初中电学难学、难教的案例研究

　摘要：初中电学难学、难教不光让学生和新教师感到头疼，连长期从事毕业班教学的老师也感到困惑。本文从师生的角度出发，结合相关案例研究电学难学、难教的问题，重演知识的发生过程。教师也只有以生为本，才能让学生信服自己，学好电学。
　　关键词：电学；难学；难教；以生为本
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）2-0021-5
　　1 前言
　　初中电学作为物理学的起始学习知识，难学、难教已成为广大师生的共识。学生从心理上畏惧，教师也感到头疼。苏科版物理教材相比较其他版本的教材，将电学放在初三的第13章到第16章，而不是在初二学习。虽然说初三的学生在智力、心理等各方面都有了极大的发展，但是大部分教师对于如何快速让学生跨入电学的大门，学好初中电学，为后续的高中学习打下坚实的基础，还是感到力不从心，收效甚微[1]。本文以相关教学案例，探究初中电学难学、难教的原因，并提出自己的一些建议。
　　2 教学案例分析
　　2.1 用电器被短路，“强扭的瓜不甜”
　　案例1 苏科版九下第13章的第一节“被短路现象”的教学（如图1）。
　　教师：请同学们注意观察，如果老师将一根导线接在这个正在发光的灯泡两端，会出现什么现象？
　　学生：灯泡不亮了。
　　教师：为什么灯泡不亮了？
　　学生猜想。
　　教师：电流不经过灯泡，从正极出发，直接回到了电源负极。
　　评析由于电流本身是抽象的，对初中生来说很神秘，学生很难感知电流的流动路径。小灯泡被短路的实验中，学生只看到灯泡不亮了，学生虽然也猜想了，但对电流流动路径的认识是基于老师的说教，单调刻板，无法心服口服。造成了电学的入门困难，这也打击了学生学习电学的信心，不利于后续的学习。
　　建议学生在学完第二节电路连接的基本方式之后，已经了解了串、并联电路的电流流动路径，对电流已经有了一定的认识。如果将用电器被短路的现象放在本节研究，将会减轻学生的学习难度。如图2，由学生亲自动手将三只灯泡组成一个串联电路，然后教师引导学生：如果将一根导线并联在任意一只灯泡两端，会看到什么现象？学生会看到被并联的灯泡不亮了。灯泡不亮的结果是学生自己实验发现的。学生自然对实验现象没有怀疑，主动去猜想“为什么灯泡不亮了”。教师再展示flash课件，模拟演示电流路径。比如，理解记忆灯泡被短路现象：把用电器比喻为消耗电能的“老虎”，电流比喻为我们，如果我们经过“老虎”，就会被“吃掉”，学生恍然大悟，电流当然不经过小灯泡了！
　　2.2 用电压表测电压的方法不清楚
　　案例2 苏科版电压表使用的教学过程。
　　教师：请同学们自学完成信息快递“使用电压表的注意事项”。
　　教师：电压表如何接入电路的？
　　学生：并联。
　　教师：哪位同学给大家演示一下。
　　学生演示电压表的接法。教师演示电压表反接实验。
　　教师：你看到了什么现象？
　　学生：指针反偏。
　　教师：如果把电压表直接接在电源两端，可以吗？
　　学生：可以。
　　评析教师的授课确已完成了教材中电压表使用的基本教学要求，但没有总结出电压表使用的更深层次的方法。一旦电压表的两个接线柱所接位置改变，学生可能会看不懂电压表测的是哪个用电器两端的电压。将电压表接在电源两极，也只是看到了电压表没有损坏，教师没有引导学生思考：为什么电压表示数接近电源电压。学生由于缺少动手实验的机会，直接解决复杂问题的能力仍然没有形成，需要教师在习题课中反复练习。貌似新课改，实际上还是走的应试教育的老路。并没有有效地培养学生的物理实验探究能力，只是把学生当作学习的机器，为考试而学习。
　　建议电压表教学中多给学生布置有阶梯的实验任务。如图3，首先测量简单电路中灯泡L1两端的电压，然后将电压表的接线柱由位置A改接到位置C。观察电压表指针的偏转情况，明白电压表不可反接的原因。再例如：2014年江苏宿迁中考试题的第9题（如图4所示），将电压表左边的负接柱沿着导线移动到L2的左边，电压表右边的正接线柱沿着导线移动到L2的右边，这样电压表的两个接线柱就是并联接在了L2的两端，测L2两端的电压。注意：移动只能沿着导线移动，不可越过电源和用电器。
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　　图3 学生实验任务电路图图4 题图
　　2.3 运用类比建构电阻概念
　　案例3 电阻的教学，教材是通过直接给出概念，介绍电阻表示符号R和单位欧姆（Ω）。然后，教师要求学生按照影响电阻的因素（材料、长度、粗细）分组研究。温度对电阻的影响只通过“白炽灯不通电时的电阻大约为100欧，而通电时电阻高达1200欧”进行简单的比较。教师直接告诉学生，灯丝的电阻随着温度的升高，也随之变大。有少数学生通过其他课外资料的学习，小声地讲“半导体的电阻不是这个特点”，但教师“充耳不闻”，继续介绍不同物质的导电性能。
　　评析电阻概念抽象，学生很难理解，直接告知学生，不作或只有很少地就“如何改变电流”作为铺垫，会对部分学生造成这样的错误认识：改变电源电压，也能改变电流大小，电阻与电压有关。电阻实验教师只是简单地介绍了控制变量法，就把实验时间交给了学生，没有对学生的实际认知水平有足够的认识。学生盲目地做实验，浪费了宝贵的课堂时间，不易留下深刻印象。特别是当有的同学提出“有些材料随着温度的升高，电阻变小”的结论时，教师为了按照自己的设计方案，选择性地忽视学生的观点。整个教学节奏太快，师生缺少互动的时间，学生被老师撵着走。
　　建议学生之前已经掌握了运用类比方法认识电流、电压，对类比研究方法并不陌生。教师应充分利用学生的已有认知突破现有的电阻概念的学习。以笔者所在学校为例，每当周五放假的时候，学校门前的智慧路拥堵异常，学生对此苦不堪言，印象很深刻。将电阻和学生放学时候的交通拥堵进行对比，能够很好地起到理解电阻概念的作用。比如：把学生看作电流，问学生如果这条路一直堵到你家门口，你觉得阻碍作用如何？学生立刻就理解了其他条件相同时，长度越长，阻碍作用就越大的结论。再比如，问学生如果这条路扩宽为现在的10倍，对你的阻碍作用又怎样呢？同样，也很好地理解了其他条件相同时，导线越粗，电阻越小的结论。苏科版教材虽然对“温度对电阻的影响”降低了要求，但是当有学生提出不同观点的时候，教师同样可以采用类比冲突加深学生对温度影响电阻的理解。2.4 欧姆定律实验难探究
　　案例4 通过如何改变电流启发学生，引入电压、电阻对电流的影响教学不成功。
　　教师：如果电源电压超过小灯泡能承受的最大电压，我们怎么办？
　　学生：串联一个电阻。
　　教师：大家知道串联一个电阻，灯泡中的电流变小了，灯泡两端的电压也改变了。那么，影响电流的因素有哪些呢？
　　学生：影响电流大小的因素有电压、电阻。
　　教师：有哪些生活经验支持你的猜想呢？
　　学生讲述生活经验。
　　评析欧姆定律的引入采用教师诱问的方式，学生顺着教师的思路，貌似联系生活实际，却紧紧地硬拽着学生，将学生的思维空间限制在教师自己的教学设计中。电流的变化与电压、电阻的思辨关系并未详细涉及。学生乐于效仿物理学家，重演物理知识的产生过程。但是，教师采用简单的“问答式教学”缺乏实验探究，束缚了学生对欧姆定律知识的学习。
　　建议影响电流大小的因素有电压和电阻。让学生亲力亲为，通过实验探究引入如何改变电流大小，有利于培养学生的科学兴趣和热情。有的同学认为设计电路如图5（改变电池节数），也有的同学认为设计如图6。
　　学生自己亲自完成实验并观察现象，会产生这样的认识：选择不同的电源电压从而造成电流大小改变（图5）；改变整个电路的阻值，也会造成电流大小改变，并且发现方案2的优点是能连续调节电路中的电流大小。学生通过动手实验发现改变电流的方法是改变电压和电阻，这是学生自己探究的，不是教师用语言强加的，自然对影响电流大小的因素认识更深刻。
　　案例5 学生在探究电流与电阻的关系时（如图7），教师提醒学生如何改变电阻？甲同学：只要调节滑动变阻器就可实现改变电阻从而改变电流大小。学生这样想，有其“合理”的原因，但教师并没有继续分析，而是让另外一位成绩较好的学生回答：将原来5欧姆的电阻换下来，再接上10欧姆的电阻。接下来教师要求学生按照控制变量法完成实验探究。
　　评析学生通过调节滑动变阻器，发现确实改变了电流表的示数，于是认为调节滑动变阻器就可实现改变电阻从而改变电流大小。教师对学生的这一认识并没有作详细分析，而是选择成绩较好的同学来回答自己的问题，回避了学困生的思维障碍。看似教学过程很流畅，但学生的疑惑并没有得到解决，对于改变电阻影响电流的变化规律并不能让学生心悦诚服。
　　建议研究电流与电阻的关系，需要控制电阻两端的电压不变[2]。改变电阻教师可打比方“狸猫换太子”，狸猫和太子是不同的个体，改变电阻就是把原来的电阻R拿掉，换上新的电阻，再引导学生：“滑动变阻器在电路中有什么作用呢？”学生恍然大悟，改变电阻不是改变滑动变阻器的阻值，调节滑动变阻器的目的是要控制电阻两端的电压不变。然后，再让学生重演实验过程。通过教师的引导，降低了研究电流与电阻关系的难度，对于学困生，能有效地保护他们学习电学的信心。
　　2.5 欧姆定律习题课分压、分流规律难记忆
　　案例6 如图8所示，若甲、乙两表均为电压表，闭合开关S，两表示数之比是4：1。若甲、乙两表均为电流表，断开开关S，两表示数之比是多少？
　　评析此题涉及到电路连接方式，能否识得电表的作用是本题的第一个难点。学生在课堂上仅仅是看过教师对分压、分流规律的板演过程，没有亲自推演，教材也没有安排实验探究分压、分流规律。表面上看，分压、分流规律被淡化了，但江苏省13市中考题每年都有，在当前的考试大环境下，学生也只能硬着头皮死记硬背。
　　建议准确理解分压、分流规律，关键还是在于对欧姆定律知识的理解与掌握。串联电路中的电流处处相等，所以通过每一个电阻的电流都是一样的。根据欧姆定律I=U/R，可知U1/R1=U2/R2=U3/R3=……所以，串联电路的电压之比等于电阻之比，即串联电路有分压的特点（如图9）。
　　为了便于学生记忆，还可以这样类比，如一家有兄弟好几个，只有一锅饭，当然是长得结实的兄弟多分点。各个电阻看作兄弟们，这锅饭看作电源电压，分压和分饭进行类比，能活跃课堂气氛，降低记忆难度。并联电路各支路两端的电压是一样的，同样也可以将电流与河流类比，主干河道的水流进入各支流，分减了水流，并联电路的电流有着同样的分流规律。通过化抽象为形象，把看似刻板的分压规律内化为学生有意义的记忆。
　　2.6 焦耳定律规律抽象，学生有抵触情绪
　　案例7
　　教师：电流通过导体时会发热，将电能转化为内能[3]。同学们能举出生活中相关的例子吗？
　　学生纷纷给出自己的例子。
　　甲学生：电流流过电热油汀、电水壶等会发热。
　　乙学生：电流流过取暖器会发热。
　　评析以上的教学过程出现在很多焦耳定律教学的公开课上。表面上看活用学生的生活经验引入电流热效应的学习，但是考虑到学生的实验能力水平，后续的焦耳定律规律的得出，教材改为了定性实验。学生只能了解影响电流热效应的因素，对焦耳定律的认识还是会“心存芥蒂”。如何让学生愉悦地融入教学过程，减弱对焦耳定律学习的“抗拒”情绪，是值得广大物理教师思索的重要课题。
　　建议物理教学离不开实验，没有实验的物理课绝不是成功的物理课。电流热效应现象留给学生自我完成，更能凸显过程与方法教育，学生实验热情高涨，这也为焦耳定律规律的学习减少了心理障碍。电流热效应的引入采用学生身边的器材——铅笔芯，为了现象更明显，可以将电源电压设置大一些（比如12 V），这样流过两只铅笔芯的电流也会很大，电流热效应更明显。将两只铅笔芯轻轻摩擦，还会看到耀眼的闪光，看到铅笔芯上冒出的浓烟。当然，还可以安排课后实验将铅笔芯替换为包口香糖的锡箔纸，利用锡箔纸导电性好和着火点低的特点，通电自燃。直观的视觉刺激比任何强大的语言都更具有说服力。
　　3 结语
　　综上所述，初中电学难学、难教的原因主要有以下两个方面。
　　首先，学生的心理因素。刚进入电学的大门，学生满怀着好奇心，对电学充满了神秘感。但是，接下来的电路图以及实物连接图会让学生一筹莫展，不知道电流是如何流动的。学习的困惑如果得不到老师及时的帮助，学生的心理就会滋生对电学学习的挫败感，不利于电学的入门。有的老师说，学好欧姆定律、学好电功率就等于学好了初中电学，观点是有点偏颇的。试想如果在迈入电学的大门口，学生就心生怯意，欧姆定律、电功率的学习也就不是在学生自己内驱力的作用下进行的，只是为了学习而学习，谈不上兴趣，学习效果也就事倍功半了。
　　其次，教师对教材的处理水平不同。虽然新课改理念都强调以生为本，教师也确实朝着这个方向努力了，但由于个人的理解程度，在激发学生兴趣，保持高昂的学习热情方面做得还不够。甚至有的教师为了实现自己最初的教学设计，当课堂上学生提出自己的看法或观点时，若自己一时无法解释清楚就刻意回避。学生的问题依然没有得到解决，对教师的评价就会降低。“亲其师，信其道”，由于对教师的怀疑、不信任，电学的学习必将是一个煎熬的过程。
　　历经数代科学家的探究才得出的电学规律，却要求学生在短短的两三个月里熟练掌握并会运用它来解决问题，这对物理教师是一个巨大的挑战。因此，在教学中教师只有有效地运用实验重演当初科学家的探究过程，才能让学生知其所以然，对于抽象的电学概念不妨多用类比方法教学，毕竟这也是我国古代科学家常用的研究方法。只有让学生乐学电学，情感上喜爱电学，才能培养学生的质疑、创新精神，实现电学的有效教学。
　　参考文献：
　　[1]苗元秀.初中电学内容放在八年级的可行性研究[J].课程·教材·教法，2008（1）：55—59.
　　[2]梁建.大数据视野下物理实验教学的研究[J].江苏教育，2015（7）：38—39.
　　[3]梁建.激发内驱力打造快乐课堂[J].中国现代教育装备，2011（16）：61—62