(江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校教育集團(tuán)暨陽校區(qū),江蘇 無錫 214400)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力,是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)。

如何高效開展初中物理教學(xué),行之有效地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升？建構(gòu)教、學(xué)、評(píng)一體的結(jié)構(gòu)化課堂是行之有效的策略?！半姽β省笔浅踔形锢淼囊粋€(gè)重要概念,是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，是學(xué)生理解和掌握整個(gè)電功和電熱知識(shí)體系的基礎(chǔ)。本文以“電功率”教學(xué)為例,探討建構(gòu)結(jié)構(gòu)化課堂、發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑。

1 實(shí)驗(yàn)體驗(yàn),樹立正確的物理觀念

1.1 觀察實(shí)驗(yàn),引入概念

師：用電能表可以測量電路消耗的電能(電流所做的功)，家用電器的普及給我們的生活帶來了舒適和便捷,那么不同的用電器在工作時(shí),電流在相同時(shí)間里所做的功是否相等？我們用電能表來解決這個(gè)問題。

電子式電能表上標(biāo)有3200imp/(kW·h),表示電路中每消耗1kW·h的電能,電能表的指示燈閃爍3200次。

觀察實(shí)驗(yàn)：教師將一個(gè)電熱水壺(里面裝少量水)和一盞臺(tái)燈分別接入家用電路,學(xué)生分別統(tǒng)計(jì)在半分鐘內(nèi)電能表指示燈的閃爍次數(shù),把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表1中。

表1

師：通過表格中的數(shù)據(jù),你能得到什么信息？

生：在相同的時(shí)間內(nèi),電熱水壺比臺(tái)燈消耗的電能多,電流做功也更多。這說明電流通過用電器時(shí),電流做功是有快有慢的。

師：對(duì),在力學(xué)中我們用功率描述力做功的快慢。同樣,在電學(xué)中可以引入電功率描述電流做功的快慢。

1.2 推導(dǎo)公式,深化概念

教師指出：電功率的國際單位是瓦特(W),簡稱瓦。當(dāng)用電器兩端的電壓為1V,通過用電器的電流是1A時(shí),則該用電器消耗的電功率為1W。電功率的單位還有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等，這些單位的換算關(guān)系是：1kW=103W,1W=103mW。

評(píng)析：學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn),領(lǐng)悟到：與機(jī)械做功相似,電流做功也有快慢之分,自然得出電功率的概念。引導(dǎo)學(xué)生回憶機(jī)械功率的學(xué)習(xí)內(nèi)容,將知識(shí)和方法進(jìn)行遷移,自然得出電功率的定義式。教師在引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)電功率公式的基礎(chǔ)上,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生原有的認(rèn)知,激發(fā)學(xué)生的思維,推導(dǎo)出計(jì)算電功率的公式P=UI,學(xué)生不但對(duì)前后所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生聯(lián)系,而且數(shù)理推導(dǎo)能力得到提升。整個(gè)教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣,水到渠成,幫助學(xué)生建構(gòu)了以下物理觀念：電流做功是有快慢之分的,電功率是描述這種快慢的物理量,其大小等于電壓與電流的乘積。

2 合作實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

2.1 解讀銘牌,提出問題

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察剛才實(shí)驗(yàn)中所用電熱水壺的銘牌(圖1),解讀銘牌中相關(guān)技術(shù)參數(shù)的含義。

圖1

學(xué)生閱讀課本中“一些常見用電器的額定功率”,認(rèn)識(shí)到：不同類型的用電器的額定功率一般不相同；同類用電器由于型號(hào)、規(guī)格不同,它們的額定功率一般也不相同。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：用電器在額定電壓下工作時(shí)的功率等于額定功率,如果加在用電器上的實(shí)際電壓不等于額定電壓,那么該用電器的實(shí)際功率會(huì)怎么樣？

學(xué)生進(jìn)行猜想后,教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)課題：探究不同電壓下小燈泡的功率。

評(píng)析：《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》指出：科學(xué)探究是學(xué)生參與式的學(xué)習(xí)活動(dòng)。要鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)手、動(dòng)腦,通過自主的探究活動(dòng)學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律,體驗(yàn)學(xué)科學(xué)的樂趣。通過探究活動(dòng),不僅能激發(fā)學(xué)生的求知欲,還可使學(xué)生的觀察能力、思維能力和探究能力得到發(fā)展。教師從學(xué)生熟悉的電熱水壺入手,讓學(xué)生觀察其銘牌,拉近了物理與生活、社會(huì)的距離,加深了學(xué)生對(duì)額定電壓、額定功率的理解。再引導(dǎo)學(xué)生思考用電器的電功率與電壓的關(guān)系,為本堂課的實(shí)驗(yàn)探究做準(zhǔn)備。

2.2 啟迪思維,制定計(jì)劃

教師啟發(fā)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定實(shí)驗(yàn)原理,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，思考以下問題：本實(shí)驗(yàn)需要測量哪些物理量？如何改變小燈泡兩端的電壓？如何設(shè)計(jì)電路？需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？

評(píng)析：讓學(xué)生知道為得到多組數(shù)據(jù)，改變電源電壓不方便。而利用滑動(dòng)變阻器能夠連續(xù)改變小燈泡兩端的電壓,可通過實(shí)驗(yàn)獲得多組數(shù)據(jù),為分析小燈泡在不同電壓下的電功率特點(diǎn)做好鋪墊。

2.3 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),展示成果

學(xué)生設(shè)計(jì)電路(圖2),設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(表2)，實(shí)驗(yàn)中所用小燈泡規(guī)格為“2.5V 0.3A”。

圖2

表2

學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),教師巡回指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,各小組派代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師引導(dǎo)學(xué)生分析表中數(shù)據(jù),理解用電器的額定功率與實(shí)際功率的區(qū)別：(1)當(dāng)小燈泡的U實(shí)U額時(shí),P實(shí)>P額,小燈泡較亮；(3)當(dāng)小燈泡的U實(shí)=U額時(shí),P實(shí)=P額,小燈泡正常發(fā)光

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：小燈泡的實(shí)際功率不同,其亮度不同,小燈泡的亮度由實(shí)際功率決定。

教師強(qiáng)調(diào)：加在用電器兩端的電壓一般不能超過其額定電壓,否則會(huì)造成其實(shí)際功率超過額定功率,導(dǎo)致用電器被燒壞。

3 即時(shí)評(píng)價(jià),發(fā)展學(xué)生的反思能力

學(xué)生交流探究方案和結(jié)果,對(duì)探究中出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思和研討,包括實(shí)驗(yàn)誤差分析、實(shí)驗(yàn)成敗原因的分析等,提出改進(jìn)措施,使探究結(jié)果更加可靠。

根據(jù)反思和研討情況,對(duì)探究活動(dòng)從以下方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：你是否參與了探究過程？在探究過程中,合作與交流方面表現(xiàn)如何？對(duì)探究方法是否有改進(jìn)？是否有新的發(fā)現(xiàn)？評(píng)價(jià)分為三步：學(xué)生先完成自評(píng),再接受組內(nèi)同學(xué)評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上教師最后給出綜合評(píng)價(jià)意見。評(píng)價(jià)結(jié)果記錄在探究活動(dòng)評(píng)價(jià)表中,這項(xiàng)活動(dòng)可以放在課后完成。

評(píng)析：通過交流、評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)反思的好習(xí)慣,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和合作學(xué)習(xí)的能力,使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)其反思和創(chuàng)新能力。

4 聯(lián)系生活,養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任感

4.1 拓展視野,激發(fā)興趣

師：今天我們用電流表和電壓表間接測量了小燈泡的功率,如果生活中沒有這兩種電表,該如何測量用電器的電功率？

圖3

師：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們還有其他方法測量用電器的電功率,例如功率測量儀(圖3)。

教師簡單介紹功率測量儀的使用方法,并現(xiàn)場請(qǐng)學(xué)生測量用電器的功率。

4.2 學(xué)以致用,強(qiáng)化責(zé)任感

師：現(xiàn)代生活中大量使用了LED燈,它具有長壽、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。在選購LED燈時(shí),通常會(huì)考慮與白熾燈的對(duì)比參數(shù)(圖4)。

圖4

某LED燈的額定電壓為220V,額定功率為11W,它的額定電流是多少？這個(gè)LED燈與額定功率為80W的普通白熾燈的亮度相當(dāng)，在達(dá)到相同亮度的條件下,若用這個(gè)LED燈替代普通白熾燈,節(jié)能效果如何？

師：隨著科技的發(fā)展,LED新的應(yīng)用會(huì)為我們的生活帶來變化，如用特殊波長的紫外LED燈可以除蟲。

評(píng)析：“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素，教師通過圖片展示現(xiàn)代生活中大量使用的LED燈,讓學(xué)生通過計(jì)算加深對(duì)LED燈優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。教師通過介紹科技發(fā)展前沿及其應(yīng)用實(shí)例,有效激發(fā)了學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的熱情,使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)改變?nèi)祟惿罘绞接兄匾饬x,從而幫助學(xué)生樹立節(jié)能、環(huán)保的責(zé)任感。

5 結(jié)語

建構(gòu)教、學(xué)、評(píng)一體的結(jié)構(gòu)化課堂是提高物理教學(xué)質(zhì)量的有效途徑,可以提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。教師應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)課標(biāo)精神,關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展,為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)自主、合作、探究、交流的學(xué)習(xí)平臺(tái),用結(jié)構(gòu)化的課堂幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)體系,達(dá)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。