基于问题解决的“欧姆定律”教学例谈

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  新课程倡导以学生为主体的探究式教学,那么探究式教学如何开展呢?笔者认为应从问题出发,基于问题完成知识的探究与构建。本文以《欧姆定律》教学为例就问题教学法在初中物理教学中的应用进行简单地分析。
  1问题教学法
  问题教学法是以“问题”为中心向外辐射开展活动任务的教学方法,师生围绕问题互动探究,学生在问题解决的过程中,不仅仅习得固有的物理规律和结论,还有解决问题的过程体验和情感的提升。问题教学法在初中物理教学中的应用关键在于从学生的最近发展区出发创设出适合学生探究,同时又紧紧围绕教学内容的问题情境,打破学生原有的认知平衡,让学生生疑,进而形成科学探究尝试的欲望,在解决问题的过程中内化知识、完善建构。
  从心理学角度分析,问题教学法教学过程中,学生的心理活动程序如图1所示。
  对于初中物理教学而言,当一个具体的物理问题摆在学生面前时,他们首先会在原有的认知状态中进行搜索,概念、规律、方法等跃进了大脑,识图将问题的目标在大脑图式里找到联系。这里面有知识的同化和顺应过程,最终完善为新的认知结构。
  2“欧姆定律”教学案例分析
  2.1开门见山,借助问题温故知新
  笔者在课堂导入环节,从上一节课和学生一起学习的变阻器入手,设置问题情境提出问题。
  问题1如图2所示,请你根据原有的知识和经验,想一想有什么办法可以增大电路中电流表的读数?在使用滑动变阻器时应注意什么?
  问题设计意图通过图2情境的创设和问题的抛出,引导学生针对问题进行互动讨论,积极猜想,并形成连接电路实验检验的欲望。在实验的过程中,学生在其原有认知的基础上实现思维的发散,并通过自主探究找到改变电路中电流的办法。实验中应注意滑片C向A端滑动容易造成短路,这是实验中应注意的问题。
  问题2在大家自己进行实验探究的过程中,你有什么发现?有什么疑惑的地方?
  问题设计意图通过这个问题的抛出,引导学生积极地交流,越发接近教学内容,同时生成新的问题:“导体中的电流跟电压、电阻三个物理量到底存在着什么关系,这种关系是否具有稳定性,能够形成特定的规律?”这是一个反思后再创造的过程,学生的探究热情被点燃。
  2.2一针见血,接近教学的主要内容
  学生的激情被点燃了,应从教学的主要内容出发,引导学生进一步猜想,领引着学生一步步去揭示教学内容,这一过程也应该是借助于问题的形式开展。
  问题3请猜一猜流过导体的电流与导体两端的电压存在怎样的关系?流过导体的电流与导体的电阻又可能存在怎样的关系?并相互交流一下猜想的依据。
  问题设计意图学生通过问题的领引大多会做出正比或反比的猜想,其根据都是源于自己在前面自主探究实验中改变滑动变阻器阻值大小,而看到的结论。借助于这样的问题设置,学生经历了猜想及假设的过程,科学探究中的重要方法得以浸润。
  2.3思维碰撞,设计实验完成探究
  在学生有了猜想后,笔者提出了几个问题引导学生进行实验的设计和方案的选取,驱动探究式教学进一步深化。
  问题4既然有了上述的猜想,你觉得应该设计什么样的实验进行验证呢?根据自己的设想,能不能设计出具体的实验方案?
  问题5从探究电流与电压的关系出发,思考需要选择什么器材,实验电路如何设计?
  问题设计意图通过问题的设置让学生联系到“控制变量法”,同时学生将自己设计的电路拿出来进行交流,从学生的认知规律来看,首先他们会想到用灯泡进行实验,此时需要我们教师进行及时的引导,因为灯泡的温度变化会导致其阻值的变化,而我们的实验应控制电阻不变,所以应该选择定值电阻进行实验。学生再次设计出电路图(如图3)。
  问题6利用上述电路图进行实验探究,会遇到什么麻烦?
  学生通过连图进行实验操作后发现,只能测一组数据,如果要测多组数据要改变电池的节数,操作比较麻烦,而且偶然误差大。新的问题自然生成。
  问题7有没有什么办法可以对实验方案进行改进和优化?
  学生交流后,联系到滑动变阻器的用途,对电路进行修正得到新的电路图如图4所示。
  通过这样的交流和讨论,最后在原有电路设计的基础上进行优化,群体智慧内化为每一个学生个体的智慧,不仅仅完成了实验方案的设计,而且有所创新,学生在其中也有愉快的体验。
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