初中物理教學培養學生的科學態度與責任初探
——以“生活中的電路”教學為例

閆秋玥 阮 紅

(北京師范大學附屬中學 北京 100052)

科學態度與責任是物理學科核心素養的第四個要素，是之前三維目標中“情感·態度·價值觀”的提煉與升華.物理教學過程不僅要教給學生物理知識、認識物理規律、掌握科學方法，還要引導學生思考科學的本質和發展規律，進而培養學生樹立科學的世界觀、形成正確的科學態度以及社會責任感.筆者以初中物理“生活中的電路”一課教學為例，談談自己的嘗試與思考.

1 背景分析

1.1 “生活中的電路”教學內容分析

“生活中的電路”一課是人教版物理九年級全一冊中第十五章“串聯和并聯”一節的第二課時，是兼具知識性和趣味性，與日常生活聯系緊密的一節課.《義務教育物理課程標準(2011年版)》對這部分提出的要求為“說出生產、生活中簡單串聯或并聯電路的實例”[1].

串聯和并聯是電路的兩種基本連接方式，實際設備和系統中的電路盡管復雜，但都是由最基本的串、并聯電路組合而成的.在認識了串聯和并聯這兩種電路連接方式及串、并聯電路特點的基礎上，學生還要嘗試聯系實際，了解生活中常見電路的連接方式，并進行簡單的電路設計.比如，現代家庭房屋里的照明電路，一盞電燈可以由兩個不同位置的開關控制等.

從培養科學態度與責任的角度來看，本節課可以使學生認識到物理知識源自于生活，同時應用物理知識更可以幫助我們更好地生活，充分體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念.

1.2 學情分析

初三學生剛剛接觸電學，學習興趣濃厚，有強烈的好奇心.學生在“電流和電路”一節中學習了電流和電路的組成等相關概念，對電路的基本知識如電路的3種狀態、如何畫電路圖等有了基本認識.在“串聯和并聯”第一課時中，學生通過分組實驗初步認識了串聯和并聯這兩種電路的基本連接方式和串、并聯電路的特點，但認識尚不深刻.因而在第二課時中，教師引導學生將上節課所學的知識、規律應用于生活中的具體實例，通過對實際電路的分析，加深對串、并聯電路特點的理解.

2 “生活中的電路”教學設計及實施

2.1 教學目標

本節課要達到的教學目標為：學生要通過對生活中實際電路的分析，知道生產、生活中采用簡單串聯或并聯電路的實例；并通過觀察、分析和實驗等過程，能根據已有知識和經驗，按要求設計簡單的串、并聯電路.

2.2 教學設計思路

復習串、并聯電路的特點，展示各種生活中常見用電器的圖片，引入新課.

辨析生活中常見電路的連接方式，并歸納總結判斷方法.

通過分析實際控制電路，初步體驗電路設計，并進行實驗驗證，小組討論進行評估.

具體教學流程如圖1所示.

圖1 教學流程

2.3 教學實施策略

2.3.1 辨析生活中常見電路的連接方式

回顧串、并聯電路的特點，引出本節課的主題——生活中一些常見的電路分別屬于哪種連接方式？為了調動學生的積極性，教師組織學生分小組進行積分答題比賽.

問題1：生活中不同的家用電器之間是怎樣連接的？

問題2：用于裝飾居家的彩燈串之間是怎樣連接的？

問題3：建筑物上的輪廓燈是怎樣連接的？

問題4：街道兩旁的路燈總是夜晚同時被點亮，清晨同時熄滅，它們整體構成的是什么電路？

通過有獎競答，學生積極參與到思維活動中，并歸納出判斷生活中電路的連接方式的一般方法，即從串、并聯電路的特點出發，用電器可以各自獨立工作的就是并聯接入電路的.

2.3.2 設計生活中的常見電路

設計1：教室照明燈的控制電路.

設計2：冰箱照明燈和壓縮機的控制電路.

設計3：聲光控燈的控制電路.

設計4：汽車安全帶警報的控制電路.

這一環節中，學生要能夠在辨析生活中常見電路的連接方式的基礎上，初步嘗試電路設計.先從較簡單的教室照明燈的控制電路入手，學生或許會先根據實際看到的情景提出“每一列燈之間串聯、整體并聯”這種設計，但經過評估又會發現這種設計的不合理之處，從而進行改進，進而設計出如圖2所示的局部電路.在實際情況中，只需將多組這樣的電路并聯到一起即可.

圖2 教室照明燈局部電路圖

在隨后的3個設計任務中慢慢提升難度，為了突破難點，教師利用提前錄制好的視頻，展示冰箱門控制照明燈工作過程、聲光控燈的工作過程以及汽車在實際行駛中安全帶警示系統的工作過程，使學生身臨其境.學生在教師的引導和小組討論中逐步分析，根據實際需要對電路進行設計，再通過實驗進行驗證，從而評估自己的設計方案是否合理.尤其是汽車安全帶警報的控制電路，分析起來難度很高.教師引導學生先將問題簡化，先嘗試用發光二極管和蜂鳴器模擬提示燈和警報鈴，設計出一個電路，實現駕駛員或副駕駛員中有一人未佩戴安全帶時提示燈發光、警報鈴響這種效果.先考慮只有一個安全帶的情況，一個開關同時控制兩個用電器，學生可以設計出如圖3所示的初級版電路.如果考慮兩個安全帶(兩個開關)，要求任何一個座位未佩戴安全帶，即兩個開關中任何一個閉合，電路都是接通的.如此，需要將兩個開關并聯接入電路中，如圖4所示.通過實驗驗證，這種電路設計可以滿足使用要求.同時有的學生提出并驗證如圖5電路設計也可以滿足使用要求.最后，教師引導學生對兩種設計進行比較與評估，學生會發現考慮到實際使用時，串聯電路中如果警報鈴損壞，整個電路就斷開了，提示燈也不能正常工作，不再能起到提示作用，因此，還是并聯電路更加合理.

圖3 汽車安全帶警報電路初級版

圖4 汽車安全帶警報電路進階版(方案一)

圖5 汽車安全帶警報電路進階版(方案二)

3 教學效果與反思

3.1 教學效果反饋

課后，筆者對43名學生的學習情況進行了調查和測評，以了解學生的學習效果和學習感受.部分統計結果如圖6～8所示.

圖6 學習效果調查(1)

圖7 學習效果調查(2)

圖8 學習效果調查(3)

教學效果可以從以下3個方面進行分析.

(1)知識層面上

通過8個生活中常見情景的分析，90.7%的學生對生活中的電路有了更多的了解.尤其是冰箱照明燈和壓縮機組成的電路、聲光控燈的連接電路和汽車安全帶的警示電路，超過65%的學生表示是通過本節課的學習才對它們有了一定的認識.

(2)方法層面上

學生提到通過電路圖來分析復雜的實際電路是一種非常好的方法，可以快速準確地表示出電路元件的連接方式，更好地認識不同的生活中的電路.

(3)學習感受上

學生幾乎都提及了物理和生活之間的緊密聯系，體會到了物理源自于生活又應用于生活.有的學生表示“一直不明白為什么聲光控燈可以這么智能，現在發現原來這么簡單”，有的則感慨“平時只是習以為常地使用這些電路，上課后才明白還有更深層次的知識，可見要透過現象看本質……要從多方面了解、分析事物……”，還有學生提到，通過分析這些生活中的實際情境，深刻認識到了“上車一定要系安全帶”“我們要節約用電”等.

可見通過本節課的學習，不論是從知識、方法，還是價值觀層面，學生都有了不少收獲.

3.2 教學反思

生活即是教育，我們學習和研究的物理知識和原理都來源于生活，但學了物理有什么用呢？教師要通過教學使學生明白，好好學習物理不僅僅是為了考出好成績而為上一所好大學增添籌碼，更重要的是通過物理學習獲得知識、培養思維、建立正確的科學態度與觀念，從本質上認識到科學、技術、社會和環境之間的聯系.在教學中滲透育人觀念，培養學生科學態度與責任絕不是喊喊口號，或是流于形式的宣講，而應將這種教育理念融入教學設計和實施過程中，潛移默化地影響學生.

3.2.1 建立科學的世界觀 養成科學精神

學習物理是認識世界的過程，教師要培養學生唯物、辯證地去看待世界.通過本節課的學習，學生認識到了平時習以為常的事物往往有更深的內涵，需要我們更進一步地探索與思考，逐漸形成科學的世界觀.如排列成一串的建筑物輪廓燈總是同時亮起、同時熄滅，多數學生會理所當然地認為它們是串聯的.但根據實際情況和設計的要求，由于輪廓燈數量眾多，難免有個別損壞，為了不影響其他燈泡正常工作，這些輪廓燈往往是并聯接入電路的.可見，判斷生活中不同電路的連接方式，不能只看表象，還要透過現象看本質，經過更深入的分析才可判斷.

另外，物理學習者與研究者一樣，都應具備一些科學精神，包括實事求是的求真精神、嚴謹謙虛的學習態度、持之以恒的毅力和積極樂觀的心態[2].小組競答環節的設計不僅調動學生積極性，更讓學生在活動中經歷成功與挫敗.在實驗過程中，學生也要慢慢建立克服困難的信心與決心.在面臨難題或連接復雜電路時做到不輕言放棄，小組間團結協作、積極討論、互相鼓勵，最終通過討論與嘗試得到了正確的結論、通過實驗驗證了電路設計的正確性時，便能體驗到問題解決的喜悅與成就感，這些則是科學精神的養成所必須經歷的過程[3].

3.2.2 應用科學的方法做事情

學習物理不僅僅是學知識，更是學方法.如何用所學的科學知識去解決問題，是每一個學生都要面臨的挑戰.遇到問題，是胡思亂想，還是有章可循，這就考驗學生是否學會用科學的方法來解決問題.

本節課中，學生先是通過有獎競答活動歸納總結出判斷生活中電路連接方式的一般方法，再通過分析實際電路體驗電路設計.每當面臨一個新情景、新問題時，要如何設計出滿足實際需要的電路？通過實踐，學生會發現在遇到一個電路設計問題之初，不是漫無邊際的想象，更不是用電路元件直接試著連接來碰運氣，而應該先根據實際需要進行分析，應用串、并聯電路的知識進行電路圖的設計，之后還要進行可行性判斷.因為“實踐是檢驗真理的唯一標準”，經過思考和討論得到的電路設計方案是否合理，如何判斷該設計能否符合實際情況的需要，必然要經過實驗驗證，不同方案之間孰優孰劣，仍需更進一步的分析與評估.這是物理電學問題的分析思路，更是應用科學方法去分析事物的科學態度.

3.2.3 形成科學的社會責任

科學的研究原本意在認識世界、改造世界，而物理教育更是為了人類繼承、應用和進一步發展物理學.通過學習，學生能夠強烈感受到物理學不僅源自于生活，更能應用于生活，深刻意識到物理與生活的緊密聯系[4].

通過對生活中電路的分析，學生理解了為什么有的電路元件要并聯連接，而有的則是串聯接入電路，電路的設計完全是從實際需要出發，為了實現某種控制作用才設計成現在我們看到的樣子.另外，為了實現聲光控開關的共同控制，兩開關選擇串聯連接；而為了實現汽車駕駛位和副駕駛位中任何一個未佩戴安全帶都要報警，則要將兩個開關并聯接入電路……應用串、并聯電路的特點設計電路，以滿足我們的使用要求和社會需要，這正詮釋了科學技術與社會互相促進的關系.在汽車安全帶警報電路部分的學習中，通過假人模擬的因未佩戴安全帶而發生危險的視頻，為學生進行安全教育，使學生意識到科學以及科學知識，不僅可以幫助我們認識世界，更能指導我們更好地生活.

隨著人類對世界的認識與改造逐步深入，科學技術作為一把雙刃劍，不可避免地給我們的社會帶來很多負面影響.在教學中，教師要做的不是避而不談，而要讓學生正確理解科學技術對社會發展、自然環境及人類生活的影響，有保護環境的意識，并知道如何在力所能及的范圍內合理應用科學技術，為社會的可持續發展做出自己的貢獻.比如在聲光控燈部分的學習中，學生了解了電路的控制作用后，教師介紹實際的電路中還有一個延時裝置，用于控制電路的接通時間，起到“人走燈滅，節約用電”的作用，滲透可持續發展的思想.幫助學生在學習物理知識、習得方法的同時，理解科學與社會的關系，形成科學的社會責任感.

4 結束語

作為物理學科核心素養的第四個要素，培養學生嚴謹的科學態度和勇于擔當的社會責任感和使命感，是我們每一位物理教師的責任和義務，應該在物理課程教學中得到認真貫徹和落實.從每一個教學環節做起，堅持不懈，不斷探索，相信通過師生的共同努力，必將取得良好的教學效果和社會的贊譽.