物理科学方法在“灯泡亮暗问题”教学中的运用-2019年教育文档

1、物理科学方法在“灯泡亮暗问题”教学中的运用物理科学方法就是研究、描述物理现象，总结、检验物理规律时所用的各种手段与方法. 在新的基础教育物理课程标准中， 已经把科学方法教育作为教育目标之一，其地位及重要性不言而喻 . 物理科学方法与科学知识两者相互渗透相互依存. 科学知识是科学方法的载体，脱离了科学知识，科学方法就成了空中楼阁；科学方法是学生掌握物理知识和训练基本技能的重要手段，是培养科学思维、科学态度和科学精神的主要依托. 因此，教师在教学中应充分利用和挖掘教材中的科学方法因素，抓住知识与方法的结合点，以具体的教学内容为载体，适时运用物理科学方法，以达成实现学生“增长知识、发展能力、提高素质

2、”的目标 .在初中电学教学中，灯泡作为一个典型的用电器，它工作原理相对简单，不像其他家用电器，内部结构比较复杂；实验现象比较明显，亮与不亮，亮度变化，容易分辨. 对于灯泡亮暗问题，学生很容易误解为由通过灯泡的电流决定，通过灯泡电流越大，灯越亮 . 这一误解源于学生对生活感性的认识，也源于教师在教学中给学生留下了一些对学生学习会产生负面影响的信息. 如何有效解决这一问题呢？笔者认为在教学中应分阶段，借助物理科学方法，逐步完善对这一问题的认识.1 巧妙“类比”，缓解认识冲突我国早就有“触类旁通”、 “举一反三”的成语， 它们言简意赅，非常深刻地说明了类比在认识中的重大作用. 所谓“类比”， 是根据

3、两个对象的已知相似性，把一个对象已知的属性或规律推移到另一个对象上，从而获得对另一对象的新认识. 类比方法的基本模式是：A对象具有a、b、c、d等属性，B对象具有 a'、b'、c等属性，其中 a'、b'、c分别与a、b、c相 同或者相似，推出结论：B 对象可能也具有与d 相同或者相似的属性d'.实际教学中，第一次碰到“灯泡亮暗问题”是在学习“电流与电流表的使用”时 . 教学中我们可以将电流与水流类比，使看不见摸不着的电流形象化，直观化，消除学生对电流的陌生感、抽象感 . 水流流过水轮机，水轮机转动，与此类似，电流流过灯泡，灯泡发光（如图1）；水流有大小，

4、不同大小的水流流过同一个水轮机，水轮机转速不同，与此类似，电流也有大小，不同大小的电流流过灯泡，灯泡亮度不同. 通过类比，借用学生已有的生活经验，可以让学生感知到电流有大有小，同时也为“电流表的使用”教学找到了切入点 . 但是如果类比到此结束，很容易在教学上留下后遗症：使学生误解“灯的亮暗就是由通过灯的电流大小决定的”，给学生进一步学习留下负面信息，也给后续教学设置了“困境”.在实际教学中，教师可将电流与水流的类比再做深度挖掘，能有效避免这一问题. 教师可以这样设计：用不同规格的甲灯2.5 V 0.3 A ）、乙灯（3.8 V 0.3 A ）连接成串联电路（如图2 所示， 甲乙两灯亮度差别比较

5、明显）， 用电流表分别测出a、b、c 三点的电流，换用不同的灯泡再次实验，先得出串联电路电流规律：串联电路中电流处处相等. 接着引导学生观察：通过甲、乙两灯的电流相同，但灯泡亮度不同. 这一现象与学生已有的认识有所冲突，学生可能较难理解. 这时教师继续借助电流与水流的类比，实验演示：相同大小的水流流过不同的水轮机，水轮机转速不同. 学生很容易感知、接受：相同大小的电流流过不同的灯泡， 灯泡亮度不同的现象. 对“类比”的深度挖掘， 不仅有效、及时指出了学生对“灯泡亮暗问题”的误解， 让学生认识到：灯泡的亮暗与电流大小有关，但不仅仅与电流大小有关，可能还跟其它什么因素有关；而且有助于提升学生思考、

6、迁移的能力，更为学生对这一问题的进一步思考安装一道“接口”： 在电流相等的情况下，灯泡规格不同也会导致灯泡的亮度不同.2 有效“观察”，延伸认识深度观察是最基本、最古老、最直接的科学方法，从某种意义上来说， 没有观察就没有科学研究. 观察， 是由“观”和“察”两个程序组成的，缺一不可. 也就是说观察不仅要通过眼睛看，而且要综合运用听觉、触觉、 嗅觉、 味觉等感觉器官；更重要的是，要有思维的积极参与，进行一定的分析、综合、比较、分类、判断和推理. 没有思维的观察是无法进行也是无意义的.在教学中，我们可以通过引导学生在“有意观察”和“对比观察”中进行关于“灯泡亮暗问题”的第二阶段教学在进行探究“串

7、、 并联电路电压规律”的教学时， 我们仍将甲灯（ 2.5 V 0.3 A ）、乙灯（3.8 V ， 0.3 A ）串联，分别用电压表测出甲、乙两灯两端的电压及总电压（如图3）， 更换灯泡，多次实验得出串联电路的电压规律. 如果教学到此为止，实在可惜 . 我们可以接着引导学生对甲、乙两灯的亮暗进行“有意观察”，实验现象为：甲、乙两灯串联，甲灯暗，乙灯亮；通过回顾帮助学生再现对这一问题已有的认识：甲、乙两灯串联，通过它们的电流相同，而两灯的亮度不同，是因为灯的规格不同（找到了上次研究所留下的“接口”）；激发学生思考：灯的规格不同到底会引起什么不同，从而导致灯的亮暗不同？强烈的好奇心再次驱动学生“有

8、意观察”实验现象并推理、 判断： 整个实验中，除了两灯亮暗不同，两灯两端的电压也不同，乙灯两端电压大，乙灯亮， 此时学生已经可以观察得出“灯的亮暗与灯两端的电压有关” . 为了避免学生误解“灯的亮暗只与灯两端的电压有关”，在探究“并联电路电压规律”后教师可再次有意识地引导学生“对比观察”实验现象：甲、乙两灯并联，甲灯亮乙灯暗 .提出问题：甲、乙两灯两端电压相等，而灯的亮度不同，这一现象说明了什么？学生通过两次“观察”，不仅对“灯泡亮暗问题”的认识更深一步： 灯泡的亮暗与通过灯的电流、灯两端的电压都有关；而且分析、判断、推理等思维能力得到有效训练.3“实验归纳”，揭示问题真相中学物理教学中物理实

9、验有着举足轻重的作用，实验教学能为学生正确认识事物及客观规律提供事实依据，又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力. 因此，在教学中我们要经常运用“实验法”引领学生体验物理概念的形成， 主动发现总结物理规律. 初中物理学中，总结物理规律应用最多的是“实验归纳法” . “实验归纳法”能给我们提供更确凿的证据去揭开问题真相 .在教学中我们可以在“实验归纳”的过程中进行关于“灯泡亮暗问题”的第三阶段教学 .在学习了电功率公式：P=UI 后，引导学生分析：电功率的大小与电流、电压有关；灯泡的亮暗与通过灯的电流、灯两端的电压有关. 由此猜想：灯的亮暗可能与灯的功率有关. 由于“灯泡亮暗到底由什么因

10、素决定”这一问题学生一直没有得到明确的答案， 通过不断深入的学习又发现自己已有的认识是片面的，不准确的， 当根据已有知识提出上述猜想后，学生自主提出探究需求，设置探究任务：探究灯的亮暗与灯的功率之间的关系，有效驱动学生思考：如何测量小灯泡的电功率？怎样设计实验才能找到灯泡亮暗与灯的功率之间关系？通过师生共同讨论，实验方案的形成、实验器材的选择、实验电路的连接、记录表格的设计等一气呵成. 学生通过分组实验，得到实验数据（如下是其中一组实验数据）：通过对实验数据的分析与归纳，学生得出结论：灯的亮暗确实与灯的功率有关. 灯的实际功率越大，灯越亮 . 至此， 对“灯的亮暗问题”，我们完全揭开了事实的真相 .将“灯泡亮暗问题”的教学贯穿在整个初中物理的电学教学中，让学生对这一问题的学习经历“感觉困惑、理性思考、自主探究、揭示真相”的过程，使他们在收获知识的同时，学到了研究物理的科学方法，真正达成“发展能力、 提高素质”的目的物理科学方法是科学素质