張惠作

（越州中學(xué)，浙江 紹興 312075）

高中物理教學(xué)內(nèi)容邏輯化處理策略包括3個策略：邏輯層次顯性化；邏輯層次認(rèn)知化；邏輯層次細(xì)膩化.該策略是教師以扎實的專業(yè)知識為基礎(chǔ)，緊緊圍繞學(xué)生主體，準(zhǔn)確定位，邏輯化處理教學(xué)內(nèi)容，以“問題化”為手段，實現(xiàn)知識向?qū)W生有效轉(zhuǎn)化的一種教學(xué)策略.從信息加工心理學(xué)的視角看，顯性化是學(xué)生獲取、存儲學(xué)習(xí)信息加工的必要信息的有效策略；細(xì)膩化確保為學(xué)生提供完備的加工信息；認(rèn)知化是知識邏輯基于學(xué)生最有效的認(rèn)知信息加工過程而設(shè)計的教學(xué)流程，認(rèn)知化有賴于顯性化和細(xì)膩化的支撐.基于該策略，本文對新課標(biāo)人教版高中物理選修3-1中的“閉合電路歐姆定律”的教學(xué)邏輯層次進行了以下幾方面調(diào)整和豐滿充實.

1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)順序，顯性化定律的適用條件和定律發(fā)現(xiàn)的歷史角度

從發(fā)現(xiàn)的歷史角度看，閉合電路歐姆定律是通過實驗歸納得到的實驗規(guī)律，但新課標(biāo)人教版教材是從能量守恒角度邏輯推理理論演繹而得.以外電路為純電阻為理論演繹的邏輯起點，推理先得到定律公式、內(nèi)容，再拓展得到結(jié)論“電動勢等于內(nèi)外電壓之和”，教材中沒有顯性說明定律的歷史發(fā)現(xiàn)角度和適用條件.筆者教學(xué)中將理論演繹的邏輯起點和教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)順序作了調(diào)整，從一般外電路（包括非純電阻）為起點，先得到結(jié)論“電動勢等于內(nèi)外電壓之和”，再具體到純電阻，得到定律公式、內(nèi)容，在此過程中凸顯了結(jié)論和定律的適用條件，并補充說明定律的發(fā)現(xiàn)歷史.具體邏輯層次設(shè)計如下.

（1）外電路電功為W外＝U外It；

（2）內(nèi)電路電功為W內(nèi)＝U內(nèi)It；

（3）電源非靜電力做功為W非＝UIt；

（4）根據(jù)能量守恒有UIt＝U外It＋U內(nèi)It；

（5）結(jié)論：E＝U外＋U內(nèi)，適用各種電路；

（6）當(dāng)內(nèi)外電路為純電阻，有U外It＝I2Rt，U內(nèi)It＝I2rt；

2 運用變式手段，深化對“外電阻”的認(rèn)識

教材只在介紹電路結(jié)構(gòu)時給出“外電阻”內(nèi)涵，即外電路的總電阻，但缺乏變式拓展其外延，因而使不少學(xué)生對“外電阻”內(nèi)涵理解不夠深刻，并影響到對定律中I的理解.筆者運用變式手段，拓展外延，增設(shè)了兩個對“外電阻”的認(rèn)識邏輯層次.

在完成定律的教學(xué)之后，增設(shè)例題1，目的是通過外電阻的變式，加深對閉合定律歐姆定律公式中R和I的理解.

例題.有一電源，電動勢E＝3V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，另有兩個定值電阻，R1＝R2＝1Ω.求：（1）當(dāng)兩個定值電阻串聯(lián)后接通電源，通過電阻R1電流和兩端電壓；（2）當(dāng)兩個定值電阻并聯(lián)后接通電源，通過電阻R1電流和兩端電壓.

在路端電壓與負(fù)載電阻關(guān)系的教學(xué)過程中，增設(shè)了關(guān)于“外電阻”的再認(rèn)識的邏輯層次.教學(xué)實踐表明，要使學(xué)生徹底搞清楚“外電阻”，必須關(guān)注開關(guān).外電阻R外＝R線＋R用＋R開關(guān)，路端電壓即外電壓U外＝U線＋U用＋U開關(guān)，一般導(dǎo)線電阻很小，忽略不計，有R線≈0，U線＝0.關(guān)于開關(guān)，分兩種情況.當(dāng)開關(guān)閉合時有R開關(guān)＝0，R外＝R用，U開關(guān)＝0，U外＝U用；當(dāng)開關(guān)斷開時有R開關(guān)→∞，R外→∞，I＝0，U用＝0，U外＝U開關(guān)＝U.

這樣的教學(xué)邏輯層次教材上是沒有的，一般教師教學(xué)中也是沒有的.忽視開關(guān)造成學(xué)生對“外電阻”理解上的缺陷，導(dǎo)致斷路狀態(tài)下對路端電壓理解上的困惑，形成對路端電壓這個重點概念理解上的困難.路端電壓也指外電路總的電勢降落或總電壓，有U外＝U端＝IR，由于沒有關(guān)注開關(guān)，學(xué)生對外電路總電阻一般理解為用電器（或負(fù)載）的電阻.基于這一認(rèn)識，當(dāng)面臨如圖1電路開關(guān)斷開時，產(chǎn)生如下困惑：此時電阻R上的電壓為0，外電壓為0，但電壓表示數(shù)接近電動勢值，不是0，產(chǎn)生“矛盾”心理.當(dāng)面臨圖2電路開關(guān)S閉合S′斷開情景時，電壓表示數(shù)為0，會形成此時路端電壓即外電壓為0的錯誤認(rèn)識，這又和電源開路時路端電壓等于電動勢值相“矛盾”.就是說，忽視開關(guān)對外電阻的影響的教學(xué)，實際上忽視了學(xué)生由此造成對“路端電壓”、“外電壓”在斷路狀態(tài)下認(rèn)識上的困惑和錯誤.也就是說，忽視開關(guān)的教學(xué)，外電阻的認(rèn)識還有缺陷，不夠深刻，會導(dǎo)致“路端電壓”、“外電壓”在斷路狀態(tài)下的認(rèn)識還不到位，教學(xué)重、難點實際上沒有完全突出和突破.

圖1

圖2

3 善于提問，設(shè)置激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的教學(xué)邏輯層次

在路端電壓與負(fù)載電阻關(guān)系之前，教材安排一個演示實驗.在一節(jié)“閉合電路歐姆定律”公開課上，教師直接演示了外電阻變化引發(fā)的路端電壓的變化，這樣做只是“例行公事”.筆者在實驗前，先讓學(xué)生做一個預(yù)測：外電阻增大，電流表如何變化？學(xué)生會說，電流表示數(shù)減小.追問，為什么電流表示數(shù)減小？學(xué)生答：因為電壓不變，根據(jù)歐姆定律，電流隨電阻增加而減小.然后再進行演示，特別強調(diào)觀察電壓表示數(shù)是否變化.實驗?zāi)康脑谟谝l(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，使其明白用原先的部分電路歐姆定律不能完美解釋新的現(xiàn)象，從而激發(fā)其真正的學(xué)習(xí)興趣和動機.

4 深刻把握教學(xué)內(nèi)容，豐滿知識認(rèn)知層次

教材在分析路端電壓與負(fù)載電阻關(guān)系的教學(xué)內(nèi)容中只討論了兩種特殊情況，斷路（沒有用）和短路（不準(zhǔn)用）.筆者覺得，還應(yīng)當(dāng)增設(shè)理想電源（非實用），內(nèi)阻為0，內(nèi)壓為0，外電壓或路端電壓總等于電動勢，不再隨外電阻變化而變化，所以，路端電壓隨外電阻變化的根本原因在于電源有內(nèi)阻.這樣，通過學(xué)生對“沒有用”、“不準(zhǔn)用”、“非實用”3種特殊狀態(tài)的理解，更加深刻領(lǐng)會路端電壓與負(fù)載電阻關(guān)系.

5 結(jié)束語

教師要想避免照本宣科，創(chuàng)造地用好教材，就要立足學(xué)生立場，運用教育學(xué)心理學(xué)規(guī)律，精心設(shè)計顯性的符合學(xué)生認(rèn)知心理和學(xué)習(xí)規(guī)律的細(xì)膩豐滿的教學(xué)邏輯層次，使課堂教學(xué)富有成效.