例談初中物理問題設計的邏輯性和躍遷性
——以“變阻器”一節的教學為例

陳 蓉

(江蘇省揚州中學教育集團樹人學校 225000)

學生活躍且深刻的思維是高效課堂的基本標志，而教學問題的精致化設計則是激活學生思維最為直接的手段.初中物理課堂致力于學生科學素養的培養，而其重要內容之一就是幫助學生形成科學的思維習慣.

一、物理教育視角下的思維培養

相比于其它學科而言，物理學科的思維不但具有靈活性、發散性等特點，它所具有的邏輯性和躍遷性也彰顯出理性智慧的光芒，而物理思維這一方面的特質也將成為我們物理教學問題設計的重要著力點.

1.物理思維的邏輯性

物理強調邏輯思維，物理問題自然要具有邏輯性，事實上，很多物理理論的發展也是邏輯上的必然.比如從開普勒提出行星運動到牛頓的萬有引力定律，再到卡文迪許的引力常量測定，又到海王星的發現等等，這是一個嚴謹的理論發展脈絡，是一個循序漸進的發展過程.其間自然也就對應著很多具有邏輯性的問題，比如“為什么行星會這么運動”；“引力常量是多少”；“為什么天王星的軌道出現偏差”等等，這些強調邏輯性的問題推動著物理理論的前進和發展.

2.物理思維的躍遷性

躍遷是量子物理中的概念，我們用其來形容思維，所強調的是人們在分析問題時突如其來的突破.這些思維的成果在物理發展史上往往對應著革命性的突破和發展，比如托馬斯·楊提出的雙縫干涉實驗、普朗克的“能量子”假說等等，這些研究成果的提出不是簡單地邏輯思維的結果，他們源自科學家充滿睿智的思維，這種躍遷也是物理學發展最具魅力的一面.

二、以“變阻器”為例談教學問題設計

當學生學習了電流、電壓、電阻等基本概念之后，我們指導他們認識變阻器，引導學生將純粹的理論學習過渡為實際化的應用，這從教學安排的角度來講，本身就兼具邏輯性和躍遷性.下面我們探討一下本節內容的問題設計.

1．變阻器的結構設計探究

教師創設情境：如果需要讓電流有一個更大的調節范圍，那就需要用更長的鉛筆芯，這顯然是不切實際的，你能解決這一技術難題嗎？

學生圍繞問題展開探索，并對問題進行了更深層次地剖析：(1)電阻絲長度太大，這將擠占很大的空間，如何實現這一問題的解決？他們在探究中認識到，可以將電阻絲繞制成一個圓筒狀，以此來減少所占空間的大小；(2)繞制在一起的電阻圈很容易發生短路，如何避免出現這種情況？學生指出，可以用絕緣介質包裹住電阻絲，由此即可避免繞制時發生短路；(3)絕緣介質的存在必然會干擾金屬滑片和電阻絲的接觸，這種情況怎么處理呢？學生指出，選用絕緣漆作為絕緣介質，將外側金屬滑片接觸部位的絕緣漆刮掉，即可確保電流的穩定通過.

上述問題屬于一系列技術層面的問題，對初中生而言具有明顯的躍遷性，學生需要發揮自己的創新思維來面對這一系列的技術層面的難題，這些問題的處理不但有助于學生深層次地理解變阻器的工作原理，也有助于學生實踐意識的提升.

2．變阻器的認識和使用

教師為學生提供滑動變阻器的實物，讓他們進行觀察，驗證自己之前對相關問題的理解和認識.隨后，教師引導學生學習滑動變阻器的使用，提供電源、滑動變阻器、燈泡、電流表、開關、導線等器材，要求學生連接電路.

教師指導學生結合上述任務，通過問題將相關內容進行更進一步地將探究內容進行細化，從而得到以下子問題：(1)如果要讓滑動變阻器能夠改變電流，應該怎樣連接電路？(2)預測一下，按照你的電路連接方案，怎樣調節可以讓燈泡變亮，怎樣調節可以使燈泡變暗？(3)從安全操作的角度來思考，在開關閉合之前，滑動變阻器的滑片已經放在什么位置？

以上三個問題可以是學生自己來給出，教師則適當地進行補充和完善，事實上，第三個問題一般很少有學生能夠想到，這需要教師進行補充.在教學過程中，教師提供探究任務，指導學生通過問題生成來細化探究任務，這是教學邏輯的必然，同時也是學生能力發展的一種躍遷.換言之，這是教學問題邏輯性和躍遷性的綜合體現，學生通過上述問題的解決，能夠更加高效地掌握滑動變阻器的應用.

3．變阻器的應用和拓展

教師為學生提供臺燈亮度調節的旋鈕實物，提出問題：請運用所學解釋臺燈亮度調節的基本原理？

當學生結合自己的認識給出答案之后，教師再引導學生展開更深層次地拓展：隨著時代的進步，汽車已經走進了千家萬戶，如圖所示為汽車油量表的工作原理圖，你能解釋它是怎么工作的嗎？

上述兩個問題都屬于應用性的問題，第一個是回答導入環節的問題，做到前后呼應，是課堂邏輯嚴謹的重要標志；第二個問題則是拓展性的問題，將課堂內容向課外延展，這是物理教學能力躍遷的一種表現.兩個問題相互配合，能夠有助于學生的能力向更高層次飛躍.

三、初中物理問題設計的幾點思考

在初中物理教學的實踐中，筆者認為強調邏輯性的問題應該注意承上啟下，邏輯嚴謹是物理研究的特點，也是物理課堂教學的基本要求.為了在問題設計時體現出這一點，我們一定要注意承上啟下，不能讓問題的提出過分突兀.首先，我們的問題一定要對接學生的基礎，面向學生潛在的發展可能，這樣才能讓我們的問題落在實處，讓學生能夠產生有效而充分的思考；其次，物理知識固有的體系應該是問題設計的內在邏輯，就像上述教學中，學生了解了電流、電壓、電阻，自然就要著手思考，相互之間的影響和調控，在“變阻器”學習完成之后，我們后續的歐姆定律教學也是按照這個思路來進行.