一堂“電路”新課案例分析

徐馥嵐

摘 要：介紹了八年級科學校內公開課教育案例──電路，通過探討此案例中學生活動和教師的教學行為所體現的科學本質，力求為科學本質教育的具體實施、優化教學提供參考。

關鍵詞：科學本質;科學探究;案例分析

初中課程標準對科學本質的要求有所涉及，其中將科學本質定為科學素養的核心內容，同時將科學技術社會及科學探究彰顯出來。課改后，浙教版的《科學》教材精選了大量的閱讀材料、插圖以及探究性活動，將科學本質的內涵融入進去，力求全面提高每位學生的科學素養。新課程標準要求教師重構課堂，才能有效達成三維目標。

一、案例背景

“電路”是八年級上冊第四章第一節第二課時內容。在上一節課中，學生對“電”有了初步認識，例如摩擦起電、電荷間的相互作用等電學現象。學生對于這些現象的觀察積極性高漲，但是對電學知識的理論認知不夠。因此，在本節課的教學中把學生的好奇心轉化為興趣，把興趣轉化為探索自然的熱情和動機就顯得格外重要。

考慮到學生剛開始接觸電學實驗，實踐能力較弱，為了更好地調動學生學習的積極性，為了幫助學生通過實驗探究分析解決實際問題，我設計了一堂“電路”活動探究新課。

二、案例呈現

引入：生活中的萬家燈火景象

1.電路的組成

學生實驗：使一只小燈泡發光。要求：（1）2人1組;（2）自選器材（所需最少）。

學生先討論，然后利用電學實驗包嘗試連接電路。

教師通過同屏技術獲取兩組的實驗結果呈現，一組無開關，一組有開關。通過比較說明兩組都可行，讓學生主動得出開關能控制電路的通斷，在實際電路中都有開關。

繼續實驗：沒有開關的小組請連接上開關。然后請各小組把開關與電燈的位置互換，觀察開關的作用有沒有發生變化，從而讓學生體驗到開關在該電路中控制某段電路的通斷與其位置無關。

提問：如果取出電池，電燈還能發光嗎？

學生猜測后，動手實驗驗證。引發學生思考電源的作用，并請學生回答。

師生歸納：電路的組成。

電路各元件的作用：照片展示各種類型的元件并做簡單介紹。

2.電流

探究電流形成的原因：

學生體驗操作，開關斷開小燈泡不發光，開關閉合小燈泡發光。然后教師提出如下問題，讓學生運用自己已經掌握的知識進行解釋。

（1）小燈泡為什么能發光？

學生多數回答：因為有電流通過。

（2）開關閉合前，為什么沒有電流？

學生面面相覷，然后各有各的推測，猜測1：因為電路不通，電流無法經過。

猜測2：沒有電能。

（3）開關閉合前后，導體中是否有電荷？為什么？

學生開始爭論，然后一致認為導體中有電荷，根據前一課所學，原子中有帶正電的質子和帶負電的核外電子。

（4）試著猜想：開關閉合前后這些電荷的運動方式是否相同？

學生面面相覷，然后一片安靜。

教師借助動畫模型微觀分析，得出電流的形成是電荷定向移動的結果。

了解電流的方向：通過閱讀教材第124頁的電學發展，再通過動畫了解金屬導體的電子移動方向與科學規定的電流方向相反，最后通過畫圖鞏固落實。

3.電路的狀態

學生實驗：如何讓燈不亮？

學生快速完成實驗操作。全班32人操作1：開關斷開。12人操作2：接線柱松脫（任意一處接觸不良）。1人操作3：將燈絲砸斷。7人操作4：在燈座兩端并聯上一根導線。

教師開放式提問：你如何發現電路有三種狀態呢？

師生共同討論歸納得出：

（1）開路：斷開的電路（開關斷開或電路中某處斷開），電流沒有通過用電器，用電器不能正常工作。

（2）通路：處處連通的電路，有電流通過用電器，用電器能正常工作。（教師指出：閉合的開關相當于一根導線）。應用思考：要使小燈泡持續發光的條件是什么？

學生很快就做出了回答。

（3）短路的探究。

提問：要讓電燈不工作的話，就要斷開開關或電路某處，那么是不是任何情況都是這樣的呢？

教師出示事先連接好的電路，實物演示如圖3。

學生觀察發現：當開關閉合電燈熄滅，開關斷開電燈發光。（引起學生認知沖突，激發探究興趣。）

教師進一步引導：這是為什么呢？讓我們進入下面的探究。

學生活動：將導線直接接在電池的兩端，用手摸導線，有什么感受？

部分學生回答：導線很燙。還有一部分學生說沒感覺。

教師補充說明：可能是導線外包絕緣體，無法感知，嘗試接觸接線金屬片。

學生在體驗，大都感覺到燙。

歸納引出概念短路——電源短路：是電流沒有經過用電器，直接與電源構成通路。

實驗觀察：電源短路現象，如圖4。提問：電源短路造成的危害？

學生立即就回答出來：當發生短路時，從導線上流過的電流非常大，因此導線會發熱，這時會損壞電源和導線，嚴重時會造成火災。再通過圖片列舉危害，總結我們必須防止電源短路。

教師引導學生分析剛才演示實驗的原因：開關閉合時，開關閉合時由于發生電源短路現象，此時電流沒有經過小燈泡，所以燈不亮;開關斷開時，電路沒有短路，因此燈就發光。該電路由于要發生短路，所以是個錯誤的電路。

4.達標檢測，課堂小結

學生當堂完成適量的反饋練習，通過練習反饋對本課進行小結，回歸教學目標及要求，提高雙基落實。

三、案例探討

1.此案例中學生活動所體現的科學本質

（1）科學具有獨特的認知方式。對于相同的問題，不同的學生會有不同的答案，比如學生對于電流形成的原因的猜想，學生體驗操作，面面相覷，然后各有各的推測，有的認為是因為電路不通，電流無法經過。有的認為是沒有電能。而對于導體中是否有電荷？學生也會有認知上的沖突爭論，在課堂上呈現出百花齊放的態勢。學生可以通過觀察和比較等手段獲得相應的答案，而很多的科學探究，答案不是唯一的。

（2）科學需要不斷積累。學生對于電流形成及電流方向的認知，都是幾代科學家通過大量實踐積累出來的數據所得出的結論。比如對于金屬導體微觀世界的觀察，覆蓋了物理化學的多項研究，科學家對已有認知不斷實踐更新所得。學生通過操作上的多途徑嘗試，使自己得到了科學經驗的積累。

（3）科學需要合作交流的社會本質。在小組合作實驗這一環節中不僅培養學生動手操作能力，還必須提高學生的團結協作能力。僅由一位同學操作，無法快速完成所有的實驗探究，因此小組合作之后，我們還有組與組之間的交流，既提高了學生學習的興趣，也增進了同學的友誼。

（4）科學具有精確性、公開性，不迷信權威。當實驗操作完成后，每位同學要寫出自己歸納的結論或推理等，這是科學術語的運用過程。清晰地交流是從事科學工作的基本條件。通過問題引導讓學生嘗試準確表達觀點或將觀點表述出來的過程，呈現資料、閱讀科學發展史料的過程都可以促進學生反省思考并建構新的知識，加深學生對科學本質的理解。

（5）科學是社會與文化的一部分。本課以生活中的萬家燈火美景引入，使學生感知“電”的魅力，再通過“短路”故障分析體驗，使學生認知到“電”的危害，要求我們要學會安全使用電。科學源于生活，又高于生活，隨著科技的發展，我們對科學知識的更新速度也將加快，它直接影響著我們的經濟、生活等。

2.此案例中教師教學行為所體現的科學本質

教師不僅要對課程有一個整體的把握，還要精心設計課堂教學，把“科學本質”教育細化滲透到課堂學習的每一個環節的具體指導上。

（1）通過實驗創設情景。引導學生有目的地操作、觀察、比較分析，實現基本概念的生成;鼓勵學生進行探究，以明確科學知識是發展的、變化的，體現了科學的開放性。在探究過程中，通過同屏技術，及時讓學生了解并評論同伴的實驗操作及結果等，同時接受同伴的評價。初中學生好奇好動，用實驗可調動他們學習的積極性和主動性。八年級學生的思維方式仍以形象思維為主導，因此教學中需以感性知識作為依托，用實驗可加強直觀性和形象性，以便學生理解和掌握。

（2）設置探究式問題。創設恰當的問題情景，比如設計如何讓小燈泡亮起來，為什么小燈泡會亮，怎樣使小燈泡不亮，將整節科學課的主軸串在一起。當學生遇到困難時再啟發式提問，不僅能促進學生深入思維，積極探究，嘗試解決問題，通過討論問題設置，還能使學生的思維不斷拓展，這體現了提問的科學性本質。此外，通過開放式的問題設置還有利于知識的生成。

（3）有事實依據是科學的本質要求。在探究電流形成的過程設計中，通過模型分析和電學發展史的閱讀，用事實說話，注重證據是培養學生科學本質的要求。在以后的電學教學中，我們還要設計實驗以培養學生的數據分析能力。教師鼓勵引導每位學生發表觀點。學生的觀點多數是不一樣的，這使學生認識到對同一現象可以存在多種解釋，而這種解釋是與自己（或科學家）的經歷相關的，雖然具有主觀性，但都必須有理論或事實依據支持。

（4）科學具有可重復性。教師引導學生在實驗過程中準確地操作、記錄等，并對數據進行解讀;在探究過程中，要使學生了解并評論同伴的實驗操作及結果等，既可以避免實驗的偶然性因素，也可接受同伴的評價。

（5）科學與社會生活相聯系。教師應選擇具有針對性、啟發性科學材料或通過生活情境引入，設計一些典型現象事例，例如短路故障的活動設計，使學生對科學概念、規律在生產、生活中的實際應用及科學技術與社會之間的關系有更深的認識，既有利于概念的生成，也有利于長效記憶。

（6）科學表述的規范性。在最后一環節通過習題鞏固分析小結，教師在總結階段要清晰地表達，使學生能夠進一步鞏固理解，同時要對學生的表述進行有效補充，并給出可能的其他例子或自己的解釋。

由于人教版教科書凸顯了科學史等內容對于學生理解科學本質、提升科學素養的作用，近些年來，在國內中學生物學教學領域，基于科學史的研究相對較多。筆者介紹的關于南瓜的這一探究案例啟示我們，讓學生在探究活動中體會與活動有關的科學本質內涵的某些方面，教師在教學過程中明確將這些內涵表述出來，不失為提升學生對科學本質理解的一種有效途徑。如果教師在教學過程中能夠精心設計并持之以恒，學生經過幾年的生物學學習，他們對科學本質的理解會越來越深入，他們的科學素養也將會得到全面的提升。

四、課后反思

1.扭轉了師生的課堂角色

對實驗活動的設計讓學生積極參與到課堂上來，體現了學生的主體地位，學生的學習模式得到了較大的改變。課前的充分實驗和素材準備為學生在課堂上的鞏固深化做了鋪墊，學生樂于和同學、老師相互分享交流，大大提高了課堂效率，但是在小組合作的把控上還有待提升，在實踐中我發現部分學生實驗結束后還在玩實驗包，在后期的教學中我將設計小組評價機制，提高學生積極性的同時也能對學生有一定的約束。

2.落實了科學的三維目標

知識與技能、能力和方法、情感態度和價值觀這三個目標的落實必須滲透在課堂教學之中，我們在教學過程中要重視學生的過程體驗，否則知識和能力都將停留在表層記憶，學生很少有方法上的感知，對能力提高的培養不充分，則會對科學的學習望而生畏，所以我們要加強課堂高效設計，多聯系實際生活。但是在體驗過程中忽略了電路連接的規范性補充，這在后期的教學中問題就暴露出來了。所以我們在培養學生邏輯思維能力和嚴謹的科學態度的同時也要加強自身科學素養的提升。

在課堂教學中，當學生從學科或現實生活中選擇和研究專題，通過獨立自主地發現問題、實驗操作、調查、信息搜索與處理、表達與交流等探索活動時，教師的職責是引導學生不斷地提出問題，使學習過程變成學生不斷提出問題、解決問題的探索過程。因此，教師不僅要對課程有一個整體的把握，還要精心設計課堂教學，把“科學本質”教育細化滲透到課堂學習的每一個環節的具體指導上。

參考文獻：

[1]包春瑩.“探究南瓜種子”案例分享[J].中學生物教學，2016（5）.

[2]戴芳.在高中生物學教材中圖表的教學處理[J].生物學教學，2009（34）.

編輯 溫雪蓮