判斷串并聯的有效方法

在教學中我們經常用到“斷路觀察法”,在多個用電器組成的電路中，把其中一個用電器斷路，如果其他用電器不能工作了，則這個電路是串聯的.如果其他用電器仍能工作，則這個電路是并聯的.該方法的依據是串聯電路各元件不能獨立工作，并聯電路各元件可以獨立工作.學生在應用該方法后產生了一個思維定勢：如果同一電路中的兩燈泡，開關閉合后一只發光，一只不發光，則兩只燈泡并聯.

圖1

為了破除學生的這個思維定勢，教學中可以設計下面的實驗，如圖1所示，用兩個規格不同的燈泡、暗盒、導線、電池組成一個暗盒電路，暗盒表面有兩個燈泡和一個開關，導線和電池在盒內(燈泡實際連接為串聯)，通過增減電池節數，當閉合開關時，小燈泡L1亮了，另一只燈泡L2不發光(其實是電流小不足以使其發光)，請同學們判斷兩只燈泡的連接方式.

學生回答是兩只燈泡并聯，依據為燈泡可以獨立工作.

再擰下燈泡L2，發現燈泡L1也熄滅.為什么？學生判斷兩燈的連接方式是串聯.

前后兩次判斷相互矛盾，在學生頭腦中產生思維沖突，產生欲答不能、欲罷不忍的心理狀態，由此激發學生的求知欲，引發學生的積極思維.教師這時也不需要太多的解釋，只需要讓學生認識到擰下燈泡是判斷串并聯最有效的方法即可.

2　引發電流大小判斷的思維沖突，區分燈泡亮度和電流大小

電路中電流是看不見的，為了讓學生認識電流，大多數教材中都用水流類比電流來讓學生產生感性認識，對電流的大小用同一燈泡的亮度來比較，這些方法確實有助于學生認識電流，但同時用燈泡的亮度等同于電流大小的思維定勢也悄悄地在學生頭腦中“生根發芽”，對電流大小的判斷有了錯誤的認識，對電路的學習就會產生干擾.

為了破除學生的這個思維定勢，教學中可以設計下面的實驗，如圖2所示，用兩個規格不同的燈泡、開關、導線、電池組成一個串聯電路，探究串聯電路中的電流大小.閉合開關，兩只燈泡都發光，但一只燈泡很亮而另一只很暗.問：通過兩只燈泡中的電流大小如何？學生回答是流過亮的燈泡的電流大.

用電流表分別測a、b、c三處的電流(如圖3)，進行比較，就會發現各處的電流相等.

前后兩次答案相互矛盾，在學生頭腦中產生思維沖突，既可以加深學生對串聯電路中電流特點的認識，又可以顛覆學生頭腦中燈泡的亮度等同于電流大小的思維定勢.

3　創設電路故障判斷的思維沖突，提高思考問題的全面性

電路中故障的判斷是物理知識和生活實踐聯系的一個重要方面，也是中考的一個熱點內容.電路故障一般分為短路和斷路兩大類.分析識別電器故障時，一定要根據電路中出現的各種反常現象，如燈泡不亮、電流表和電壓表示數反常等，分析其發生的各種可能原因，再根據題中給出的其他條件和現象、測試結果等進行綜合分析，確定故障.若提供的器材電路中沒有電壓表和電流表，并且是某個燈泡的故障，則可以根據現象來判斷：

(1) 如果串聯電路中用電器不工作(常是燈不亮)，且電路中無電流，則電路是斷路.

(2) 如果串聯電路中部分用電器工作(常是某個燈不亮)，則這個燈被短路.

(3) 如果并聯電路中某個用電器不工作(常是某個燈不亮)，則這個燈泡燈絲斷了.

若學生機械記憶以上方法，則會根據燈泡是否發光去判斷燈泡是否出現故障，思考問題就不夠全面.為了破除學生的這個思維定勢，教學中可以設計下面的實驗.如圖4所示，用兩個規格不同的燈泡、開關、導線、電池組成一個串聯電路.當開關閉合時，小燈泡(左邊)看起來不發光，另一只(右邊)發光.請判斷：該電路是否有故障？如果有，可能是哪個燈的什么故障？學生的回答是：左邊燈泡短路.

再將右邊燈泡短路，左邊燈泡發光(如圖5).那么，原先右邊燈泡被短路了嗎？學生回答：沒有短路.

兩次回答相互矛盾，在學生頭腦中產生思維沖突，使學生體驗到燈泡有不同的工作狀態，不發光也是一種工作狀態，不一定是有故障，由此對電路是否存在故障做出明確判斷，再設計方案查找原因.

4　創設燈泡亮暗判斷的思維沖突，引導學生認清額定功率和實際功率

一個用電器的電功率是隨著加在它兩端的電壓的改變而改變的.設計用電器時，需要確定它在正常工作時的電壓(額定電壓)下的功率(額定功率).一個用電器的額定電壓、額定功率是確定的，實際電壓、實際功率是不確定的，其隨用電器工作條件的改變而變化，用電器并不總是在額定電壓下工作.實際功率是指用電器在實際電壓下工作時的功率，燈泡的實際功率的大小關系就可以用燈泡的亮度來比較，燈泡越亮，實際功率越大；燈泡越暗，實際功率越小.

學生平常見到家庭電路中的燈泡都是并聯的，而照明電路中燈泡的額定電壓都是220V，所以他們見到的燈泡額定功率越大，燈泡發光時就越亮，于是就認為燈泡的額定功率越大，其實際功率也越大.

為了破除學生的這個思維定勢，教學中可以設計下面的實驗：將分別標有“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的兩個燈泡接入同一電路中，閉合開關，兩個燈泡的實際功率大小關系是怎樣的？大部分學生可能會回答“3V，0.9W”的燈泡功率大.

如圖6所示，用規格分別為“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的燈泡組成串聯電路，閉合開關，兩只燈泡都發光，燈泡“3V，0.75W”(右邊)很亮，“3V，0.9W”(左邊)很暗.學生看到的是燈泡“3V，0.75W”亮些，實際功率比“3V，0.9W”的大.

如圖7所示，用規格分別為“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的燈泡組成并聯電路.閉合開關，兩只燈泡都發光，燈泡“3V，0.75W”(右邊)暗而“3V，0.9W”(左邊)很亮.學生看到燈泡“3V，0.9W”亮些，實際功率大.

兩次回答相互矛盾，在學生頭腦中產生思維沖突，使學生體驗到額定功率大的燈泡實際功率不一定大，進而正確區分額定功率和實際功率.

總之，沖突看似是不和諧的因素，卻是一把金鑰匙，能開啟學生的思維，讓思維在沖突中由沉睡走向活躍，由稚嫩走向成熟.沖突看似是攔路虎，卻是活躍課堂氣氛的催化劑，激發學生主動學習的興趣，營造出良好的課堂教學氛圍.