牛小明

摘要：隨著新課程改革不斷深入推進(jìn)，教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都發(fā)生了深刻的變化。習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出要優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)，辦好人民滿意的教育，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家。為了能更好地落實(shí)黨的教育方針，更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，本文以初中焦耳定律教學(xué)實(shí)踐為例，就教學(xué)設(shè)計(jì)中如何運(yùn)用新課程理念，如何落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力等展開探討，希望能引發(fā)大家的思考，對(duì)今后的教學(xué)有所幫助。

關(guān)鍵詞：初中物理;教學(xué)策略;焦耳定律;核心素養(yǎng);創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2019）06-0075

“以人為本”“以學(xué)生的全面發(fā)展為本”是新課程改革的出發(fā)點(diǎn)，隨著新課程改革不斷深入推進(jìn)，新課程體系不斷完善，教育理論也不斷地在實(shí)踐中更新，教育家提出了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，這也是“以學(xué)生的全面發(fā)展為本”的內(nèi)在要求，也是黨的教育方針的具體化，是落實(shí)立德樹人的根本目標(biāo)在具體教育教學(xué)實(shí)踐的方向性指導(dǎo)，核心素養(yǎng)也進(jìn)一步明確了學(xué)生應(yīng)具備的必備品格和關(guān)鍵能力，引領(lǐng)課程改革和育人模式變革，同時(shí)也深刻影響課堂教學(xué)生態(tài)。初中物理學(xué)科同樣擔(dān)負(fù)著學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)，尤其是科學(xué)精神的培養(yǎng)。學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是長(zhǎng)期過程，不可能一蹴而就，也不可能由一門學(xué)科來(lái)實(shí)現(xiàn)。它是由多門學(xué)科在長(zhǎng)期教育培養(yǎng)中逐步實(shí)現(xiàn)的，微觀上看就是要把核心素養(yǎng)培養(yǎng)具體落實(shí)到每節(jié)課和每次活動(dòng)中，因此合理確定每節(jié)課的培養(yǎng)目標(biāo)，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)策略就顯得尤為重要。教學(xué)設(shè)計(jì)是基于學(xué)情，對(duì)教材的分析和學(xué)習(xí)目標(biāo)的把握而做出的有針對(duì)性的教和學(xué)的方案。下面，筆者以人教版初中物理第十八章第四節(jié)《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計(jì)為例，在預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)情的情況下和大家一起探討如何有效落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)情分析

隨著教育信息化1.0的完成，教育信息化2.0已經(jīng)撲面而來(lái)，數(shù)字化校園建設(shè)已提上日程。筆者所在學(xué)校已完成首輪現(xiàn)代化學(xué)校建設(shè)，學(xué)校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)死角覆蓋，學(xué)生可通過移動(dòng)設(shè)備接入校園網(wǎng)絡(luò)，學(xué)校建設(shè)有校園網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，班級(jí)有自己的資源平臺(tái)和學(xué)習(xí)論壇等，已具備網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)校設(shè)有物理開放實(shí)驗(yàn)室，也組建了相關(guān)物理的社團(tuán)，有多名學(xué)生是物理社團(tuán)的成員。知識(shí)技能儲(chǔ)備方面，學(xué)生已學(xué)習(xí)了歐姆定律，用控制變量法對(duì)歐姆定律做了定量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，通過本章前三節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)電能、電功率知識(shí)已有了一定的理解。對(duì)于一些探索性問題，學(xué)生已有了探究意識(shí)，初步具備了用控制變量法研究問題的能力，知道轉(zhuǎn)化法的思路，同時(shí)也具備了一定的實(shí)驗(yàn)操作能力。心理方面，學(xué)生對(duì)很多科學(xué)問題總是有很濃的興趣，很想探究這些問題，有創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有待進(jìn)一步提高。

二、教材分析

本節(jié)課內(nèi)容主要有四部分，一是電流的熱效應(yīng);二是探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān);三是焦耳定律;四是電熱的利用和防止。電流通過導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱，學(xué)生有一定的生活體驗(yàn)，但電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱和什么因素有關(guān)？大多數(shù)學(xué)生缺乏思考。由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電能、電功率等電學(xué)知識(shí)，具有了一定的電學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，并且通過一年多的物理知識(shí)學(xué)習(xí)，也具備了一定探究能力。在這些基礎(chǔ)上再來(lái)研究電熱，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也為我們大膽設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供很好的契機(jī)。但是遺憾的是人教版教材沒有讓學(xué)生放手探究，而是提供了演示方案，引導(dǎo)學(xué)生分析理解方案，這種設(shè)計(jì)思路過于保守，因此筆者認(rèn)為教師要敢于大膽重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)確定

這節(jié)課能培養(yǎng)哪些核心素養(yǎng)要基于對(duì)教材的分析和學(xué)情的把握來(lái)確定，筆者把這節(jié)課教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)確定如下：1.能通過實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)，知道電流熱效應(yīng)與導(dǎo)體的電阻、通過導(dǎo)體的電流、通電時(shí)間的定性關(guān)系。2.通過實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)猜想、制定計(jì)劃、分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論等科學(xué)探究能力，鍛煉創(chuàng)新思維能力，進(jìn)一步學(xué)習(xí)控制變量的科學(xué)研究方法，體會(huì)轉(zhuǎn)換法的研究思想，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。3.通過學(xué)習(xí)電流熱效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例和危害防止，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際的意識(shí)，體會(huì)物理知識(shí)對(duì)生產(chǎn)、生活的重要意義。4.通過對(duì)物理學(xué)家焦耳事跡的學(xué)習(xí)，體會(huì)不懈追求的科研創(chuàng)新精神，激發(fā)熱愛科學(xué)的情感。

教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)探究電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的定性關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。

四、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)探討

1. 新課引入。設(shè)計(jì)新課引入目的是為了點(diǎn)明研究課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所以有必要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有趣的情景，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思考，為后面的探究學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)有利的條件。這節(jié)課采用電熱現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)來(lái)導(dǎo)入比較好，比如電阻絲通電點(diǎn)燃火柴，電熱鋸切割泡沫等。為了突出效果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能讓學(xué)生感到出乎意料，有震撼的效果，也可以巧妙設(shè)計(jì)懸念，創(chuàng)設(shè)一定的情景，達(dá)到意想不到的效果。比如點(diǎn)燃火柴實(shí)驗(yàn)中，可以把若干根火柴做成火炬，模擬運(yùn)動(dòng)會(huì)點(diǎn)燃火炬的場(chǎng)景，這樣不但體現(xiàn)了電熱，也把學(xué)生帶入到運(yùn)動(dòng)會(huì)的熱烈氣氛中，更能激發(fā)學(xué)生的興趣。

2. 如何引導(dǎo)學(xué)生猜想電熱和什么因素有關(guān)。通過實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課后，教師順勢(shì)給出電流熱效應(yīng)的概念，并通過頭腦風(fēng)暴找出生活中見到的電熱現(xiàn)象。教師總結(jié)這些電熱現(xiàn)象并進(jìn)行歸類，指出有些電熱有用可以利用，有些電熱對(duì)人們有害要加以防止，讓學(xué)生能辯證地看待電流的熱效應(yīng)，從而自然而然地得出不論是利用電熱還是防止電熱帶來(lái)的危害，首先要搞清電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想。我們知道，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱和導(dǎo)體的電壓沒有關(guān)系，但是學(xué)生很容易猜到電壓這個(gè)因素，要排除電壓這個(gè)因素，教師會(huì)陷入兩難境地。因?yàn)橐C明電熱和電壓無(wú)關(guān)，一般要利用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的電路來(lái)用實(shí)驗(yàn)法排除，至少要花十分鐘左右的時(shí)間，這樣會(huì)讓新課教學(xué)任務(wù)無(wú)法按時(shí)完成。所以，猜想環(huán)節(jié)一定做好引導(dǎo)，設(shè)計(jì)好引導(dǎo)問題，才能順利得出電熱和電阻，電流和通電時(shí)間有關(guān)。可以采用以下三個(gè)問題并配合圖片引導(dǎo)學(xué)生猜想：（1）電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱？（2）插線板接入用電器太多，為什么很危險(xiǎn)？（3）用同一個(gè)電熱器為什么燒開的水多用時(shí)就長(zhǎng)？這樣猜想的好處是學(xué)生的思路可控，能按照教師的預(yù)想來(lái)完成猜想，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)爭(zhēng)取寶貴的課堂時(shí)間，有利于把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)環(huán)節(jié)來(lái)展開。當(dāng)然，有學(xué)生真的猜想電壓這個(gè)因素，教師也不要刻意回避，而是告訴學(xué)生可以課后在開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究，證明電熱和電壓無(wú)關(guān)。

3. 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)探討。本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容之一就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，也是落實(shí)教學(xué)目標(biāo)2的有效途徑，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)總的方法是控制變量法。由于電熱和三個(gè)因素有關(guān)，研究起來(lái)稍顯復(fù)雜，教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論得出研究電熱和電阻關(guān)系時(shí)，選兩個(gè)阻值不同的電阻發(fā)熱多少做對(duì)比，要控制電流和通電時(shí)間相同，可采用兩電阻串聯(lián)來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)條件。要研究電熱和電流關(guān)系時(shí)，選兩個(gè)阻值相同的電阻并聯(lián)，一條支路可串聯(lián)滑動(dòng)變阻器或多串一個(gè)相同電阻來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)條件。研究電熱和時(shí)間關(guān)系時(shí)，可在上述實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察一個(gè)電阻放熱隨時(shí)間的變化來(lái)得出結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)不要求學(xué)生用量熱桶測(cè)量電阻發(fā)熱，不要求研究定量規(guī)律，所以可以給學(xué)生提供充分開放的發(fā)揮空間，用轉(zhuǎn)換的思想反映出電熱的多少。為了降低設(shè)計(jì)難度，可適當(dāng)給學(xué)生用PPT給出如下設(shè)計(jì)提示。（1）研究電熱和電阻的關(guān)系，要控制電流和通電時(shí)間相同，電阻不同，可將不同電阻串聯(lián)。（2）研究電熱和電流的關(guān)系，要控制電阻和通電時(shí)間相同，電流不同，可將相同電阻并聯(lián)。其中一條支路串聯(lián)變阻器或電阻來(lái)改變電流。（3）研究電熱和通電時(shí)間的關(guān)系，只要對(duì)某個(gè)電阻持續(xù)觀察放熱情況即可。（4）用轉(zhuǎn)換法比較放熱多少。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師師要給足時(shí)間，并密切注意學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，對(duì)有困難的小組給予提示性幫助，并在巡視過程中要收集有代表性的學(xué)生方案準(zhǔn)備點(diǎn)評(píng)。

等小組實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后，接下來(lái)教師把收集到的方案用展臺(tái)投影出來(lái)，讓小組代表給大家解釋方案和學(xué)生分享，教師給予點(diǎn)評(píng)鼓勵(lì)，師生討論可以提出改進(jìn)意見。學(xué)生的方案亮點(diǎn)一般出在轉(zhuǎn)換法比較電熱上，可以看哪個(gè)電阻先點(diǎn)燃火柴藥粉，也可以用電熱加熱空氣，比較空氣體積的膨脹，還可以電熱讓液體吸收，用液體溫度升高的度數(shù)來(lái)反映電熱的多少等。教師在點(diǎn)評(píng)時(shí)要客觀地指出方案的優(yōu)劣和改進(jìn)意見，并要求課后學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐自己的方案并改進(jìn)。

為了能較好地培養(yǎng)創(chuàng)新思維，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不做任何器材限制，具有充分的開放性，所以學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案五花八門，不可能在課堂上逐一演示，所以教師也要準(zhǔn)備自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)得出必要的結(jié)論，如果有小組方案和教師事先準(zhǔn)備的方案基本吻合，那就按照該小組方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4. 焦耳定律的應(yīng)用教學(xué)策略探討。通過前面的實(shí)驗(yàn)探究，可以順利得出焦耳定律，并給學(xué)生介紹焦耳的故事，來(lái)實(shí)現(xiàn)第三和第四個(gè)教學(xué)目標(biāo)。焦耳定律的應(yīng)用不僅僅限于利用公式計(jì)算，可以多聯(lián)系生活，能利用焦耳定律的知識(shí)理解電熱的利用和防止，比如如何防止電路起火，在家里做到科學(xué)用電。

5. 電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系教學(xué)策略探討。我們知道，電流做功的形式多樣，可以將電能轉(zhuǎn)化成各種其他能量，電流的熱效應(yīng)是電流做功的一種表現(xiàn)，只有在純電阻電路中電功才等于電熱，為了能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題，可以利用例題先用焦耳定律計(jì)算出電熱，再計(jì)算出電功進(jìn)行比較，教師順勢(shì)提出問題，電流做的功和電熱都相等嗎？從而引導(dǎo)學(xué)生討論，得出結(jié)論。這樣比教師直接講授的效果顯然要好。

6. 新型電加熱設(shè)備原理教學(xué)探討。隨著人們生活水平的不斷提高，電磁爐和微波爐已經(jīng)非常普及，這兩種加熱器比傳統(tǒng)的電加熱設(shè)備加熱效率高達(dá)10倍左右，如果不提這些新型加熱設(shè)備，顯然就會(huì)和生活脫節(jié)了。為了能密切聯(lián)系生活實(shí)際，充分體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，教師有必要作適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，顯然這節(jié)課無(wú)法對(duì)它們的原理展開探討。筆者的做法是給學(xué)生提出問題，課后通過互聯(lián)網(wǎng)資源了解，并在班級(jí)交流平臺(tái)推薦相關(guān)網(wǎng)址供學(xué)生參考。

教學(xué)進(jìn)行到這里，也就到了小結(jié)布置作業(yè)的環(huán)節(jié)，緊張愉快的學(xué)習(xí)結(jié)束了。

新課程改革讓教師由課程的執(zhí)行者變?yōu)檎n程的設(shè)計(jì)者、開發(fā)者，讓教師對(duì)學(xué)材再建構(gòu)有了理論支撐。所謂“教無(wú)定法”，不但是指不同的教師對(duì)同樣的問題采用不同的教學(xué)策略，即使是同一個(gè)教師面對(duì)不同的學(xué)生群體也會(huì)采用不同的教學(xué)策略，所以我們面對(duì)不同的教學(xué)環(huán)境和學(xué)情的狀況，都能設(shè)計(jì)出合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，這是一名優(yōu)秀教師必須具備的專業(yè)能力，希望前面的探討能拋磚引玉，給各位同仁帶來(lái)一些啟發(fā)和思考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜 麗，邢宏光.“焦耳定律”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].湖南中學(xué)物理，2019（2）.

[2] 邢紅軍.初中物理高端備課[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

（作者單位：甘肅省蘭州市第七十八中學(xué) 730020）