學科核心素養下科學探究邏輯解析與突破策略

周劍

摘 要：以“教-學-做”為主線引領，創設節能主題情境，引導學生在科學探究中學習知識和方法;設計問題驅動教學，聚焦科學思維，將教和學帶入深度狀態;理清邏輯順序，按照由淺入深、由易到難、由簡到繁循序漸進地教學，落實目標.初高中銜接教學，突破電功探究難點，促進深度學習，發展學生學科核心素養.

關鍵詞：科學探究;學科核心素養;電功;初高中銜接

文章編號：1008-4134（2020）12-0002 中圖分類號：G6337 文獻標識碼：B

蘇科版九年級物理教材中，將探究電功的影響因素活動用驗證實驗來教學.若用探究實驗來教學，學生不僅會猜想電功和電壓、電流及通電時間有關，還會猜想電阻也對電功產生影響.對此，教師常常百思不得其解，故而大多避而不談.基于學生認知水平，教材直接研究表明給出電功的公式W=UIt.筆者認為看似合理，實則不然，有待商榷.學生猜想電功可能與電阻有關，教師無法解釋就因循守舊，使用驗證實驗代替探究實驗，避重而就輕，學生被動學習電功公式，知其然而不知其所以然.這恰恰不符合科學探究的精神，更不利于學科核心素養的落地生長.

1 兩種電功探究教學辯析

筆者查閱有關電功探究教法的文獻，從中選取兩種相對實用方法，這里稍作說明.

1.1 水流類比法

初中物理電學中常常用水流來類比電流教學，相對容易理解，通過類比法讓學生知道電流如同水流推動物體做功一般，表達式為W=Fs=Fvt，由水流做功與水壓（力）、水流及流動時間有關，進而類比電流做功和電壓、電流及通電時間有關.

1.2 反證法

通過將不同規格的燈泡串并聯，觀察燈泡的亮度來判斷電功大小.串聯時，電壓大的燈泡亮，而電壓大的電阻也大.假設電功與電阻有關的話，那么得到電阻越大，電功越大的結論;再將燈泡并聯，觀察發現原本串聯時亮的燈泡在并聯時反而相對暗.這和前面假設沖突，故而假設不成立，即電功和電阻無關.

以上兩種方法相比回避和驗證教學有進步.如水流類比法能簡單類比得到電功和電壓、電流、通電時間有關，但不能得到電功與電阻為什么無關;反證法假設的同時，本身就和控制變量法相悖，電阻不同電壓也不同，不能具體確定電功受誰影響，況且，燈泡的亮度能否準確反應電流做功的多少有待商榷，經不起細細推敲，故而電功的探究教學有待深入.

2 電功的科學探究教學邏輯與突破策略

2.1 情境立意，明確主題，樹立物理觀念

俗話說：“萬事開頭難，良好的開端是成功的一半”.創設有趣的情境是吸引學生的關鍵，筆者在上這節課之前備課時也在苦思冥想，如何讓學生在不知不覺中進入學習狀態，并且激發學習興趣，讓他們成為學習的主體.

情境立意要新，主題要明確，學生在創設的情境中十分自然地去學習.筆者想到將本節課開頭的引入和公益廣告結合起來，以節能為主題，創設和電能表引入關聯的情境.并且故意留白，用播放一段剪輯好的公益廣告微視頻：如圖1、圖2所示，來代替傳統的課堂導入.其中公益廣告微視頻采用對比的手法，將需要用電和浪費電能的場景放在一起同時播放，形成強烈的反差.此時無聲勝有聲，激發學生對視頻內容的思考興趣，對視頻意境產生共鳴，生成節能的意識，樹立能量的觀念.

2.2 主線引領，理清邏輯，實施科學探究

2.2.1 理清邏輯，逆流而上

“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”.筆者認為挑戰與機遇并存，所以在備課時大膽地將影響電功的因素活動由驗證實驗改成探究實驗，以“教”“學”“做”活動為知識的載體，按認識電能表—探究電功的影響因素—電功的計算，根據邏輯順序進行教學，并進行分組實驗探究.

2.2.2 主線引領，拾級而上

環節1：學中“教”活動——認識電能表.

在認識電能表的環節中，學生雖然知道電能表是專門用來測量用電量的儀器，但對電能表的認知主要基于家庭的電表，對具體類型和電表上的參數還不能完全明白.簡單易懂的知識先讓學生自學，然后交流分享學習成果，達到以學代“教”的效果;對于較難參數的物理意義采用以教為輔的方法.比如電能表常見的類型有感應式和電子式，筆者將實物展示和圖片展示相結合，帶領學生認識演示電能表上各項參數的含義.如：10（40）A—指的是電能表正常工作的電流是10A，允許通過的最大電流為40A;3200imp/kWh—指的是每消耗1kWh的電能，電能表燈閃3200次，并學會用W=n/N計算在短時間內，用電器消耗的電能等.在電能表的學習中，將電路中消耗的電能和電能等效轉化為其他形式的能聯系起來，兩者通過做功的方式實現，再過渡到電功概念的建構，加上功的知識儲備，對初中階段電功概念—電流做功的多少（高中物理中進一步指出本質為電場力做功的多少）的建構就水到渠成了.

2.2.3 科學探究，撥云見日

環節2：教中“學”活動——探究電功的影響因素.

本節課的重點是探究電功的影響因素，把驗證性實驗改為探究性實驗是回歸本源，也生成了本節課的難點，即如何得出電功與電阻無關的結論.

“不識廬山真面目，只緣身在此山中”.從初中物理教學的深度出發，探究電功的影響因素實驗主要采用控制變量法，對每個猜想因素進行探究.對于電壓、電流和通電時間的探究比較容易得出結論，但如果加入電阻這個可能的因素就比較麻煩.大多數傳統的做法是回避，也有的教師認為電阻的影響已經在電壓和電流中得到體現，解釋得模糊，且效果都不能如意.因為“以其昏昏，使人昭昭”是不可能的.畢竟教師內心都是虛的，也存在困惑，甚至也想學懂再去教，更何況學生呢，聽的云里霧里，不能信服也是正常.筆者也嘗試了使用NB物理仿真軟件結合實驗現象進行串、并聯電路反證教學，將電阻影響的可能放在一邊，先探究電壓、電流和通電時間，即先將不同規格的燈泡L1和燈泡L2串聯，燈泡兩端各接一個電壓表，閉合開關，通電相同時間，分別觀察燈泡的亮暗及電壓表的不同示數，得出電功和電壓有關.同時得出，電流相同時，電壓大的燈泡L2電阻也大.再將兩個燈泡并聯，燈泡兩端各接一個電流表，閉合開關，通電相同時間，分別觀察燈泡的亮暗及電流表的不同示數，得出電功和電流有關.同時也發現電阻大的燈泡L2居然在并聯中沒有燈泡L1亮.這也只能粗淺地反證電功和電阻可能無關，畢竟并聯的時候通過兩個燈泡的電流發生了變化且不一樣，和控制變量法又相悖，排除電阻的影響比較牽強，效果仍不夠理想.