周維+蔣曉霞

摘要：為體現(xiàn)課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位以及教師的主導(dǎo)性作用，本文以“歐姆定律”為例，以師生活動為主線進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，設(shè)計了三個活動項目，試圖通過活動引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而使學(xué)生在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有意義的建構(gòu)。

關(guān)鍵詞：歐姆定律；活動；認(rèn)知沖突；知識建構(gòu)

課堂教學(xué)要體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使學(xué)生由過去的聽眾變?yōu)檠輪T，積極主動地進(jìn)行自主、合作、探究，從而真正成為課堂的主人。教師則由過去的演員轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)演，在課堂上以組織者、引導(dǎo)者、合作者、幫助者的身份參與到學(xué)生動態(tài)信息交流中。為了使教師的“導(dǎo)”和學(xué)生的“演”很好地結(jié)合起來，課堂中設(shè)計一系列有效的教學(xué)活動就顯得尤為重要。本文就“歐姆定律”這一節(jié)談一談基于活動的教學(xué)設(shè)計。

活動一：根據(jù)初中所學(xué)知識，以小組為單位設(shè)計一個測量電阻的電路圖。

設(shè)計意圖：教材（人教社3-1）中關(guān)于“歐姆定律”一節(jié)，一開始就用滑變的分壓接法來研究導(dǎo)體的電流-電壓關(guān)系，文中雖然注明“其原理將在以后討論，在此暫不涉及”，但是對學(xué)生而言，這種障礙會干擾他們的正常學(xué)習(xí)。因為學(xué)生頭腦中只有初中的基礎(chǔ)，他們習(xí)慣上是把滑變串聯(lián)在電路中，也就是限流接法。所以，本人認(rèn)為，如果直接按照課本的方法來進(jìn)行探究的話，可能會增加學(xué)習(xí)的難度。為此，我設(shè)計了活動一，直接讓學(xué)生用學(xué)過的方法自主設(shè)計一個測量導(dǎo)體電阻的電路圖。這樣做的目的是讓學(xué)生回顧初中所學(xué)的方法，包括基本電路的連接，電流表、電壓表的使用，滑變的連接和使用。這樣可以讓學(xué)生通過復(fù)習(xí)的方法，在學(xué)習(xí)新知識以前認(rèn)識到自己原有的認(rèn)知以便進(jìn)一步建構(gòu)新的知識體系。

活動成果展示：各小組展示自己設(shè)計的電路圖。大多數(shù)小組的電路如圖1所示，都能把電流表串聯(lián)、電壓表并聯(lián)在電路中，但沒有想到要用滑動變阻器來改變電流、電壓。還有不少小組設(shè)計的電路圖中沒有考慮電鍵，個別小組用了滑動變阻器，但是他們的滑變都是按限流方法來連接的（如圖2）。

活動反饋：學(xué)生對電流表串聯(lián)、電壓表并聯(lián)的使用方法印象非常深刻，但對電路的基本構(gòu)造（電源、開關(guān)等）和滑變在電路中的調(diào)節(jié)作用不太熟悉。

活動二：小組討論，當(dāng)記錄下多組電流（I）、電壓（U）值后，可以用哪些方法測出導(dǎo)體的電阻（R）？

設(shè)計意圖：這個活動的設(shè)計是為了讓學(xué)生從方法上回顧電阻的定義過程，可以用比值法或圖象法得到電阻值。

成果交流：小組討論后，各小組選一名代表進(jìn)行組間交流。

活動反饋：學(xué)生組間交流的結(jié)果和教師預(yù)設(shè)的情況有一些出入。其中用比值法定義電阻是大家比較熟悉的，但是對圖象法就不太熟悉了，這也解釋了活動一中為什么大多數(shù)學(xué)生想不到用滑動變阻器的道理。尤其是圖象中只知道用UI圖來計算電阻，不知道也可以用IU圖來計算電阻。

點撥提升：除了可以用UI圖反映導(dǎo)體的電壓-電流關(guān)系，還可以用IU圖來反映兩者的關(guān)系。兩張圖均是通過原點的一條直線，即呈線性關(guān)系，但是兩者斜率的物理意義不同，前者表示導(dǎo)體的電阻，后者則表示電阻的倒數(shù)。（圖3）

活動意義：活動二從方法上對學(xué)生進(jìn)行了一次自我檢測，同時使學(xué)生認(rèn)識到自己認(rèn)知上存在的不足。教師可以及時幫助學(xué)生進(jìn)行知識同化，將U-I圖的方法拓展到IU圖，一方面使學(xué)生對電流—電壓的正比例關(guān)系認(rèn)識得更加完整、科學(xué)，同時對圖象中斜率的物理意義有了更科學(xué)的認(rèn)識，使學(xué)生對圖象的認(rèn)識從數(shù)學(xué)的角度提高到物理層面。

活動三：分小組利用電流、電壓傳感器探究小燈泡的伏安特性曲線。

設(shè)計意圖：學(xué)生對導(dǎo)體的認(rèn)識只停留在電阻不變的基礎(chǔ)上，初中的學(xué)習(xí)使他們以為所有導(dǎo)體的電阻都是一成不變的。所以當(dāng)出現(xiàn)小燈泡電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象時，會使他們產(chǎn)生“頭腦風(fēng)暴”的作用，這也應(yīng)該是教材在此的編寫意圖。通過本次活動進(jìn)行實驗探究，讓學(xué)生體驗這一認(rèn)知沖突，從而對原有認(rèn)知進(jìn)行“順應(yīng)”式建構(gòu)。學(xué)生會對導(dǎo)體電阻的電流—電壓關(guān)系從線性向非線性過渡，從而對導(dǎo)體伏安特性形成完整的認(rèn)知體系。

活動導(dǎo)學(xué)：為了盡可能多地記錄電流表和電壓表的數(shù)據(jù)，使小燈泡的電壓從0逐漸增加到額定電壓，這里滑動變阻器要用分壓接法，所以教師在此應(yīng)作相應(yīng)說明。但重點不是說明原理，而是關(guān)于滑變的接法。教師可利用實物展示的方法告知學(xué)生滑變應(yīng)接入三個接線柱以及本實驗電路圖的連線順序。首先連接電源開關(guān)與滑變所在回路（Ⅰ），接著連接滑變、小燈泡和電流傳感器所在的回路（Ⅱ），最后接入電壓傳感器（Ⅲ）（圖4）。同時滑變的滑片應(yīng)從電壓為零（圖中最左端）開始滑動。

活動成果交流：有的小組電路因為連線不成功，實驗現(xiàn)象沒有觀察到；有的小組成員分工合作，有人負(fù)責(zé)將傳感器的數(shù)據(jù)線與電腦連接，有人負(fù)責(zé)電路的連線，有人負(fù)責(zé)滑變的調(diào)節(jié)，有人負(fù)責(zé)電腦的操作，活動完成得井然有序，效果理想。

活動反饋：影響本次活動的成敗因素很多。首先，實驗電路圖比較復(fù)雜，尤其是滑變的分壓連接影響了學(xué)生對本實驗的理解，也導(dǎo)致實驗操作無法順利進(jìn)行。第二，學(xué)生個體對接線的熟練程度不一，影響了實驗進(jìn)度。第三，實驗器材本身的原因也影響了實驗無法順利進(jìn)行。有的小燈泡與燈座的連接不好，有的導(dǎo)線出現(xiàn)了問題，有的是開關(guān)接觸有問題。最后，傳感器使用不熟練也是一個重要原因。

活動意義：雖然這次活動有很多不足之處，但是學(xué)生對探究的過程有了深刻的認(rèn)識。既鍛煉了動手能力，又?jǐn)U大了視野，從成功的小組中知道了小燈泡的電流-電壓不再是一條直線，而是一條曲線。為下次用電流表和電壓表測量數(shù)據(jù)并用手動繪圖打下了基礎(chǔ)。

點撥提升：每個導(dǎo)體的電流-電壓關(guān)系都不盡相同。有的IU圖是直線，有的則是曲線，這些都稱為導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線呈直線的元件叫做線性元件，伏安特性曲線呈曲線的元件叫做非線性元件。歐姆定律是個實驗定律，適用于金屬和電解質(zhì)溶液，對氣體和半導(dǎo)體元件并不適用。

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知建構(gòu)主義理論，在學(xué)習(xí)時，只有產(chǎn)生認(rèn)知沖突才能激起學(xué)生的求知欲和探索心理，促使學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化與順應(yīng)。同時，皮亞杰也是“活動教學(xué)法”的積極倡導(dǎo)者。他認(rèn)為，活動是兒童學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是教學(xué)的起點，活動應(yīng)貫穿教學(xué)的始終。為此，本課設(shè)計了三個活動，活動一讓學(xué)生與同伴交流時不同觀念進(jìn)行碰撞引起認(rèn)知沖突，從而對原有認(rèn)知進(jìn)行自覺同化?；顒佣寣W(xué)生意識到自己與教師觀念不一致引起認(rèn)知沖突，發(fā)現(xiàn)原有知識的不足從而主動進(jìn)行同化。這種同化不只是停留在物理概念上，而是從物理方法上進(jìn)行同化，使學(xué)生對圖象法的認(rèn)識有所提高。活動三使學(xué)生在探究中產(chǎn)生認(rèn)知沖突，通過探究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體電阻發(fā)生變化，這是對已有經(jīng)驗產(chǎn)生的沖突，會產(chǎn)生認(rèn)知心理的不平衡，同時促使學(xué)生調(diào)整原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使認(rèn)知水平上升到更高的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳瑞芳，鄭麗君.皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論及其對當(dāng)代教育教學(xué)的啟示[J].當(dāng)代教育論壇，2007，5.

[2]王建玲，李建云，孫德花.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論對教學(xué)的啟示[J].《教學(xué)與管理》，2007，5.

作者簡介：周維，江蘇省宜興市，江蘇省宜興市和橋高級中學(xué)；蔣曉霞，江蘇省宜興市，江蘇省宜興市和橋高級中學(xué)。endprint