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1、剖析方法本質(zhì) 促進深度學習 孫慶成 摘要：通過對物理思維方法的剖析，使學生經(jīng)歷猜想、模仿、質(zhì)疑、推理、評價、遷移等思維活動過程，真正理解物理思維方法，從而實現(xiàn)深度學習。實踐說明這是一種較為有效的教學方法。 關(guān)鍵詞：思維;深度學習;等效替代法 中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1003-6148〔2021〕10-0005-3 義務(wù)教育物理課程指出，應(yīng)注意讓學生經(jīng)歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題和解決問題的能力。因此，在課堂教學中要注重物理思維能力的培養(yǎng)，促進學生的深度學習。在日常教學過程中，常常由于對物理思維方法剖析不到位

2、，導(dǎo)致學生理解不深刻，知其然而不知其所以然，出現(xiàn)“似懂非懂〞“一變就錯〞的情況?，F(xiàn)以一道初三電學“等效替代法〞測電阻的典型題為例，談一談如何運用物理思維方法，促進學生深度學習。 例如圖1，電源電壓恒定。當單刀雙擲開關(guān)S接a時，電流表的示數(shù)為0.3A;當S接b時，調(diào)節(jié)電阻箱R2的旋盤，直到電流表示數(shù)又為0.3A為止，讀取電阻箱的電阻值為60Ω。由此可知，R1的阻值為_____Ω。 對初中生而言，電路中電流與電阻、電壓三者的關(guān)系比較抽象，難以理解。對復(fù)雜一些的電路那么更難。 這道題筆者希望采用“等效替代法〞，先通過對“曹沖稱象〞問題解決的物理過程進行分析，幫助學生掌握分析這類電路問題的方法。

3、在例題教學之前，首先請一位同學介紹故事大意：曹沖建議先把大象牽到船上，在船舷外水面處做好標記，再把船上的大象換成石頭，當水面到達標記處時，停止加石頭。此時稱出石頭的重〔質(zhì)量〕就等于大象的重〔質(zhì)量〕。 問：為什么石頭的質(zhì)量就等于大象的質(zhì)量？ 學生：因為兩次是等效的〔水面位置相同〕。 問：為什么兩次效果相同，質(zhì)量就一定相同呢？ 學生：…… 問：如果兩次船不一樣，行不行？ 學生：不行 問：為什么不行？ 學生：…… 通過一連串層層遞進的提問，讓學生站到了“等效替代法〞核心思想面前。學生原本對“等效替代法〞的認識只是停留在外表現(xiàn)象上，并沒有真正理解這種物理思維方法的本質(zhì)。接下來，師生共

4、同推導(dǎo)： 因為漂浮時浮力等于重力，所以第一次是〔G+G〕=ρVg，第二次是〔G+G〕=ρVg。兩次的V相同，兩次的浮力、總重力相同，所以石頭和大象的重力相等。從兩次的表達式可以看出，船體必須相同。 通過推導(dǎo)過程可以看出，“等效替代法〞不僅僅是外表上要求效果相同，同時也需要控制一些相關(guān)條件。通過剖析“曹沖稱象〞故事背后的物理本質(zhì)，學生才能深刻理解“等效替代法〞。 接下來，回到例題上，讓學生思考：此題中哪個元件可以看作是“船〞？哪個元件可以看作是“大象〞？哪個元件可以看作是“石頭〞？前后兩次什么樣的“效果〞要相等？ 學生經(jīng)過一番思考和討論，可以得出：“R0〞相當于“船〞，“R1〞相當于“大

5、象〞，“R2〞相當于“石頭〞，前后兩次的電流要相等。 此時，進一步追問：這種“等效替代法〞測電阻的物理本質(zhì)是什么？ 學生在經(jīng)歷“曹沖稱象〞本質(zhì)的推導(dǎo)過程后，已經(jīng)有了初步的推理經(jīng)驗和能力，可以得到：第一次是I=，第二次是I=，由于U、I、R0都相等，所以R=R。也可以寫成： U=I〔R+R〕和U=I〔R+R2〕，得到R=R。 如果例題教學到此結(jié)束，看似已經(jīng)解決了問題，其實學生還是在模仿“曹沖稱象〞運用“等效替代法〞，對這種物理方法的本質(zhì)并不一定真正理解和掌握。因此，筆者又設(shè)計了幾個問題： 1.如果只有電壓表沒有電流表，怎樣才能利用其余器材完成測量任務(wù)？請畫出電路圖。 引導(dǎo)學生分析：例

6、題中的電流表是表示R和R串聯(lián)后的一種效果，同樣電壓表可以表示另一種效果，所以只要把電壓表并聯(lián)在R的兩端即可〔與R1并聯(lián)也行〕。 其本質(zhì)可以推導(dǎo)如下： 第一次U0=R，第二次U0=R，得到R2=R1。 2.電阻R0的作用是什么？沒有它行不行？如果將它換成滑動變阻器行不行？ 引導(dǎo)學生分析：例題中的R0是一個保護電阻，起到限流作用。如果電源電壓在平安范圍內(nèi)，可以省去，但是只能用電流表就不能改成電壓表了;如果換成滑動變阻器是可以的，但是前后兩次必須保持阻值相同。 3.如果將電阻R0換成滑動變阻器Rp之后，進行第2步操作時，不小心將滑片移動少許，那么測量結(jié)果與R1相比是否發(fā)生改變？ 引導(dǎo)學生

7、分析：第一次U=0.3A〔Rp+R1〕，第二次U=0.3A〔Rpˊ+R2〕，當Rp發(fā)生變化時，R2≠R1。假設(shè)Rpˊ大于Rp，那么R2R1。此問進一步引導(dǎo)學生思考在運用“等效替代法〞時，必須控制其他相關(guān)的條件，不能簡單看效果是否相等。 在上述一系列層層遞進的學習過程中，學生經(jīng)歷了猜想、模仿、質(zhì)疑、推理、評價等思維活動過程，一步步逼近“等效替代法〞的思維本質(zhì)。最后，要判斷學生是否真正實現(xiàn)了深度學習，需要設(shè)計相關(guān)問題加以檢驗。 問題1：小清設(shè)計的測量某待測電阻Rx阻值的電路如圖2所示。 ①他的測量步驟如下： 第1步：將Rx接在電路中A、B兩點間，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P至適當位置

8、，此時電壓表的示數(shù)為2V;斷開開關(guān)S，移走Rx。 第2步：再將電阻箱R接在A、B兩點間，閉合開關(guān)S，保持滑動變阻器滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)仍為2V，此時電阻箱接入電路中的阻值R=48Ω;那么測得Rx的阻值為Ω。 ②假設(shè)在第2步中，無意中將滑動變阻器的滑片P移動了少許，最終測得Rx的阻值為52Ω，那么說明滑片P向〔左/右〕移，使滑動變阻器接入電路的阻值改變了Ω。 問題1的設(shè)計意圖：〔1〕對例題進行變式復(fù)習，可以檢驗學生對“等效替代法〞及串聯(lián)分壓公式的掌握情況?！?〕通過對測量結(jié)果的分析，倒推實驗中出現(xiàn)的失誤，更具有真實性，更有現(xiàn)實意義，使學生對“等效替代法〞中需控制的條件有更

9、深刻的認識。 問題2：在“測物體質(zhì)量〞的實驗中，小明在調(diào)節(jié)天平時發(fā)現(xiàn)僅調(diào)節(jié)平衡螺母無法使天平平衡，受“曹沖稱象〞思路的啟發(fā)，他〔下轉(zhuǎn)第8頁〕〔上接第6頁〕找來了一些細沙，利用“等效替代〞的方法，用這架天平仍然測出了金屬塊的質(zhì)量。請將他主要實驗步驟中的空白填齊。 〔1〕將銅塊放入右盤，在左盤放入細沙，并調(diào)節(jié)細沙量，直到為止; 〔2〕取出盤中的〔金屬塊/細沙〕，在該盤中加減砝碼，移動游碼使天平平衡; 〔3〕當盤中所加砝碼和游碼位置如圖3所示時天平平衡，那么該金屬塊的質(zhì)量為g。 本例題的教學不僅僅是為了解決“等效替代法〞測電阻的問題，而是為了讓學生更深刻地理解“等效替代法〞這種物理思維方法。因此，教學是從分析“曹沖稱象〞的浮力本質(zhì)開始，引申到“測電阻〞，再遷移到“測物體質(zhì)量〞，使學生能夠運用“等效替代法〞的思維方法解決更多類似的問題，使學生認識到“等效替代法〞在日常生活、生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用價值，從而增強學生學以致用的意識，真正實現(xiàn)深度學習。 參考文獻： 【1】毛海玲.例談巧用小故事講評“等效替代法〞測電阻[J].物理教學探討，2021，30〔6〕：24-25.