基于學習進階理論的電功率復習教學探討

沈 陳

(江蘇省昆山市婁江實驗學校，江蘇 昆山 215300)

1 問題的提出

一些初中物理教師在課堂中更關注知識的教學，而忽視學生思維能力的提升。2005年美國國家研究理事會NRC提出：學習進階是對學生連貫且逐漸深入的思維方式的假定性描述，在一個適當時間跨度下，學生學習和探究某一重要知識或實踐領域時，其思維會逐步進階，強調在學習、探究的過程中應當促進學生的思維發展。現以“電功率”復習課為例，探討基于學習進階理論的教學設計與實施。

2 教學分析

2.1 “電功率”的地位與作用

從知識層面上看，“電功率”是從能量的角度來探討電路中的規律，它能夠將電路的連接(串聯與并聯)、電阻、電流、電壓以及歐姆定律、電功等知識點聯系起來。從思維層面上看，“電功率”運用到的思維方法比較多，如部分類比與比較、假設與反證等。這些思維方法無論是在知識建構過程中，還是在知識的運用過程中都有充分的體現。所以，借助“電功率”的復習可以將知識與思維比較好地融入進階式教學過程。

2.2 學情分析

對于“電功率”這個單一概念，學生還是比較好理解的，但是一旦將“電功率”與其他相關知識點結合起來，或者與實際問題相聯系時，學生就感覺到困難。這不僅反映了學生的知識遷移能力弱的問題，也反映了在平時的教學中，教師只重視知識教學而不關注思維活動，造成相應的學習困難。筆者認為在學習了電功、電功率兩節新課后，再安排一節“電功率”復習課是對上述教學的有益補充。

3 教學設計與實施

3.1 進階起點

學生是帶著已有的知識、經驗進入物理課堂的，在復習課前已經具備了以下知識和能力：(1) 能夠分析簡單的串并聯電路及其特點；(2) 能應用歐姆定律解決簡單的問題；(3) 能使用電表；(4) 會進行電功和電功率的計算；(5) 知道實際電功率和額定電功率的概念；(6) 具有一定的分析、推理能力。

3.2 進階目標

根據義務教育物理課程標準中的要求以及學生的實際情況，預設以下學習進階目標：(1) 結合實例理解電功和電功率，知道用電器的額定功率和實際功率；(2) 通過實驗測出小燈泡的實際電功率；(3) 能夠運用所學知識解決實驗中遇到的問題；(4) 培養學生分析、解釋的能力和知識應用的能力。

3.3 教學實施

筆者以學習進階理論為指導，在“電功率”復習課中設計了3個臺階、7個進階性問題，一步一步地引導學生達成學習目標，促進其思維發展。教師在設計教學時為了激發學生的學習興趣，可以將問題進行擬人化處理，以故事的形式呈現，引起學生的共鳴。

進階一：“站一站，摘果子”，鞏固基礎知識

問題1：我是一只燈泡，剛被制作出來就被印上了“PZ220V 100W”的標記，根據這些你知道我有哪些特點嗎？

問題1旨在讓學生鞏固額定電壓和額定功率的相關知識，回顧電功、電功率的計算方法。這種教學設計回避了直接復習知識點的生硬教學方式，創設故事情節，知識的講解猶如聽故事一般，引起學生的共鳴，放松學生的緊張情緒，鞏固所學知識。

進階二：“踮一掂，采果子”，形成知識架構

問題2：被印上標記的我，在出產之前還需要進行嚴格的檢驗。檢驗員將我加上220V電壓，用一只電能表為我測量，經過一個小時電能表表盤轉了300r，請同學們判斷一下我的實際功率，我合格了嗎？

問題3：如果把我接到110V的電路中，我的功率還是100W嗎？如果不是，那我的實際功率是多少？

問題4：如果檢驗員想要將我加上380V電壓，你會制止他嗎？你怎么說服他。如果檢驗的電路只提供380V的電壓，需要串聯還是并聯一個電阻呢?

上述3個問題將電能表、簡單串并聯電路的特點、歐姆定律等相關知識與電功率的計算、測量相結合，從而把零碎的知識點整合在以“電功率”為主線的框架內，提升學生的思維能力，從而形成應對復雜實際問題的知識和思維基礎。教師在教學過程中，對問題4可以運用小組討論的方式，引導學生分析、推理、陳述，讓學生自主提出科學的解釋。

進階三：“跳一跳，抓果子”，提升思維能力

問題5：和額定電壓為220V的家用燈泡兄弟不同，作為一只實驗室中的小燈泡，我的額定電壓只有3.8V。經過長時間的使用，印在我身上的標記慢慢被磨損了，無法看清額定功率是多少，請大家思考，運用什么辦法能夠知道我的額定功率？

問題6：天有不測風云，如果沒有電流表，只有一個電壓表再加一個已知電阻R0，又該如何測出我的額定功率？請同學們討論、交流，設計實驗電路圖，并簡述實驗過程。

問題7：造化弄人，若只允許你連接一次電路，但增加了一個單刀雙擲開關，你們能否測出我的額定功率？請通過討論、交流，設計出實驗電路圖，并簡述實驗步驟，再動手測一測，看看我的額定功率究竟是多少？

通過進階三的3個問題，引導學生思考測定小燈泡額定功率的方法。問題5利用伏安法測小燈泡的功率，這是學生所熟知的。問題6則加大難度，只提供電壓表，而不提供電流表，使學生產生思維沖突，不能按照原來的方法測量，必須尋求新的途徑解決問題。根據歐姆定律、串聯電路中電流處處相等的特點，通過教師引導、學生小組討論交流的方式找到解決實際問題的方法。問題7的設置更貼近實際生活，因此對于學生來說，問題變得更加復雜。在實際生活中，一般不能拆解電路進行測量，而是利用單刀雙擲開關來解決問題。因此需要同學們了解單刀雙擲開關的使用，進而設計出電路，并且能夠將這個復雜的電路連接出來，理論聯系實際，讓學生體會到物理知識能夠真正應用到生活中，解決實際問題。

3.4 思維進階

3.4.1 思維監控

在學習進階的過程中，不僅是知識的進階，更是思維的進階。因此在從一個進階進入下一個進階時，應當對學生的思維進行監控，引導學生反思、總結和評價，提升思維能力。

例如在講解問題6之后，可以讓學生進行總結、反思，引導同學們回顧自己的思維過程。

師：在剛才的問題6中，同學們是如何思考、得出最終方案的？

生：根據電功率的計算式可知需要測出電壓和電流，電壓可用電壓表測量，但電流卻沒有電流表進行測量。雖然沒有電流表，但是卻多了一個已知阻值的定值電阻。而利用電壓和電阻，根據歐姆定律可以計算電流。如果流過定值電阻的電流與小燈泡的電流相同，不就可以用定值電阻的電流來代替小燈泡的電流了嗎？

師：那么在什么情況下小燈泡的電流會與定值電阻的電流相等呢？

生：當小燈泡與定值電阻串聯時。

師：在上述思考過程中，你用了什么思維方法？

生：逆向思維的方法。

通過讓學生進行總結、反思，能夠更好將知識轉化為能力，提升學生的核心素養。

3.4.2 進階遷移

問題6、7考慮的是缺少電流表的情況，學生自然而然會思考：如缺少電壓表，該如何測量？因此在這個進階遷移環節中，可以再提出問題。

問題8：如果缺少電壓表，但有已知阻值的定值電阻，該如何測量我的額定功率?若實驗只允許接一次電路，但是提供了單刀雙擲開關，又應如何設計實驗？請通過討論、交流，設計出實驗電路圖，并簡述實驗步驟，再動手測一測，看看我的額定功率究竟是多少？

情境作了較小的變化，學生的思維活動就會更深入，產生知識的遷移，運用剛學過的思維方法來解決變化的問題，提升學生遷移應用的能力。

4 結語

本節復習課是學生在學習了電功和電功率兩節內容后，安排的一節復習課，意在將學生零碎的電學知識整合起來，構建電學知識結構。本節課以第一人稱創設了一個以小燈泡為主線的故事情境，通過問題解決的方式逐階推進，幫助學生串起電學知識。但在實際教學中發現，學生對測量小燈泡額定功率的掌握還存在一定問題，如認為只要測出小燈泡的電壓和電流，利用電功率公式就可以計算出電功率。利用這種方法測出的是實際功率，而不是額定功率。因此要在課堂中再次明確額定功率的定義以及在電路中加入滑動變阻器的必要性。

依據學習進階理論，對電功率復習課實施進階式課堂教學，使學生在課堂中不僅是知識得到進階，科學思維能力也得到提升。同時將課堂中所學知識和科學思維方法應用到實際問題解決中，踐行“從生活走進物理，由物理走向社會”的課程理念。