物理科學(xué)方法在“燈泡亮暗問題”教學(xué)中的運(yùn)用-2019年教育文檔

1、物理科學(xué)方法在“燈泡亮暗問題”教學(xué)中的運(yùn)用物理科學(xué)方法就是研究、描述物理現(xiàn)象，總結(jié)、檢驗(yàn)物理規(guī)律時(shí)所用的各種手段與方法. 在新的基礎(chǔ)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中， 已經(jīng)把科學(xué)方法教育作為教育目標(biāo)之一，其地位及重要性不言而喻 . 物理科學(xué)方法與科學(xué)知識兩者相互滲透相互依存. 科學(xué)知識是科學(xué)方法的載體，脫離了科學(xué)知識，科學(xué)方法就成了空中樓閣；科學(xué)方法是學(xué)生掌握物理知識和訓(xùn)練基本技能的重要手段，是培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的主要依托. 因此，教師在教學(xué)中應(yīng)充分利用和挖掘教材中的科學(xué)方法因素，抓住知識與方法的結(jié)合點(diǎn)，以具體的教學(xué)內(nèi)容為載體，適時(shí)運(yùn)用物理科學(xué)方法，以達(dá)成實(shí)現(xiàn)學(xué)生“增長知識、發(fā)展能力、提高素質(zhì)

2、”的目標(biāo) .在初中電學(xué)教學(xué)中，燈泡作為一個典型的用電器，它工作原理相對簡單，不像其他家用電器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，亮與不亮，亮度變化，容易分辨. 對于燈泡亮暗問題，學(xué)生很容易誤解為由通過燈泡的電流決定，通過燈泡電流越大，燈越亮 . 這一誤解源于學(xué)生對生活感性的認(rèn)識，也源于教師在教學(xué)中給學(xué)生留下了一些對學(xué)生學(xué)習(xí)會產(chǎn)生負(fù)面影響的信息. 如何有效解決這一問題呢？筆者認(rèn)為在教學(xué)中應(yīng)分階段，借助物理科學(xué)方法，逐步完善對這一問題的認(rèn)識.1 巧妙“類比”，緩解認(rèn)識沖突我國早就有“觸類旁通”、 “舉一反三”的成語， 它們言簡意賅，非常深刻地說明了類比在認(rèn)識中的重大作用. 所謂“類比”， 是根據(jù)

3、兩個對象的已知相似性，把一個對象已知的屬性或規(guī)律推移到另一個對象上，從而獲得對另一對象的新認(rèn)識. 類比方法的基本模式是：A對象具有a、b、c、d等屬性，B對象具有 a'、b'、c等屬性，其中 a'、b'、c分別與a、b、c相 同或者相似，推出結(jié)論：B 對象可能也具有與d 相同或者相似的屬性d'.實(shí)際教學(xué)中，第一次碰到“燈泡亮暗問題”是在學(xué)習(xí)“電流與電流表的使用”時(shí) . 教學(xué)中我們可以將電流與水流類比，使看不見摸不著的電流形象化，直觀化，消除學(xué)生對電流的陌生感、抽象感 . 水流流過水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動，與此類似，電流流過燈泡，燈泡發(fā)光（如圖1）；水流有大小，

4、不同大小的水流流過同一個水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)速不同，與此類似，電流也有大小，不同大小的電流流過燈泡，燈泡亮度不同. 通過類比，借用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，可以讓學(xué)生感知到電流有大有小，同時(shí)也為“電流表的使用”教學(xué)找到了切入點(diǎn) . 但是如果類比到此結(jié)束，很容易在教學(xué)上留下后遺癥：使學(xué)生誤解“燈的亮暗就是由通過燈的電流大小決定的”，給學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)留下負(fù)面信息，也給后續(xù)教學(xué)設(shè)置了“困境”.在實(shí)際教學(xué)中，教師可將電流與水流的類比再做深度挖掘，能有效避免這一問題. 教師可以這樣設(shè)計(jì)：用不同規(guī)格的甲燈2.5 V 0.3 A ）、乙燈（3.8 V 0.3 A ）連接成串聯(lián)電路（如圖2 所示， 甲乙兩燈亮度差別比較

5、明顯）， 用電流表分別測出a、b、c 三點(diǎn)的電流，換用不同的燈泡再次實(shí)驗(yàn)，先得出串聯(lián)電路電流規(guī)律：串聯(lián)電路中電流處處相等. 接著引導(dǎo)學(xué)生觀察：通過甲、乙兩燈的電流相同，但燈泡亮度不同. 這一現(xiàn)象與學(xué)生已有的認(rèn)識有所沖突，學(xué)生可能較難理解. 這時(shí)教師繼續(xù)借助電流與水流的類比，實(shí)驗(yàn)演示：相同大小的水流流過不同的水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)速不同. 學(xué)生很容易感知、接受：相同大小的電流流過不同的燈泡， 燈泡亮度不同的現(xiàn)象. 對“類比”的深度挖掘， 不僅有效、及時(shí)指出了學(xué)生對“燈泡亮暗問題”的誤解， 讓學(xué)生認(rèn)識到：燈泡的亮暗與電流大小有關(guān)，但不僅僅與電流大小有關(guān)，可能還跟其它什么因素有關(guān)；而且有助于提升學(xué)生思考、

6、遷移的能力，更為學(xué)生對這一問題的進(jìn)一步思考安裝一道“接口”： 在電流相等的情況下，燈泡規(guī)格不同也會導(dǎo)致燈泡的亮度不同.2 有效“觀察”，延伸認(rèn)識深度觀察是最基本、最古老、最直接的科學(xué)方法，從某種意義上來說， 沒有觀察就沒有科學(xué)研究. 觀察， 是由“觀”和“察”兩個程序組成的，缺一不可. 也就是說觀察不僅要通過眼睛看，而且要綜合運(yùn)用聽覺、觸覺、 嗅覺、 味覺等感覺器官；更重要的是，要有思維的積極參與，進(jìn)行一定的分析、綜合、比較、分類、判斷和推理. 沒有思維的觀察是無法進(jìn)行也是無意義的.在教學(xué)中，我們可以通過引導(dǎo)學(xué)生在“有意觀察”和“對比觀察”中進(jìn)行關(guān)于“燈泡亮暗問題”的第二階段教學(xué)在進(jìn)行探究“串

7、、 并聯(lián)電路電壓規(guī)律”的教學(xué)時(shí)， 我們?nèi)詫⒓谉簦?2.5 V 0.3 A ）、乙燈（3.8 V ， 0.3 A ）串聯(lián)，分別用電壓表測出甲、乙兩燈兩端的電壓及總電壓（如圖3）， 更換燈泡，多次實(shí)驗(yàn)得出串聯(lián)電路的電壓規(guī)律. 如果教學(xué)到此為止，實(shí)在可惜 . 我們可以接著引導(dǎo)學(xué)生對甲、乙兩燈的亮暗進(jìn)行“有意觀察”，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：甲、乙兩燈串聯(lián)，甲燈暗，乙燈亮；通過回顧幫助學(xué)生再現(xiàn)對這一問題已有的認(rèn)識：甲、乙兩燈串聯(lián)，通過它們的電流相同，而兩燈的亮度不同，是因?yàn)闊舻囊?guī)格不同（找到了上次研究所留下的“接口”）；激發(fā)學(xué)生思考：燈的規(guī)格不同到底會引起什么不同，從而導(dǎo)致燈的亮暗不同？強(qiáng)烈的好奇心再次驅(qū)動學(xué)生“有

8、意觀察”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并推理、 判斷： 整個實(shí)驗(yàn)中，除了兩燈亮暗不同，兩燈兩端的電壓也不同，乙燈兩端電壓大，乙燈亮， 此時(shí)學(xué)生已經(jīng)可以觀察得出“燈的亮暗與燈兩端的電壓有關(guān)” . 為了避免學(xué)生誤解“燈的亮暗只與燈兩端的電壓有關(guān)”，在探究“并聯(lián)電路電壓規(guī)律”后教師可再次有意識地引導(dǎo)學(xué)生“對比觀察”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：甲、乙兩燈并聯(lián)，甲燈亮乙燈暗 .提出問題：甲、乙兩燈兩端電壓相等，而燈的亮度不同，這一現(xiàn)象說明了什么？學(xué)生通過兩次“觀察”，不僅對“燈泡亮暗問題”的認(rèn)識更深一步： 燈泡的亮暗與通過燈的電流、燈兩端的電壓都有關(guān)；而且分析、判斷、推理等思維能力得到有效訓(xùn)練.3“實(shí)驗(yàn)歸納”，揭示問題真相中學(xué)物理教學(xué)中物理實(shí)

9、驗(yàn)有著舉足輕重的作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能為學(xué)生正確認(rèn)識事物及客觀規(guī)律提供事實(shí)依據(jù)，又能培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力. 因此，在教學(xué)中我們要經(jīng)常運(yùn)用“實(shí)驗(yàn)法”引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)物理概念的形成， 主動發(fā)現(xiàn)總結(jié)物理規(guī)律. 初中物理學(xué)中，總結(jié)物理規(guī)律應(yīng)用最多的是“實(shí)驗(yàn)歸納法” . “實(shí)驗(yàn)歸納法”能給我們提供更確鑿的證據(jù)去揭開問題真相 .在教學(xué)中我們可以在“實(shí)驗(yàn)歸納”的過程中進(jìn)行關(guān)于“燈泡亮暗問題”的第三階段教學(xué) .在學(xué)習(xí)了電功率公式：P=UI 后，引導(dǎo)學(xué)生分析：電功率的大小與電流、電壓有關(guān)；燈泡的亮暗與通過燈的電流、燈兩端的電壓有關(guān). 由此猜想：燈的亮暗可能與燈的功率有關(guān). 由于“燈泡亮暗到底由什么因

10、素決定”這一問題學(xué)生一直沒有得到明確的答案， 通過不斷深入的學(xué)習(xí)又發(fā)現(xiàn)自己已有的認(rèn)識是片面的，不準(zhǔn)確的， 當(dāng)根據(jù)已有知識提出上述猜想后，學(xué)生自主提出探究需求，設(shè)置探究任務(wù)：探究燈的亮暗與燈的功率之間的關(guān)系，有效驅(qū)動學(xué)生思考：如何測量小燈泡的電功率？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能找到燈泡亮暗與燈的功率之間關(guān)系？通過師生共同討論，實(shí)驗(yàn)方案的形成、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的連接、記錄表格的設(shè)計(jì)等一氣呵成. 學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如下是其中一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）：通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與歸納，學(xué)生得出結(jié)論：燈的亮暗確實(shí)與燈的功率有關(guān). 燈的實(shí)際功率越大，燈越亮 . 至此， 對“燈的亮暗問題”，我們完全揭開了事實(shí)的真相 .將“燈泡亮暗問題”的教學(xué)貫穿在整個初中物理的電學(xué)教學(xué)中，讓學(xué)生對這一問題的學(xué)習(xí)經(jīng)歷“感覺困惑、理性思考、自主探究、揭示真相”的過程，使他們在收獲知識的同時(shí)，學(xué)到了研究物理的科學(xué)方法，真正達(dá)成“發(fā)展能力、 提高素質(zhì)”的目的物理科學(xué)方法是科學(xué)素質(zhì)