基于真實情境的初中科學進階復習研究

徐佳妮

[摘 要]在復習中實現學生學科思維的進階發展是很重要的。文章以電磁繼電器的復習教學為例，分析在關注知識邏輯順序的基礎上，引導學生在真實情境下實現學科思維的進階發展。

[關鍵詞]真實情境;進階復習; 電磁繼電器

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）17-0082-03

素養時代下，選拔性的中考依然存在，如何復習一直是一個重點問題。“溫故知新”是復習的終極目標，為了實現這個目標，“回顧與整理”“溝通與生長”承載著獨特的進階功能。常見的教學側重于知識的“回顧與整理”，屬于“溫故”;而對科學核心素養的“溝通與生長”，屬于“知新”。學生被動“溫故”，知不足而后能彌補，是復習課的“肌體”發育;學生自主“知新”，溝通核心概念之間的關聯，直面真實問題情境，提升科學素養，是復習課的“靈魂”發育。兩者的協調發展，在具體操作中存在諸多問題。對核心概念能夠前后溝通，提升學生科學素養，是復習課的魂魄。如何讓復習課身神共體，富有成效，是我們教師一直所追求的。現以電磁繼電器的復習教學為例，探討在復習課中如何讓學生在真實情境下實現問題解決，從而促使學生在復習知識的同時實現思維的進階發展。

一、電磁繼電器復習的困惑

對于復習，學生認為：（1）復習課等于練習課，因為缺乏“自主”——復習形式以練習為主，教師怎么安排就怎么復習;（2）復習課等于無趣課，因為缺乏“思維”——復習內容以解題為主，難以養成從核心概念出發的思考習慣;（3）復習課等于低效課，因為缺乏“方法”——復習方法以熟能生巧為主，難以從重復中解脫出來。具體到電磁繼電器的復習，我們分析有以下問題：

1.學生的認知困難。電磁繼電器的原理比較抽象，一味地講解式復習，容易使學生對知識學習產生疲倦感，導致復習效果不佳。

2.課堂上的困境。電磁繼電器是電和磁專題復習中的內容，為了節約時間，教師常以圖為載體、以語言為媒介進行講解，很少讓學生通過實際操作來體會其中的工作原理，這導致會的學生聽得懂，不會的學生還是沒有理解。

3.知識的邏輯順序與學生求知欲的矛盾。為了體現嚴謹的知識邏輯體系，有序地呈現出知識，教師在復習時往往會依據知識本身的發展順序和內在聯系進行編排。如在電磁繼電器的復習中，先復習磁場、電與磁的關系及電磁鐵的優點，再復習電磁繼電器。而學生更好奇生活現象或事物中所蘊含的科學知識，比方說手電筒的亮暗調節原理、紅綠燈轉換的原理、警報器的工作原理等。這些經常出現在身邊的高科技是多么的迷人，學生多想知道其背后的秘密啊！每一個儀器的發明，都是人們在現實中遇到了問題，從而開始尋找途徑去解決，這才是內驅力。而教師的復習設計往往著重于知識的邏輯，而忽略學生本身的認知需要和發展路徑，這就是矛盾所在。

二、教學設計與實踐過程

1.從中考試題分析教學改進。縱觀近年浙江各地市的中考卷，涉及電磁繼電器的電路占據了很大一部分，一些試題對于電磁繼電器的考查不再局限于基本構造的簡單認知，而是要求對工作原理有深入的理解與應用，特別是在真實情境中實現元件的替換。如2019年紹興卷第13題：如圖1所示，小敏設計的汽車尾氣中CO排放量的檢測電路，當CO濃度高于某一設定值時，電鈴發聲報警，圖1中氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度的增大而減小。下列說法正確的是（）。

A.電鈴應接在A和C之間

B.當CO濃度升高，電磁鐵磁性減弱

C.用久后，電源電壓U1會減小，報警時CO最小濃度比設定值高

D.為使該檢測電路在CO濃度更低時報警，可將R2的滑片向下移

此題要求學生能夠充分理解電磁繼電器的工作原理及各部分構造的作用，為此，學生需要有一定的思維進階的能力。因此，對于這部分內容的復習，教師不應再執著于基本的元件認知復習，應讓學生學會發散思維，從真實情境中理解電磁繼電器各部分構造的好處及替換或加入元件的可能性，如上題中，理解氣敏電阻在控制電路所起的作用是解題的關鍵。

2.基于真實情境的教學設計思路。基于對考題的分析，我們在復習時可以創設生活中常見的手電筒的亮暗調節、紅綠燈主導交通、警報器發出警報等真實情境，然后設問：如何實現兩種不同亮度燈的瞬時轉換？（過渡到紅綠燈的轉換設計）如何實現自動轉換？（過渡到電磁繼電器的使用）如何自動遠程控制各種警報器？電磁繼電器所在電路中的哪些部位被替代才能發出警報？這樣在情境的自然銜接下，利用啟發式問題鏈實現了學生的思維進階。

（1）真實情境引發探究欲望

課前，讓學生組裝一個有兩種亮度的手電筒，并畫出其結構的電路圖，說出亮度改變的原因。通過觀察，學生很容易畫出如圖2的電路圖，并且知道是單刀雙擲開關所起的作用，通過撥動開關就可以改變亮度。在生活中有很多時候我們需要不同的亮度進行照明，此時可進一步啟發學生思考：“如果這兩個燈泡發光的顏色也是不一樣的，比方說一個是紅色，一個是綠色，你又想到了什么？這和生活中的什么很相似呢？”“紅綠燈、警報器、手術室外的指示燈等”，學生很快聯想到很多實例。“很好，看來這個電路可以模擬很多現象。”其實畫電路圖就是在建立模型，這是很重要的一種科學方法。

（2）暴露真實問題

教師提供給學生紅色二極管與綠色二極管讓學生模擬紅綠燈（如圖3），接著分析實物圖的正確性，學生要判斷圖3中的正誤是不容易的，對此教師簡單復習了電路的基礎知識，學生興趣濃厚，通過動手實踐，他們發現了必須手動操作才能實現紅綠燈的轉換。

進一步設疑：“你覺得這個電路和實際的紅綠燈工作方式一樣嗎？”“有點不一樣，紅綠燈是自動切換的，不需要按開關。就算要按，也不是在路邊按，而是在工作人員的辦公室里按。”有學生說。此時教師順勢指出：“說得好，單刀雙擲開關已經很厲害了，但是有沒有更厲害的可以遠距離控制的自動開關呢？”這樣，學生很容易想到由電磁鐵控制的自動開關可以實現這個功能。

（3）實踐操作謀改進

學生在“課堂活動單”上通過畫電磁繼電器來實現紅綠燈的轉換，隨后在班級交流中完善電路圖，最終結果如圖4。

之后，再提供給學生一個電磁繼電器，讓學生將其接在原來的電路中，從而感受電磁繼電器的功能。在實驗操作中，師生共同修正圖4乙中電路連接的問題。問題解決后，當看到自己改進的產品時，學生的熱情異常高漲。

此時，再一次啟發：“剛才還有同學說可以模擬警報器，哪些情況需要警報器呢？”“發生水災、火災、臺風、地震等時需要。”有學生大聲說。“也就是說水位高低控制警鈴響，那么水位監測的位置應該在哪里呢？”學生思考討論后得出如圖5甲的電路圖，將控制電路的開關替換成水位，完成水位警報器。這時有學生恍然大悟：“那么溫度警報器就是在控制電路的開關處放溫度計。”大家都很興奮，接著筆者提供燒杯、水和觸頭，讓學生繼續制作水位警報器（如圖5乙）。

（4）實現思維的溝通生長

接著開展小組活動：利用電磁繼電器設計各類警報器。先規劃項目組，比如溫控組、壓控組、自然災害預警組等。活動重點：讓學生討論思考應該替換原始電路中的哪個元件從而實現最后的報警效果。項目合作讓學生更有團隊意識。然后讓學生來畫，讓學生來說。通過組與組之間的交流與評價，我們可以發現很多精彩的意外。最后全班一起總結部分知識（如表1），感受知識獲得的快樂。

1.滑動變阻器

熱敏電阻 恒溫箱、飲水機、空調、電飯煲、熱水壺、溫控開關等 壓敏電阻 電梯、車位顯示器、收費站的地磅秤等 光敏電阻、氣敏電阻 路燈自動開關、氣體檢測電路等 2.控制電路的開關 溫度計 火災預警器、恒溫孵化器等 一長一短的金屬觸頭 水位警報器等 3.電源 風力發電機 臺風預警器等 4.綜合 各類傳感器 溫度、壓強、壓力、濃度等方面的 ]

3.從測量標準監測學習評價。為了能更好地落實科學核心素養培養目標，使課堂評價趨于多樣化，在產品制作過程中，以師生、生生互評為主的成果性評價量表為載體，衡量學生在合作、設計、操作等方面的能力發展。例如，如圖7甲為熱敏電阻的[R-t]圖像，圖7乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150歐，當線圈中電流大于或等于28毫安時，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6伏，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。

（1）從圖7甲中可得50 ℃時熱敏電阻的阻值為 ? ? ? ? ? ? ?歐。

（2）恒溫箱的加熱器應接在A、B端還是C、D端？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（3）若恒溫箱內的溫度達到100 ℃時，恒溫箱的加熱器是否處于工作狀態？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（4）若在原控制電路中，串聯接入一個可變電阻，當該電阻增大時，所控制的恒溫箱內的最高溫度將 ? ? ? ? ? ? ? ?（選填“變大”“不變”或“變小”）。

此題涉及表1中的第一類型（熱敏電阻），通過檢測，學生解題的準確率大幅度提高。

三、基于真實情境的復習教學反思

1.在動手操作的情境中激發求知欲望。初中科學知識，容易在生活中找到原型或者熟悉的情境，學生復習的開始已經有了一定程度的知識積累，如果以合適的方式給予激活，可以作為本節課學習的良好起點。比如在本節課中，以手電筒、紅綠燈等學生熟悉的生活原型，激發學生的求知與展示欲望。

2.在思維沖突的情境中實現認知進階。“溫故”的方法有很多，在“回顧與整理”中，是按照課本知識點的順序一個個講下來，還是幫助學生找到串聯知識點的那條線呢？從效果上來看，后者更加具有挑戰性，那么找到線后，從哪里開始拎起這條線，讓學生能夠想拎，愿意拎，思考著去拎，并且能拎得開心呢？這就需要我們教師思考了。學生往往喜歡去解決那些看上去“我可以”的問題。那么我們就從那里開始，然后再讓學生體會“原來我想得不全面”，引發思維沖突。比如在本節課中，先讓學生思考“如何瞬時改變燈的亮度”，學生很快想到利用滑動變阻器來改變電流。此時教師再強調是“瞬時改變”而不是“連續改變”。這樣一來，學生就能馬上發現自己的問題，進而去思考什么東西可以瞬時改變電流，最后想到了“單刀雙擲開關”。

“知新”，是一種“溝通與生長”，這是復習課的難點所在。“新”相對于“故”，這個“故”可能是似曾相識的學過的知識，也可能是遺忘了的知識。“新”不是沒學過的知識，而是盡可能在自己已有的知識之間建立新的聯系，促進新的理解。每個學生的“新”與“故”的情況都不一樣，所以教師很難把握教學的高度。教師應該心中有數，了解學生的情況，才能在備課中有的放矢。將知識的提升化解為階梯式的，讓不同層級的學生都從同一層級開始，快的帶動慢的，慢的在教師的幫助下緊跟，最后一起登上最高處。對于基礎好的學生，可以發展其他方面的能力，比如在本節課中，我們還出示了恒溫箱電路的關鍵部位（如圖8），期待以STEM產品為載體的制作式模型，可以引導相關知識掌握得好的學生在課后能不斷地發散思維并付諸實踐。

3.在舍得放手的情境中突破課堂困境。這里的“放手”，主要是指兩個方面：一是放開學生的手，讓學生在45分鐘的課堂里手腦并用，加強對知識的記憶和應用，同時在其他方面大展身手。比如在上述課例中，學生不斷地改造電路，不斷地制作模型，在實踐中體會將科學、技術、工程、數學融合的樂趣，在產品的不斷升級中，體會到發明創造的成就感。二是指放開教師的手。在知識與產品的升級過程中，教師不再是設計者和實踐者，更多的是旁觀者和主持者。另外還可以結合STEM理念，不斷整合復習內容，以期達到讓學生在學習進階的基礎上獲得能力和素養的進一步發展。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 周建秋.促進科學探究核心概念建構的“學習進階”[J].現代中小學教育，2016（6）：89-91.

[2]? 楊鳳娟.對美國K-12學段“STEM”教育的觀察與思考：從物理教學的視角闡釋[J].北京教育（普教），2013（7）：21-24.

（責任編輯 黃春香）