面对“执着型”学生——记《电功》探究式教学的一次突破

张慧

（江苏省南通市第三中学，226000）

“电功”是初中物理探究式教学中较难驾驭的内容，难就难在要探究的因素多，尤其是有个“电阻”的因素在里面作梗——电功的公式W＝UIt中并没有电阻R，但学生总是无一例外地提出电阻是影响电功的因素，而教师不敢轻易地否定它，既怕违背探究式教学原则，更怕犯科学性错误。于是乎，有的教师便耍起了“小聪明”：

【场景1】

师电阻的大小与电流有关系吗？

生电阻的有无与电流无关，而与长度、横截面积、材料有关。

师同学们，我们的用电器是已经制作好了的，你们说，它的电阻会变化吗？

生不会。

师那么在探究影响电功的因素时，是不是可以不考虑用电器的电阻呢？

生可以。

……

【场景2】

师同学们，你们开动脑筋猜想，提出了影响电流做功的因素有电压、电流、电阻、时间，这很好。由于时间的关系，我们今天用控制变量法探究电流与电功的关系、电压与电功的关系。至于电阻与电功的关系，作为同学们课后探究性学习的作业，好不好！

生好！

……

这样,就成功地绕开了电阻。这两招屡试不爽。

可是有一次，我正想回避掉电阻时，几个好问的“执着型”学生却揪着不放：“老师，为什么不让探究电阻对电功的影响，不是可以用控制变量法一一排除吗？”“现在许多用电器的电阻是可变可控的，如亮度变化的台灯……”毫无准备的我，尴尬万分……

痛定思痛，我认真地备课，积极地实践，终于攻克了“电功”这个堡垒。课堂上，精彩纷呈、高潮迭起：

一、发现问题

首先演示：打开开关电灯亮，用电池连接小灯泡亮，给小电水壶通电一段时间后水沸腾……

接着介绍：这些都是电流做功的结果。然后提问：电流做功的多少可能与哪些因素有关呢？

学生小组讨论后汇报，我同步

在黑板上记录：共有电压、电流、电阻、时间4个因素。

二、提出猜想

我让学生展开猜想：上述因素与电功是什么关系？

给足时间讨论后，各小组汇报，我同步将各种猜想整理于黑板上，共有如下10种：

（1）同等时间、同样电流，电压高则电功多。

（2）同等时间、同样电流，电阻大则电功多。

（3）同等时间、同样电压，电流大则电功多。

（4）同等时间、同样电压，电阻大则电功多（亦有学生说电阻大则电功少，但人数少）。

（5）同等时间、同样电流、同样电压，电阻大则电功多。

（6）同等时间、同样电流、同一电阻，电压高则电功多。

（7）同等时间、同样电压、同一电阻，电流大则电功多。

（8）同一电阻、同样电压、同样电流，时间长则电功多。

（9）同等时间、同一电阻，电压高则电功多。

（10）同等时间、同一电阻，电流大则电功多。

我未置可否，没有急于纠正学生提出的“荒谬”猜想，而让学生在其后的活动中自我纠正，同时教导学生互相尊重——因为这时已有学生对一些猜想表现出不屑一顾的神情，或跃跃欲试想批驳。我可不能让他们抢先“发作”，因为，对这些猜想，我早设计了专门的处理程序。

三、评估猜想

在全班范围内，由各小组派代表对10个猜想进行评价。短暂的“争鸣”后，第5～7个猜想很快被淘汰，理由是：根据欧姆定律，电压、电流、电阻三位一体，其中两者一旦确定，则第三者也就确定，不会再变化，所以这3个猜想是伪猜想。而第8个猜想是不言自明的，第9、10个猜想实为同一种猜想。此时，黑板上只留下了第1～4个猜想和第9个猜想。

在评估猜想的过程中，学生的发言对其他学生的正面影响大大超越了教师的直接讲解，这是由于角色转换使学生的专注力

得以提升的缘故。

四、实验设计

我提供多节电池、一个电压表、一个电流表、不同规格的小灯泡等器材，让学生设计能验证猜想的电路。

学生在小组内畅所欲言、商讨争论，很快达成

如下共识：采用串联电路，可让用于比较的小灯泡电流相同，对串联的小灯泡分别测量电压和观测亮度，就可以验证第1个猜想；采用并联电路，则各个支路电压相同，对不同支路上的小灯泡测量电流和观测亮度，就可以验证第3个猜想（这与苏科版初中物理九年级下册提供的实验设计是完全一致的）。

此后,学生对验证第2个猜想的实验设计相当有创意：用3个规格相同的小灯泡串联，以保证电流一样——前两个“合并”，就成为大电阻的用电器（图1中的虚线框）；后一个就是小电阻的用电器。很显然，在这种情况下，电功与电阻成正比，既不需要电压表，也不需要电流表，甚至不必做实验，就能得出可靠的结论。

同样，学生认为：这种方法也可用于对第4个猜想的验证：如图2，观察两个支路上灯的亮度。

我不失时机地对学生表示自己的钦佩和欣赏。

学生设计的第9个猜想的验证方案最简单：分别用2节电池和1节电池对小灯泡供电，观察亮度。对此，有学生说不必操作，这也是不言自明的事情。我还是保持了沉默，未作裁决。

很显然，上述5个实验方案的设计，既满足了学生的求知欲望，更激发了学生的学习潜能，这对学生的实践能力和探究能力的培养

大有裨益。

五、实验探究

各个小组按照讨论得到的实验设计，动手操作，验证评估通过的猜想。其间，我加强巡视，观察各个小组的协作程度，并实时指导实验操作。全班基本完成实验探究后，小组汇报，师生共同把结果整理在黑板上：

（1）电流相同时，电压高则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第1个猜想成立。

（2）电流相同时，电阻大则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第2个猜想成立。

（3）电压相同时，电流大则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第3个猜想成立。

（4）电压相同时，电阻小则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第4个猜想不成立(实验现象与猜想相反——原先大多数学生以为2个灯泡一定比1个灯泡亮，现实证明他们错了)。

（5）电阻不变时，电压高则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第9个猜想成立。

在此基础上，我首先引导学生比较第1、2个猜想，学生恍然大悟：这原是一回事，电流相同时，电阻大的用电器分得的电压多（即电压值高）。继续引导学生比较第3、4个猜想，学生发现这两者也是一回事——电压相同时，电阻小的用电器通过的电流大。经过分析、比较，学生明白了其中的原因。

我对学生在探究活动中的良好表现和取得的成绩大大表扬了一番。

至此，一切水到渠成，我宣读了结论：进一步的研究表明，如果将通过用电器的电流记作I，加在用电器两端的电压记作U，通电时间为ｔ，电流对用电器所做的功记作W，则W＝UIt。

这个公式与5个猜想的实验结果相容，我和学生都很满意。

六、波澜再起

有了公式W＝UIt，接着就是学以致用，让学生做些练习。

忽然，有学生举手说：“第2个猜想的表达式能不能直接用W=I2Rt？因为U=IR，所以W＝UIt=I2Rt。”这又一次刺激起了学生的探究欲望——学生在初中物理中第一次接触到带平方的公式，显得比较兴奋。

这时，学生的思维异常活跃起来。有学生提出：能不能说电阻不变，电功与电流的平方成正比？也有学生提出：在电阻不变的情况下，电功与电压的平方成正比，能这样说吗？

我非常肯定地告诉他们：能！学生第一次接触到3个可以连等、可以互换的公式，而且他们的探究成果就体现在公式里，怎能不兴奋？

就在师生享受探究成功的欢乐时，有学生扔出一枚“重磅炸弹”，引发了轩然大波。他提出的问题是：虽然知道了电功的公式W＝UIt，但它只是关于电功的计算式，没有回答“影响电流做功的因素是什么”的问题。

这大大出乎我的预料（当然更出乎其他学生的意料），教材上也就约定俗成地认为，电压、电流和时间是影响电功的因素。

接着，他这样陈述：影响电流做功多少的因素是电压与电阻（及时间），电压加在电阻上才有电流，有了电流才能对用电器做功，时间长则做功多。公式没能回答这个问题，要将公式写成

才是回答了这个问题。

沉默思索片刻后，我请他再复述一遍。

这次，他说得更加明白了：电压是外因，电阻是内因，两者结合才有电流，有电流就有电功，所以说电压、电阻和时间才是影响电流做功的因素。

我除了佩服，还能有什么呢？真所谓“青出于蓝而胜于蓝”。至于公式W＝UIt的更广泛、更深刻的意义，又何必现在就告之呢？等他们学习了电动机后，自然就明白了。

而探究式教学的魅力，不正在于此吗？

需要说明的是，此次探究式教学，需要2节课（借用1节活动课）——表面上多用了时间，实际上不然，因为电流热效应的探究过程也在其中了。

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