摘?要：物理規(guī)律教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)？以“焦耳定律”為例，討論了如何引導(dǎo)學(xué)生全身心地積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展、有意義地學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí).

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);規(guī)律教學(xué);深度學(xué)習(xí)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）21-0004?中圖分類號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：陳燕琴（1984-），女，浙江臺(tái)州人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué).

物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、想象和數(shù)學(xué)推理等相結(jié)合的產(chǎn)物，它反映了有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系，物理規(guī)律的有效教學(xué)過程是學(xué)生獲得知識(shí)、方法的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑.因此，物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí)要突出“探求”過程，即教師引導(dǎo)學(xué)生全身心地參與、積極體驗(yàn)物理規(guī)律的探究過程及其中所采用的研究方法.以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，提高解決問題的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng).物理規(guī)律深度學(xué)習(xí)?？煞譃槿鐖D1所示的四個(gè)重要環(huán)節(jié)[1].

本文以“焦耳定律”為例，討論如何在高中物理教學(xué)中開展物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí).“焦耳定律”是人教版《高中物理》選修3-1中第二章“恒定電流”的第5節(jié)內(nèi)容.通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)學(xué)生需達(dá)成以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）從電能向其他形式能的轉(zhuǎn)化理解電功與電動(dòng)率;（2）知道焦耳定律的物理意義，關(guān)注焦耳定律在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用;（3）從能量的轉(zhuǎn)化和守恒理解電功和電熱的區(qū)別，知道純電阻電路和非純電阻電路.雖然初中時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過電功、電功率、電熱、熱功率的計(jì)算表達(dá)式，但學(xué)生尚未建立電功與電熱、電功率與熱功率之間的區(qū)別和聯(lián)系，因此引導(dǎo)學(xué)生有效建構(gòu)純電阻與非純電阻是實(shí)現(xiàn)本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)、突破教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.為有效實(shí)施深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下.

課堂教學(xué)以分析“電風(fēng)扇扇葉卡住而著火”這一實(shí)際問題為主線，展開觀察、分析、猜想、實(shí)驗(yàn)、歸納等系列思維加工過程，引導(dǎo)學(xué)生全身心地參與到規(guī)律形成的思維過程中來，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).教學(xué)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)具體如圖2所示.

【任務(wù)一】?問題情境的創(chuàng)設(shè)

（1）感受電流的熱效應(yīng)

教師展現(xiàn)生活中常見的用電器圖片.

問題1：電熨斗、電爐等工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，電風(fēng)扇、電動(dòng)車等工作時(shí)會(huì)發(fā)熱嗎？

學(xué)生交流回答，得出電流的熱效應(yīng).

設(shè)計(jì)意圖：利用生活中熟悉的家用電器感受電流的熱效應(yīng)，為引入電風(fēng)扇發(fā)熱起火奠定基礎(chǔ).

（2）引入問題情境：觀看著火的電風(fēng)扇

教師播放視頻“小心電風(fēng)扇起火”.

問題1：運(yùn)轉(zhuǎn)不暢的電風(fēng)扇為什么會(huì)起火？

學(xué)生小組討論，提出一些觀點(diǎn)，但又無法得出本質(zhì)原因.

教師：要研究這個(gè)問題，需要先來了解相關(guān)的電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí).

設(shè)計(jì)意圖：引入問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣.

【任務(wù)二】?思維加工：探究風(fēng)扇起火原因

（1）理論分析

活動(dòng)1：討論電器工作時(shí)產(chǎn)生的電熱與哪些因素有關(guān)？

師生共同復(fù)習(xí)焦耳定律.

活動(dòng)2： 探究電流做功的計(jì)算表達(dá)式.

問題1：用電器產(chǎn)生的焦耳熱是由什么能轉(zhuǎn)化過來的？通過什么方式轉(zhuǎn)化的？

問題2：如何計(jì)算電流所做的功？

①教師引導(dǎo)學(xué)生從電流的形成條件，分析、理解電流做功的微觀本質(zhì);

②建立模型，從能量轉(zhuǎn)化的視角推導(dǎo)電流所做的功，得到電功和電功率的表達(dá)式.

（2）猜想與假說

問題1：扇葉被卡住或運(yùn)轉(zhuǎn)不順時(shí)電機(jī)發(fā)熱更快可能是什么原因?qū)е碌模?/p>

學(xué)生：可能是電機(jī)的熱功率變大導(dǎo)致的，流過電機(jī)的電流變大.

（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)M，定性分析

實(shí)驗(yàn)演示：觀察電風(fēng)扇卡住與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與電風(fēng)扇串聯(lián)的小電燈泡亮度變化（如圖3），驗(yàn)證學(xué)生的猜想.

問題1：為什么電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)不順時(shí)消耗的電功率會(huì)變大？

引導(dǎo)：焦耳熱是通過電流做功轉(zhuǎn)化而來，電功率與熱功率有著重要的聯(lián)系，我們不妨通過研究電功率與熱功率的關(guān)系來尋找答案.

設(shè)計(jì)意圖：建立物理模型，驗(yàn)證學(xué)生猜想，為定量探究電功率和熱功率關(guān)系奠定基礎(chǔ).

【任務(wù)三】?深入探究：實(shí)驗(yàn)探究電功率和熱功率關(guān)系

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

問題1：要實(shí)驗(yàn)研究熱功率與電功率的關(guān)系，我們需要測(cè)量哪些物理量？

問題2：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖？要用哪些實(shí)驗(yàn)儀器？

問題3：實(shí)驗(yàn)中需要注意什么？

（2）實(shí)驗(yàn)探究，定量分析

教師和學(xué)生一起探討實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的儀器，并由學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)分別測(cè)量電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)、卡住及定值電阻的電功率和熱功率.

（3）交流思辨，理論分析

歸納實(shí)驗(yàn)規(guī)律，討論規(guī)律本質(zhì).

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析深刻體驗(yàn)電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生形成認(rèn)知沖突，化解錯(cuò)誤前概念.

【任務(wù)四】?建立規(guī)律

（1）理解電功與電熱之間聯(lián)系與區(qū)別

問題1：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)同學(xué)們分析其中的原因.

教師引導(dǎo)：電功、焦耳熱、電功率、熱功率都涉及能量問題，同學(xué)們從能量角度尋找原因.

學(xué)生小組討論，從能量轉(zhuǎn)化的視角得出電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.

（2）構(gòu)建純電阻與非純電阻概念

教師引導(dǎo)學(xué)生得出純電阻與非純電阻的概念.

①電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，可等效為一個(gè)電阻，該電路稱為純電阻電路.電動(dòng)機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，W=Q，歐姆定律適用該電路.

②電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不能等效為一個(gè)電阻，該電路稱為非純電阻電路.電動(dòng)機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其它形式的能，W=Q+E其它，歐姆定律不適用于該電路.

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度理論分析電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系，有效建構(gòu)純電阻電路和非純電阻電路，促進(jìn)學(xué)生規(guī)律的建立.

【任務(wù)五】?學(xué)以致用

學(xué)以致用1：分析風(fēng)扇扇葉卡住著火的原因.

學(xué)以致用2：分析電動(dòng)車上坡電機(jī)燒壞的原因.

設(shè)計(jì)意圖：能夠獨(dú)立解決物理問題是檢驗(yàn)學(xué)生物理規(guī)律掌握情況的重要方法，也是鞏固和加深學(xué)生理解物理規(guī)律的重要環(huán)節(jié).學(xué)以致用環(huán)節(jié)起著鞏固、拓展及學(xué)習(xí)興趣激發(fā)與培養(yǎng)的作用.

【任務(wù)六】?鞏固與練習(xí)

活動(dòng)：課堂小結(jié)與鞏固練習(xí).

課堂教學(xué)以解決生活實(shí)際問題——為什么扇葉卡住時(shí)風(fēng)扇會(huì)起火為教學(xué)主線，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“生活問題分析—形成知識(shí)障礙—相關(guān)電學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)—原因猜測(cè)—定性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—定量實(shí)驗(yàn)探究—建立規(guī)律—化解問題”等一系列思維過程，以“為用而學(xué)”代替“為學(xué)而學(xué)”激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，引導(dǎo)學(xué)生全身心地積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展、有意義地學(xué)習(xí)，并通過一系列的主動(dòng)學(xué)習(xí)、信息收集、思維加工、交流合作、應(yīng)用遷移等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).使學(xué)生有效經(jīng)歷“深度學(xué)習(xí)”過程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)素養(yǎng)的有效培養(yǎng).

深度學(xué)習(xí)的開展，需重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)問題：一是為何而教？教學(xué)的最終目的是為了知識(shí)本身還是思維培養(yǎng)？勞厄曾說：“教育重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力.教育無非是一切已學(xué)過的東西都忘掉后所剩下的東西.”因此，深度學(xué)習(xí)應(yīng)將教學(xué)的重心放在學(xué)生思維能力的培養(yǎng)上，實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)向物理教育這一育人目標(biāo)轉(zhuǎn)變[2].二是何以為教？教師要思考什么樣的情境和題材能成功吸引學(xué)生全身心地參與與積極體驗(yàn)？因此，深度學(xué)習(xí)應(yīng)能從學(xué)生立場(chǎng)出發(fā)，挖掘?qū)W生感興趣的素材，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，引導(dǎo)學(xué)生“為用而學(xué)”，而非“為學(xué)而學(xué)”.三是如何實(shí)施？教師應(yīng)從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)，采用能滿足學(xué)生發(fā)展需要的教學(xué)策略和教學(xué)手段，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)個(gè)物理現(xiàn)象、物理問題，引導(dǎo)學(xué)生在積極、主動(dòng)的探知過程中掌握教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[2].在物理規(guī)律教學(xué)中實(shí)施深度教學(xué)尚處初級(jí)階段，如何有效地實(shí)施還需不斷地實(shí)踐和摸索.

參考文獻(xiàn)：

[1] 王建峰.物理規(guī)律教學(xué)中如何開展深度學(xué)習(xí)[J].物理教學(xué)探討，2019（1）：12-19.

[2] 王建峰.物理概念教學(xué)中如何開展“深度學(xué)習(xí)”[J].物理教學(xué)， 2018（5）：24-26.

（收稿日期：2019-06-21）