物理復(fù)習(xí)要做到形散神不散
——從小燈泡說起

程在起 許 志

(1. 江蘇省南京市營防中學(xué)，江蘇 南京 210046；2. 江蘇省南京市教學(xué)研究室，江蘇 南京 210001)

1 引言

初中電學(xué)部分的一輪復(fù)習(xí)，常規(guī)的方法是按照教材的內(nèi)容順序逐節(jié)進(jìn)行。由于在新授課中學(xué)習(xí)的內(nèi)容是分散和零碎的，倘若還是按照新授課順序復(fù)習(xí)，不利于學(xué)生形成知識網(wǎng)絡(luò)，不能有效地建立各章節(jié)知識之間的聯(lián)系，難以建構(gòu)完整的知識體系。筆者在電學(xué)部分復(fù)習(xí)中，通過小燈泡這個常見的電學(xué)元件，探索把散落的電學(xué)知識串聯(lián)起來，取得較好的教學(xué)效果。

2 基于核心素養(yǎng)提升的教學(xué)設(shè)計

2.1 情境創(chuàng)設(shè)

筆者將一只小燈泡吸在黑板上。

師：大家看，這是什么？

生：小燈泡。

師：我們在學(xué)習(xí)哪些知識的過程中用過它？

生1：測量小燈泡的額定電功率。

生2：電路連接的基本方式。

生3：串、并聯(lián)電路電流的特點。

生4：串、并聯(lián)電路電壓的特點。

……

教學(xué)分析：以小燈泡為抓手，精心設(shè)計問題情境，構(gòu)建復(fù)習(xí)課框架。調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們主動參與到復(fù)習(xí)中來。復(fù)習(xí)課時間有限，要抓住復(fù)習(xí)重點，展現(xiàn)復(fù)習(xí)的重點知識和實驗。

2.2 結(jié)合電路連接，形成物理觀念

展示裝有燈泡和電阻的箱子，連接好開關(guān)、電源和電流表(圖1)。恒壓電源電壓為2.3 V，電流表示數(shù)是0.36 A，定值電阻為15 Ω。

圖1

師：箱子上面只露出了燈泡和電阻，線路在箱子里面看不見，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，如何知道它們的連接方式？

生：如果是串聯(lián)，電阻兩端的電壓是5.4 V，超過了電源電壓，所以應(yīng)該是并聯(lián)。

師：你利用了哪些電學(xué)知識？

生：串、并聯(lián)電路電壓的特點。

師：在新課學(xué)習(xí)時我們得到電壓關(guān)系特點的過程大家還記得嗎？用到了哪些器材和方法？

學(xué)生討論，重現(xiàn)探究串并聯(lián)電路的電流和電壓特點實驗。

教學(xué)分析：學(xué)生已經(jīng)知道串、并聯(lián)電路的電流和電壓的特點，但是未必清楚這些知識是怎么獲得的。重要的實驗可以請學(xué)生口述，或者到黑板上連接實物圖，重現(xiàn)實驗過程。厘清相關(guān)物理觀念后，可以適當(dāng)安排一些鞏固練習(xí)。

2.3 結(jié)合電功率測量，強(qiáng)化科學(xué)思維

師：在討論電路連接方式環(huán)節(jié)，如何判斷小燈泡是否正常發(fā)光？

生：需要看看小燈泡的實際功率有沒有達(dá)到額定功率。

師：如何測量小燈泡的電功率？實驗原理是什么？需要哪些器材？

生：需要的器材有燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器等，還需要知道小燈泡的銘牌信息。

師：請畫出電路圖，簡述實驗步驟。

學(xué)生展示實驗電路圖(圖2)，在黑板上連接好實物進(jìn)行實驗。

圖2

思考1：若電流表損壞，提供一個定值電阻，能不能測量小燈泡的功率？

生：可以將電壓表和定值電阻相并聯(lián)，代替電流表(圖3)。

師：很好，這是等效替代的方法。

圖3

思考2：若電壓表損壞，提供一個定值電阻，能不能測量小燈泡的功率？

生：可以將電流表和定值電阻相串聯(lián)，代替電壓表(圖4)。

圖4

學(xué)生完成電路設(shè)計(圖5)。

圖5

教學(xué)分析：從測量小燈泡的電功率實驗入手，復(fù)習(xí)了電功率的測量原理和基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)，為下一個環(huán)節(jié)設(shè)計調(diào)光燈電路做好鋪墊。測量小燈泡的電功率實驗有很多可以展開的環(huán)節(jié)，例如在實驗中排除電路故障，計算小燈泡正常發(fā)光時的電阻，繪制小燈泡的U-I圖像等。對于單表測電功率的問題，需要學(xué)生掌握等效替代的方法。電壓表和定值電阻組合可等效于電流表，電流表和定值電阻組合可等效于電壓表。

2.4 結(jié)合電路設(shè)計，展開科學(xué)探究

師：家用臺燈是可以調(diào)節(jié)亮度的，如果給你一個小燈泡，你如何設(shè)計電路？還需要哪些器材？

生：需要一個滑動變阻器，和小燈泡串聯(lián)之后就能達(dá)到要求。

教師展示學(xué)生設(shè)計的電路(圖6)。

圖6

師：電源電壓是10 V，小燈泡的規(guī)格是“6 V 3 W”，調(diào)試之前需要進(jìn)行檢驗，判斷能否直接連接電路并使用，請大家再次研究。

生：雖然調(diào)節(jié)滑動變阻器能達(dá)到改變燈泡亮度的效果，但是有一個安全隱患。當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻過小時，電路中電流可能會大于小燈泡的額定電流，小燈泡有被燒壞的風(fēng)險。

師：如何改進(jìn)？

生：再加上一個保護(hù)電阻。

師：請再次修改電路圖。

學(xué)生展示二次修改后的電路(圖7)。

圖7

教學(xué)分析：課堂教學(xué)中教師要少一些告知，多一些引導(dǎo)。電路中需加一個電阻保護(hù)電路元件，這個知識點如果由教師直接講出，學(xué)生只能停留在記憶的水平上。如果能結(jié)合具體情境和實際條件，讓學(xué)生在研究中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，最終解決問題，會達(dá)到事半功倍的效果。

2.5 結(jié)合燈泡亮度的探討，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

師：我們在研究燈泡亮度的時候得到了什么結(jié)論？

生：燈泡的亮度由實際電功率決定。

教師演示：40 W白熾燈和8 W節(jié)能燈正常工作時的亮度對比。

請同學(xué)伸出手掌分別放在兩盞燈前適當(dāng)位置，保持距離相等，注意不要接觸燈泡，感受兩盞燈的冷熱程度。

生：白熾燈較熱，說明電能轉(zhuǎn)化為光能的時候有很大一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，白熾燈的能量轉(zhuǎn)化效率較低。

利用光照度測試儀，測試兩種燈在光照度相同的情況下電功率大小。功率計量插座顯示白熾燈的電功率為41.2 W，節(jié)能燈為8.9 W。

師：根據(jù)實驗結(jié)果，燈泡的亮度由它的實際功率決定的嗎？

生：不是，是有條件的。

師：我們通過一個微視頻了解白熾燈和節(jié)能燈的工作原理。

教學(xué)分析：在新課學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對物理概念和規(guī)律會有一些錯誤的理解和認(rèn)識，不少學(xué)生的頭腦中會形成一種固定的模式，例如在學(xué)習(xí)新課的時候，學(xué)生形成的結(jié)論是：“燈泡的亮度是由實際功率決定的”。在本環(huán)節(jié)我們通過實驗對比，讓學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑：什么條件下才能說燈泡的亮度是由實際功率決定的。在復(fù)習(xí)課的實驗設(shè)計中，應(yīng)重點創(chuàng)設(shè)計一些問題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，重構(gòu)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變學(xué)生頭腦中已有的一些片面或者是錯誤的前概念，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

3 結(jié)語

筆者以小燈泡為主要抓手，從核心素養(yǎng)的四個方面，探討初中電學(xué)復(fù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計并付諸教學(xué)實踐，后續(xù)的復(fù)習(xí)課可以電表作為抓手，例如復(fù)習(xí)電流與電壓關(guān)系的時候以電流表為主、電壓表為輔，復(fù)習(xí)電流與電阻關(guān)系的時候以電壓表為主、電流表為輔。復(fù)習(xí)課也需要從新的視角來重復(fù)昨天的“故事”，切實培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。