《基于真实情境的初中科学进阶复习研究》-理学论文，中学数理化论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于真实情境的初中科学进阶复习研究

范文

徐佳妮

[摘要]在复习中实现学生学科思维的进阶发展是很重要的。文章以电磁继电器的复习教学为例，分析在关注知识逻辑顺序的基础上，引导学生在真实情境下实现学科思维的进阶发展。

[关键词]真实情境;进阶复习; 电磁继电器

[中图分类号]? ? G633.98? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章編号]? ? 1674-6058（2021）17-0082-03

素养时代下，选拔性的中考依然存在，如何复习一直是一个重点问题。“温故知新”是复习的终极目标，为了实现这个目标，“回顾与整理”“沟通与生长”承载着独特的进阶功能。常见的教学侧重于知识的“回顾与整理”，属于“温故”;而对科学核心素养的“沟通与生长”，属于“知新”。学生被动“温故”，知不足而后能弥补，是复习课的“肌体”发育;学生自主“知新”，沟通核心概念之间的关联，直面真实问题情境，提升科学素养，是复习课的“灵魂”发育。两者的协调发展，在具体操作中存在诸多问题。对核心概念能够前后沟通，提升学生科学素养，是复习课的魂魄。如何让复习课身神共体，富有成效，是我们教师一直所追求的。现以电磁继电器的复习教学为例，探讨在复习课中如何让学生在真实情境下实现问题解决，从而促使学生在复习知识的同时实现思维的进阶发展。

一、电磁继电器复习的困惑

对于复习，学生认为：（1）复习课等于练习课，因为缺乏“自主”——复习形式以练习为主，教师怎么安排就怎么复习;（2）复习课等于无趣课，因为缺乏“思维”——复习内容以解题为主，难以养成从核心概念出发的思考习惯;（3）复习课等于低效课，因为缺乏“方法”——复习方法以熟能生巧为主，难以从重复中解脱出来。具体到电磁继电器的复习，我们分析有以下问题：

1.学生的认知困难。电磁继电器的原理比较抽象，一味地讲解式复习，容易使学生对知识学习产生疲倦感，导致复习效果不佳。

2.课堂上的困境。电磁继电器是电和磁专题复习中的内容，为了节约时间，教师常以图为载体、以语言为媒介进行讲解，很少让学生通过实际操作来体会其中的工作原理，这导致会的学生听得懂，不会的学生还是没有理解。

3.知识的逻辑顺序与学生求知欲的矛盾。为了体现严谨的知识逻辑体系，有序地呈现出知识，教师在复习时往往会依据知识本身的发展顺序和内在联系进行编排。如在电磁继电器的复习中，先复习磁场、电与磁的关系及电磁铁的优点，再复习电磁继电器。而学生更好奇生活现象或事物中所蕴含的科学知识，比方说手电筒的亮暗调节原理、红绿灯转换的原理、警报器的工作原理等。这些经常出现在身边的高科技是多么的迷人，学生多想知道其背后的秘密啊！每一个仪器的发明，都是人们在现实中遇到了问题，从而开始寻找途径去解决，这才是内驱力。而教师的复习设计往往着重于知识的逻辑，而忽略学生本身的认知需要和发展路径，这就是矛盾所在。

二、教学设计与实践过程

1.从中考试题分析教学改进。纵观近年浙江各地市的中考卷，涉及电磁继电器的电路占据了很大一部分，一些试题对于电磁继电器的考查不再局限于基本构造的简单认知，而是要求对工作原理有深入的理解与应用，特别是在真实情境中实现元件的替换。如2019年绍兴卷第13题：如图1所示，小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路，当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警，图1中气敏电阻R1的阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（）。

A.电铃应接在A和C之间

B.当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱

C.用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高

D.为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移

此题要求学生能够充分理解电磁继电器的工作原理及各部分构造的作用，为此，学生需要有一定的思维进阶的能力。因此，对于这部分内容的复习，教师不应再执着于基本的元件认知复习，应让学生学会发散思维，从真实情境中理解电磁继电器各部分构造的好处及替换或加入元件的可能性，如上题中，理解气敏电阻在控制电路所起的作用是解题的关键。

2.基于真实情境的教学设计思路。基于对考题的分析，我们在复习时可以创设生活中常见的手电筒的亮暗调节、红绿灯主导交通、警报器发出警报等真实情境，然后设问：如何实现两种不同亮度灯的瞬时转换？（过渡到红绿灯的转换设计）如何实现自动转换？（过渡到电磁继电器的使用）如何自动远程控制各种警报器？电磁继电器所在电路中的哪些部位被替代才能发出警报？这样在情境的自然衔接下，利用启发式问题链实现了学生的思维进阶。

（1）真实情境引发探究欲望

课前，让学生组装一个有两种亮度的手电筒，并画出其结构的电路图，说出亮度改变的原因。通过观察，学生很容易画出如图2的电路图，并且知道是单刀双掷开关所起的作用，通过拨动开关就可以改变亮度。在生活中有很多时候我们需要不同的亮度进行照明，此时可进一步启发学生思考：“如果这两个灯泡发光的颜色也是不一样的，比方说一个是红色，一个是绿色，你又想到了什么？这和生活中的什么很相似呢？”“红绿灯、警报器、手术室外的指示灯等”，学生很快联想到很多实例。“很好，看来这个电路可以模拟很多现象。”其实画电路图就是在建立模型，这是很重要的一种科学方法。

（2）暴露真实问题

教师提供给学生红色二极管与绿色二极管让学生模拟红绿灯（如图3），接着分析实物图的正确性，学生要判断图3中的正误是不容易的，对此教师简单复习了电路的基础知识，学生兴趣浓厚，通过动手实践，他们发现了必须手动操作才能实现红绿灯的转换。

进一步设疑：“你觉得这个电路和实际的红绿灯工作方式一样吗？”“有点不一样，红绿灯是自动切换的，不需要按开关。就算要按，也不是在路边按，而是在工作人员的办公室里按。”有学生说。此时教师顺势指出：“说得好，单刀双掷开关已经很厉害了，但是有没有更厉害的可以远距离控制的自动开关呢？”这样，学生很容易想到由电磁铁控制的自动开关可以实现这个功能。

（3）实践操作谋改进

学生在“课堂活动单”上通过画电磁继电器来实现红绿灯的转换，随后在班级交流中完善电路图，最终结果如图4。

之后，再提供给学生一个电磁继电器，让学生将其接在原来的电路中，从而感受电磁继电器的功能。在实验操作中，师生共同修正图4乙中电路连接的问题。问题解决后，当看到自己改进的产品时，学生的热情异常高涨。

此时，再一次启发：“刚才还有同学说可以模拟警报器，哪些情况需要警报器呢？”“发生水灾、火灾、台风、地震等时需要。”有学生大声说。“也就是说水位高低控制警铃响，那么水位监测的位置应该在哪里呢？”学生思考讨论后得出如图5甲的电路图，将控制电路的开关替换成水位，完成水位警报器。这时有学生恍然大悟：“那么温度警报器就是在控制电路的开关处放温度计。”大家都很兴奋，接着笔者提供烧杯、水和触头，让学生继续制作水位警报器（如图5乙）。

（4）实现思维的沟通生长

接着开展小组活动：利用电磁继电器设计各类警报器。先规划项目组，比如温控组、压控组、自然灾害预警组等。活动重点：让学生讨论思考应该替换原始电路中的哪个元件从而实现最后的报警效果。项目合作让学生更有团队意识。然后让学生来画，让学生来说。通过组与组之间的交流与评价，我们可以发现很多精彩的意外。最后全班一起总结部分知识（如表1），感受知识获得的快乐。

1.滑动变阻器

热敏电阻恒温箱、饮水机、空调、电饭煲、热水壶、温控开关等压敏电阻电梯、车位显示器、收费站的地磅秤等光敏电阻、气敏电阻路灯自动开关、气体检测电路等 2.控制电路的开关温度计火灾预警器、恒温孵化器等一长一短的金属触头水位警报器等 3.电源风力发电机台风预警器等 4.综合各类传感器温度、压强、压力、浓度等方面的 ]

3.从测量标准监测学习评价。为了能更好地落实科学核心素养培养目标，使课堂评价趋于多样化，在产品制作过程中，以师生、生生互评为主的成果性评价量表为载体，衡量学生在合作、设计、操作等方面的能力发展。例如，如图7甲为热敏电阻的[R-t]图像，图7乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为150欧，当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

（1）从图7甲中可得50 ℃时热敏电阻的阻值为 ? ? ? ? ? ? ?欧。

（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（3）若恒温箱内的温度达到100 ℃时，恒温箱的加热器是否处于工作状态？? ? ? ? ? ? ? ? 。

（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 ? ? ? ? ? ? ? ?（选填“变大”“不变”或“变小”）。

此题涉及表1中的第一类型（热敏电阻），通过检测，学生解题的准确率大幅度提高。

三、基于真实情境的复习教学反思

1.在动手操作的情境中激发求知欲望。初中科学知识，容易在生活中找到原型或者熟悉的情境，学生复习的开始已经有了一定程度的知识积累，如果以合适的方式给予激活，可以作为本节课学习的良好起点。比如在本节课中，以手电筒、红绿灯等学生熟悉的生活原型，激发学生的求知与展示欲望。

2.在思维冲突的情境中实现认知进阶。“温故”的方法有很多，在“回顾与整理”中，是按照课本知识点的顺序一个个讲下来，还是帮助学生找到串联知识点的那条线呢？从效果上来看，后者更加具有挑战性，那么找到线后，从哪里开始拎起这条线，让学生能够想拎，愿意拎，思考着去拎，并且能拎得开心呢？这就需要我们教师思考了。学生往往喜欢去解决那些看上去“我可以”的问题。那么我们就从那里开始，然后再让学生体会“原来我想得不全面”，引发思维冲突。比如在本节课中，先让学生思考“如何瞬时改变灯的亮度”，学生很快想到利用滑动变阻器来改变电流。此时教师再强调是“瞬时改变”而不是“连续改变”。这样一来，学生就能马上发现自己的问题，进而去思考什么东西可以瞬时改变电流，最后想到了“单刀双掷开关”。

“知新”，是一种“沟通与生长”，这是复习课的难点所在。“新”相对于“故”，这个“故”可能是似曾相识的学过的知識，也可能是遗忘了的知识。“新”不是没学过的知识，而是尽可能在自己已有的知识之间建立新的联系，促进新的理解。每个学生的“新”与“故”的情况都不一样，所以教师很难把握教学的高度。教师应该心中有数，了解学生的情况，才能在备课中有的放矢。将知识的提升化解为阶梯式的，让不同层级的学生都从同一层级开始，快的带动慢的，慢的在教师的帮助下紧跟，最后一起登上最高处。对于基础好的学生，可以发展其他方面的能力，比如在本节课中，我们还出示了恒温箱电路的关键部位（如图8），期待以STEM产品为载体的制作式模型，可以引导相关知识掌握得好的学生在课后能不断地发散思维并付诸实践。

3.在舍得放手的情境中突破课堂困境。这里的“放手”，主要是指两个方面：一是放开学生的手，让学生在45分钟的课堂里手脑并用，加强对知识的记忆和应用，同时在其他方面大展身手。比如在上述课例中，学生不断地改造电路，不断地制作模型，在实践中体会将科学、技术、工程、数学融合的乐趣，在产品的不断升级中，体会到发明创造的成就感。二是指放开教师的手。在知识与产品的升级过程中，教师不再是设计者和实践者，更多的是旁观者和主持者。另外还可以结合STEM理念，不断整合复习内容，以期达到让学生在学习进阶的基础上获得能力和素养的进一步发展。

[? ?参? ?考? ?文? ?献? ?]

[1]? 周建秋.促进科学探究核心概念建构的“学习进阶”[J].现代中小学教育，2016（6）：89-91.

[2]? 杨凤娟.对美国K-12学段“STEM”教育的观察与思考：从物理教学的视角阐释[J].北京教育（普教），2013（7）：21-24.

（责任编辑黄春香）

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