面對“執(zhí)著型”學(xué)生-記《電功》探究式教學(xué)的一次突破

面對“執(zhí)著型”學(xué)生——記《電功》探究式教學(xué)的一次突破（江蘇省南通市第三中學(xué)，226000）

“電功”是初中物理探究式教學(xué)中較難駕馭的內(nèi)容，難就難在要探究的因素多，尤其是有個(gè)“電阻”的因素在里面作?！姽Φ墓絎＝UIt中并沒有電阻R，但學(xué)生總是無一例外地提出電阻是影響電功的因素，而教師不敢輕易地否定它，既怕違背探究式教學(xué)原則，更怕犯科學(xué)性錯(cuò)誤。于是乎，有的教師便耍起了“小聰明”：

【場景1】

師電阻的大小與電流有關(guān)系嗎？

生電阻的有無與電流無關(guān)，而與長度、橫截面積、材料有關(guān)。

師同學(xué)們，我們的用電器是已經(jīng)制作好了的，你們說，它的電阻會變化嗎？

生不會。

師那么在探究影響電功的因素時(shí)，是不是可以不考慮用電器的電阻呢？

生可以。

……

【場景2】

師同學(xué)們，你們開動腦筋猜想，提出了影響電流做功的因素有電壓、電流、電阻、時(shí)間，這很好。由于時(shí)間的關(guān)系，我們今天用控制變量法探究電流與電功的關(guān)系、電壓與電功的關(guān)系。至于電阻與電功的關(guān)系，作為同學(xué)們課后探究性學(xué)習(xí)的作業(yè)，好不好！

生好！

……

這樣,就成功地繞開了電阻。這兩招屢試不爽。

可是有一次，我正想回避掉電阻時(shí)，幾個(gè)好問的“執(zhí)著型”學(xué)生卻揪著不放：“老師，為什么不讓探究電阻對電功的影響，不是可以用控制變量法一一排除嗎？”“現(xiàn)在許多用電器的電阻是可變可控的，如亮度變化的臺燈……”毫無準(zhǔn)備的我，尷尬萬分……

痛定思痛，我認(rèn)真地備課，積極地實(shí)踐，終于攻克了“電功”這個(gè)堡壘。課堂上，精彩紛呈、高潮迭起：

一、發(fā)現(xiàn)問題

首先演示：打開開關(guān)電燈亮，用電池連接小燈泡亮，給小電水壺通電一段時(shí)間后水沸騰……

接著介紹：這些都是電流做功的結(jié)果。然后提問：電流做功的多少可能與哪些因素有關(guān)呢？

學(xué)生小組討論后匯報(bào)，我同步

在黑板上記錄：共有電壓、電流、電阻、時(shí)間4個(gè)因素。

二、提出猜想

我讓學(xué)生展開猜想：上述因素與電功是什么關(guān)系？

給足時(shí)間討論后，各小組匯報(bào)，我同步將各種猜想整理于黑板上，共有如下10種：

（1）同等時(shí)間、同樣電流，電壓高則電功多。

（2）同等時(shí)間、同樣電流，電阻大則電功多。

（3）同等時(shí)間、同樣電壓，電流大則電功多。

（4）同等時(shí)間、同樣電壓，電阻大則電功多（亦有學(xué)生說電阻大則電功少，但人數(shù)少）。

（5）同等時(shí)間、同樣電流、同樣電壓，電阻大則電功多。

（6）同等時(shí)間、同樣電流、同一電阻，電壓高則電功多。

（7）同等時(shí)間、同樣電壓、同一電阻，電流大則電功多。

（8）同一電阻、同樣電壓、同樣電流，時(shí)間長則電功多。

（9）同等時(shí)間、同一電阻，電壓高則電功多。

（10）同等時(shí)間、同一電阻，電流大則電功多。

我未置可否，沒有急于糾正學(xué)生提出的“荒謬”猜想，而讓學(xué)生在其后的活動中自我糾正，同時(shí)教導(dǎo)學(xué)生互相尊重——因?yàn)檫@時(shí)已有學(xué)生對一些猜想表現(xiàn)出不屑一顧的神情，或躍躍欲試想批駁。我可不能讓他們搶先“發(fā)作”，因?yàn)?，對這些猜想，我早設(shè)計(jì)了專門的處理程序。

三、評估猜想

在全班范圍內(nèi)，由各小組派代表對10個(gè)猜想進(jìn)行評價(jià)。短暫的“爭鳴”后，第5～7個(gè)猜想很快被淘汰，理由是：根據(jù)歐姆定律，電壓、電流、電阻三位一體，其中兩者一旦確定，則第三者也就確定，不會再變化，所以這3個(gè)猜想是偽猜想。而第8個(gè)猜想是不言自明的，第9、10個(gè)猜想實(shí)為同一種猜想。此時(shí)，黑板上只留下了第1～4個(gè)猜想和第9個(gè)猜想。

在評估猜想的過程中，學(xué)生的發(fā)言對其他學(xué)生的正面影響大大超越了教師的直接講解，這是由于角色轉(zhuǎn)換使學(xué)生的專注力

得以提升的緣故。

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

我提供多節(jié)電池、一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、不同規(guī)格的小燈泡等器材，讓學(xué)生設(shè)計(jì)能驗(yàn)證猜想的電路。

學(xué)生在小組內(nèi)暢所欲言、商討爭論，很快達(dá)成

如下共識：采用串聯(lián)電路，可讓用于比較的小燈泡電流相同，對串聯(lián)的小燈泡分別測量電壓和觀測亮度，就可以驗(yàn)證第1個(gè)猜想；采用并聯(lián)電路，則各個(gè)支路電壓相同，對不同支路上的小燈泡測量電流和觀測亮度，就可以驗(yàn)證第3個(gè)猜想（這與蘇科版初中物理九年級下冊提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是完全一致的）。

此后,學(xué)生對驗(yàn)證第2個(gè)猜想的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相當(dāng)有創(chuàng)意：用3個(gè)規(guī)格相同的小燈泡串聯(lián)，以保證電流一樣——前兩個(gè)“合并”，就成為大電阻的用電器（圖1中的虛線框）；后一個(gè)就是小電阻的用電器。很顯然，在這種情況下，電功與電阻成正比，既不需要電壓表，也不需要電流表，甚至不必做實(shí)驗(yàn)，就能得出可靠的結(jié)論。

同樣，學(xué)生認(rèn)為：這種方法也可用于對第4個(gè)猜想的驗(yàn)證：如圖2，觀察兩個(gè)支路上燈的亮度。

我不失時(shí)機(jī)地對學(xué)生表示自己的欽佩和欣賞。

學(xué)生設(shè)計(jì)的第9個(gè)猜想的驗(yàn)證方案最簡單：分別用2節(jié)電池和1節(jié)電池對小燈泡供電，觀察亮度。對此，有學(xué)生說不必操作，這也是不言自明的事情。我還是保持了沉默，未作裁決。

很顯然，上述5個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，既滿足了學(xué)生的求知欲望，更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，這對學(xué)生的實(shí)踐能力和探究能力的培養(yǎng)

大有裨益。

五、實(shí)驗(yàn)探究

各個(gè)小組按照討論得到的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，動手操作，驗(yàn)證評估通過的猜想。其間，我加強(qiáng)巡視，觀察各個(gè)小組的協(xié)作程度，并實(shí)時(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作。全班基本完成實(shí)驗(yàn)探究后，小組匯報(bào)，師生共同把結(jié)果整理在黑板上：

（1）電流相同時(shí)，電壓高則燈泡亮，說明電功多（實(shí)際是電功率大），第1個(gè)猜想成立。

（2）電流相同時(shí)，電阻大則燈泡亮，說明電功多（實(shí)際是電功率大），第2個(gè)猜想成立。

（3）電壓相同時(shí)，電流大則燈泡亮，說明電功多（實(shí)際是電功率大），第3個(gè)猜想成立。

（4）電壓相同時(shí)，電阻小則燈泡亮，說明電功多（實(shí)際是電功率大），第4個(gè)猜想不成立(實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與猜想相反——原先大多數(shù)學(xué)生以為2個(gè)燈泡一定比1個(gè)燈泡亮，現(xiàn)實(shí)證明他們錯(cuò)了)。

（5）電阻不變時(shí)，電壓高則燈泡亮，說明電功多（實(shí)際是電功率大），第9個(gè)猜想成立。

在此基礎(chǔ)上，我首先引導(dǎo)學(xué)生比較第1、2個(gè)猜想，學(xué)生恍然大悟：這原是一回事，電流相同時(shí)，電阻大的用電器分得的電壓多（即電壓值高）。繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生比較第3、4個(gè)猜想，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這兩者也是一回事——電壓相同時(shí)，電阻小的用電器通過的電流大。經(jīng)過分析、比較，學(xué)生明白了其中的原因。

我對學(xué)生在探究活動中的良好表現(xiàn)和取得的成績大大表揚(yáng)了一番。

至此，一切水到渠成，我宣讀了結(jié)論：進(jìn)一步的研究表明，如果將通過用電器的電流記作I，加在用電器兩端的電壓記作U，通電時(shí)間為ｔ，電流對用電器所做的功記作W，則W＝UIt。

這個(gè)公式與5個(gè)猜想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相容，我和學(xué)生都很滿意。

六、波瀾再起

有了公式W＝UIt，接著就是學(xué)以致用，讓學(xué)生做些練習(xí)。

忽然，有學(xué)生舉手說：“第2個(gè)猜想的表達(dá)式能不能直接用W=I2Rt？因?yàn)閁=IR，所以W＝UIt=I2Rt。”這又一次刺激起了學(xué)生的探究欲望——學(xué)生在初中物理中第一次接觸到帶平方的公式，顯得比較興奮。

這時(shí)，學(xué)生的思維異常活躍起來。有學(xué)生提出：能不能說電阻不變，電功與電流的平方成正比？也有學(xué)生提出：在電阻不變的情況下，電功與電壓的平方成正比，能這樣說嗎？

我非常肯定地告訴他們：能！學(xué)生第一次接觸到3個(gè)可以連等、可以互換的公式，而且他們的探究成果就體現(xiàn)在公式里，怎能不興奮？

就在師生享受探究成功的歡樂時(shí)，有學(xué)生扔出一枚“重磅炸彈”，引發(fā)了軒然大波。他提出的問題是：雖然知道了電功的公式W＝UIt，但它只是關(guān)于電功的計(jì)算式，沒有回答“影響電流做功的因素是什么”的問題。

這大大出乎我的預(yù)料（當(dāng)然更出乎其他學(xué)生的意料），教材上也就約定俗成地認(rèn)為，電壓、電流和時(shí)間是影響電功的因素。

接著，他這樣陳述：影響電流做功多少的因素是電壓與電阻（及時(shí)間），電壓加在電阻上才有電流，有了電流才能對用電器做功，時(shí)間長則做功多。公式?jīng)]能回答這個(gè)問題，要將公式寫成

才是回答了這個(gè)問題。

沉默思索片刻后，我請他再復(fù)述一遍。

這次，他說得更加明白了：電壓是外因，電阻是內(nèi)因，兩者結(jié)合才有電流，有電流就有電功，所以說電壓、電阻和時(shí)間才是影響電流做功的因素。

我除了佩服，還能有什么呢？真所謂“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”。至于公式W＝UIt的更廣泛、更深刻的意義，又何必現(xiàn)在就告之呢？等他們學(xué)習(xí)了電動機(jī)后，自然就明白了。

而探究式教學(xué)的魅力，不正在于此嗎？

需要說明的是，此次探究式教學(xué)，需要2節(jié)課（借用1節(jié)活動課）——表面上多用了時(shí)間，實(shí)際上不然，因?yàn)殡娏鳠嵝?yīng)的探究過程也在其中了。

《教育研究與評論》（綜合版）

征稿啟事

本刊綜合版面向大教育、立足高品位，主要發(fā)表以本土和當(dāng)代教育為主體研究對象的文章，同時(shí)兼顧研究古今中外教育的學(xué)術(shù)論文、實(shí)證報(bào)告（包括田野工作報(bào)告）等，突出理論性、前瞻性、指導(dǎo)性和綜合性。

欄目設(shè)置如下：

（1）大家：教育家、教育學(xué)家或知名公共知識分子有關(guān)教育見解與主張的專稿。

（2）關(guān)注：聚焦和透視中國基礎(chǔ)教育現(xiàn)狀，尤其是基礎(chǔ)教育改革和探索的重大人物與事件。

（3）論衡：研究基礎(chǔ)教育的學(xué)校制度、教育管理、德育創(chuàng)新、課程開發(fā)、教學(xué)改革、教師專業(yè)成長等領(lǐng)域的學(xué)術(shù)佳作。

（4）情境：教育、教學(xué)、學(xué)校管理個(gè)案或案例的經(jīng)驗(yàn)研究、敘事研究或田野研究報(bào)告，注重描述性。

（5）視野：中外教育歷史的重要人物與事件的回眸與反思；中外教育經(jīng)典和當(dāng)代教育