展现思维过程 激活思维活动
——基于2018年南京市中考第26题的思考

张兴安

(南京信息工程大学附属中学,江苏 南京 210044)

案例.(2018年南京市中考物理第26题)两只铭牌模糊的小灯泡L1、L2,仅能看清分别标有“0.3A”和“0.5A”字样．

(1) 图1(甲)是小明测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图.

① 图中有一根线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正.

图1

② 闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于________(选填“A”或“B”)端.

③ 闭合开关,电流表示数为0.1A,移动滑片P,通过观察________表的示数来判断小灯泡是否正常发光,小灯泡正常发光时,电压表的示数如图1(乙)所示,则小灯泡L1的额定功率为________W．

(2) 小华利用图1(丙)所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率,请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这3个元件的符号,使电路完整,实验操作方便．

标准答案: (1) ① 如图2(甲); ② B;③ 电流0.75; (2) 如图2(乙)所示．

图2

1 基于思维过程的解题逻辑构架

图3

2 解题思维障碍的原因及教学对策

2.1 关注实验结果,轻视思维过程

在“测量小灯泡电功率”的实验的教学中,有些教师为了便于学生尽快准确地得出实验结果,发给学生的导学案上都是罗列的现成的实验操作步骤,学生只需要“按方抓药”,不需要进行独立思考诸如“需要测量哪些量”以及“如何测量这些量”等问题．导致学生在面对第(1)问时或许还能依葫芦画瓢勉强完成,一旦遇到像第(2)问这样的试题,就不知道该如何进行思考．

策略:教师应启发学生自主依据实验目的和原理思考如何选择器材、制定方案;让学生明白为了达成实验目的,需要选择哪些器材,需要测量哪些物理量以及怎样测量这些物理量……．在“测量小灯泡电功率”的实验教学中,应多让学生思考诸如:“① 测量小灯泡的额定功率,可以依据什么原理公式； ② 依据选择的原理公式,你准备选择什么器材； ③ 为了测量小灯泡的额定功率,你准备怎么操作?”等有利于激发学生思考的问题．

2.2 关注思维的点，轻视思维的面

案例题型在平时教学中的应用其实并未少见,然而教师往往会让学生口头说,很少去让学生动手做,习题教学通常是学生练和教师讲,因而学生只是记住了对应试题的答案,一旦试题情境稍作变化,学生的思维欠缺与弱点就会暴露出来,中考命题就是抓住了这个教学弱点．针对这种现象需要进行改进的教学策略包括以下几点.

(1) 通过梯度变化练习训练思维的层次化.

在学生刚刚完成“测量小灯泡电功率”的实验不久,学生对整个实验的思维过程尚未完全内化之际,不能盲目用类似于案例第(2)问的题目给学生进行训练．在给学生布置习题时应遵循循序渐进、由浅入深的原则．

图4

例1.小明利用教师提供的器材,组装了如图4所示的电路,他利用该电路测量图中小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电压为U额,R0为阻值已知的定值电阻．具体步骤如下:① 闭合开关S1,将开关S2接至触点2;② 调节滑动变阻器滑片,直到电压表示数等于U额为止;③ 将开关由触点2处调至触点1处,电压表示数变为U．请写出小灯泡额定功率的表达式．

分析:本题将每一步操作通过文字告诉了学生,要求学生写出小灯泡额定功率的表达式,在这个过程中,学生需要从题目中找到已知灯泡的额定电压,根据原理公式P额=U额I额判断出还需要找出灯泡的额定电流,并通过题中第③步的实验操作及测量结果得出其额定电流的表达式,最后得出结果．教师在讲解着这种习题时,要求学生依据实验原理思考为了测出小灯泡的额定功率已经知道了什么条件,还需要得出什么条件以及题中每一步实验操作的目的是什么;要让学生明白每一步操作测出的物理量都是要围绕实验原理公式中的物理量而进行的．当学生逐步适应了这类试题后,就可以给学生尝试类似于例2的题型．

例2.小明利用教师提供的器材,组装了如图4所示的电路,他利用该电路测量图中小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电压为U额,R0为阻值已知的定值电阻．具体步骤如下:① 闭合开关S1,将开关S2接至触点________(选填“1”或“2”);② 调节滑动变阻器滑片,直到________________;③ 再将____________,此时,电压表示数变为U．请写出小灯泡额定功率的表达式为________．

分析:可以看出,例2仅仅是将例1中的每一步实验操作改为填空题的形式．但是,这种要求已经开始高于例1了,它要求学生结合题目的器材和条件自行确定实验原理公式,并且结合题意认清每一步的操作是为了得到实验原理公式中的哪一个物理量,以及应当怎样进行操作,这样才能填写出每一步的操作和额定功率的表达式．在此基础上,随着学生的能力和对知识掌握的逐渐加强,最后就可以让学生面对案例第(2)问这类的题型了．

(2) 通过变式化习题训练思维的多样化.

很多教师在讲解习题时,往往题目讲完就结束了,而没有相应跟进的变式训练,导致学生对刚刚学习的思维方法不能有效的内化．而要学生能够尽可能通过较少的题量掌握某一类题目的解题思维方法就需要教师及时跟进相应的变式训练．教师在讲解完习题,并完成了解题思路归纳之后对原题的条件、背景进行相应的改变,让学生在不同的条件或题目情境下尝试运用原题中的思路方法,以便于更好地将其掌握．比如在案例第(2)问基础上改编为例3、例4．

例3.小灯泡L2上标有“2.5 V”的字样,小华利用图1丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率,请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这3个元件的符号,使电路完整,实验操作方便,并简述实验操作步骤和L2的额定功率表达式．

例4.在案例的第(2)问中,将原题的电压表更换为电流表,将图1丙电路更换为图5的电路,增加一个开关S2,其他条件不变．要求学生在图5虚线框中填上相应的电路原件,应用该电路测量L2的额定功率,并简述操作步骤和额定功率的表达式．

分析:该题已经知道L2的额定电流I额=0.5 A,如果以P额=U额I额作为实验原理公式还需要得到U额,由于R的阻值已知,若将R与L2并联,并且测出当L2正常工作时通过R的电流,就可以计算出此时R两端的电压,即L2的额定电压U额．因此,经过尝试可以得出图6的连接方式．先断开S1,闭合S、S2,调节滑动变阻器,直到电流表的示数等于I额;再闭合S、S1,断开S2,此时电流表的示数为I=IR+I额,U额=UR=IRR=(I-I额)R,则P额=(I-I额)RI额．

图5 图6

例5．将案例第(2)问中的定值电阻R更换成一个电阻箱,图1丙更换为图7所示的电路,“L2的额定电流为0.5 A”改为“L2的额定电压U额=2.5 V”．要求学生在图7中填入电压表、L2、电阻箱这3个元件符号,应用该电路测量L2的额定功率,并简述操作步骤和额定功率的表达式．

图7 图8

从这几个变式例题来看,虽然操作步骤、实验原理、实验电路和器材均有所不同,但是,在分析过程中都按照思维过程的逻辑构架来实现的．让学生经历了这几样变式练习之后,更有利于将这一思维过程进行内化,同时也有利于培养学生思维的灵活性．

综上所述,在教学实践过程中,不能只是就中考问题的解决来进行相关的教学,而应当在教学过程关注思维过程,通过教学设计与教学实施来激活学生的思维活动,从而提升学生的思维水平和能力．