陳青 李建 李鴻

摘 要：本文通過體驗活動“騎車發(fā)電”引入，開展生活化的實驗探究，歸納物理規(guī)律，幫助學(xué)生形成正確的物理觀念;在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題過程中提高學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力;將物理知識聯(lián)系生活、生產(chǎn)，強化科學(xué)態(tài)度與責任的培養(yǎng).

關(guān)鍵詞：電能;電功;創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）18-0052-04

基金項目：重慶市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“核心素養(yǎng)下初中物理生活化實驗在課堂教學(xué)中的實踐研究”（項目編號：2020-08-506）;重慶市教育學(xué)會第九屆基礎(chǔ)教育課題“基于核心素養(yǎng)的初中物理個性化課程體系的建設(shè)與實踐研究”（項目編號：XH2018B2286）.

作者簡介：陳青（1992-），女，貴州貴定人，本科，中學(xué)二級教師，研究方向：初中物理教學(xué);

李建（1987-），男，安徽利導(dǎo)人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：初中物理教學(xué);

李鴻（1971-），男，重慶涪陵人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：初中物理教學(xué).

1 “標”“本”分析

“標”“本”分析是指對課程標準和物理課本的深入分析.《義務(wù)教育物理課程標準（2011年版）》對本節(jié)課的要求是“結(jié)合實例理解電功和電功率”.本節(jié)內(nèi)容選自人教版物理教材第十八章“電功率”第1節(jié)“電能 電功”.本節(jié)內(nèi)容有兩大特點：一是綜合性強，不僅要綜合運用電流、電壓、電阻以及電路的基本知識，還要結(jié)合歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律進行綜合分析;另一個特點是與生活實際聯(lián)系緊密，通過實際問題引入新課，并應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題.本節(jié)所講的電能和電功，除了具有以上兩個特點之外，更是學(xué)習(xí)電功率、焦耳定律等內(nèi)容的基礎(chǔ)，具有承上啟下的重要作用.

2 學(xué)情分析

學(xué)生已具備一定的知識基礎(chǔ)，掌握一定的學(xué)習(xí)方法.學(xué)生的觀察、實驗、思維、歸納、分析、推理等能力得到一定的發(fā)展，但大多數(shù)學(xué)生思維還是以形象思維為主，喜歡動手體驗，對直觀內(nèi)容比較感興趣，欠缺對問題的深入分析和思考，歸納總結(jié)能力較弱.鑒于此本節(jié)課契合學(xué)生的認知水平和心理特點，注重課堂教學(xué)的生活化和學(xué)生的動手體驗，讓學(xué)生在體驗、探究中建構(gòu)物理知識和物理規(guī)律.

3 教學(xué)目標

3.1 物理觀念

知道電流做功的過程就是消耗電能的過程，了解不同用電器能量的轉(zhuǎn)化.知道電能表是測量電能的儀表，了解電能表的參數(shù).結(jié)合實例理解電功，知道電功的計算公式及單位.通過學(xué)習(xí)本節(jié)課電能和電功的知識，形成正確的能量觀，并能用所學(xué)知識描述、解釋自然現(xiàn)象和實際問題.

3.2 科學(xué)思維

從物理學(xué)的角度認識電流所做的功與用電器消耗電能的關(guān)系，知道電功是消耗電能的量度，建立物理概念，結(jié)合實驗進行“質(zhì)疑創(chuàng)新”和“科學(xué)論證”.初步形成將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實際生活的意識，學(xué)會從不同的角度思考問題，提升學(xué)生的科學(xué)思維.

3.3 科學(xué)探究

利用抽水裝置，進一步認識影響電功因素，提高動手和探究能力.通過閱讀課本，提高學(xué)生的自學(xué)能力及閱讀、看圖、語言表達的能力.通過對“1度電在生產(chǎn)、生活中用途”的認識，增強節(jié)能意識.通過使用電能表測量用電器消耗電能的過程，能準確描述實驗結(jié)果和探究過程.

3.4 科學(xué)態(tài)度與責任

增強學(xué)習(xí)物理的興趣，有對科學(xué)的求知欲，尊重自然規(guī)律，善于觀察生活中的科學(xué)現(xiàn)象，敢于提出問題、解決問題、歸納方法.養(yǎng)成規(guī)范的思維習(xí)慣和嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，提升總結(jié)成功、分析失敗原因的能力;體驗戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時的喜悅.形成敢于質(zhì)疑敢于發(fā)表自己意見的品質(zhì);能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活中;成為愿意投入科學(xué)事業(yè)，敢于創(chuàng)新和實踐，熱愛祖國，有振興中華使命感的創(chuàng)新型接班人.

4 教學(xué)重、難點

重點：電能和電能的計量.

難點：對電功的理解及計算電路中電流做的功.

5 教學(xué)流程

整個教學(xué)過程如圖1所示，教學(xué)與生活緊密結(jié)合，通過騎車發(fā)電激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拋出問題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的欲望.學(xué)生實驗和演示實驗貫穿整個課堂.教師通過啟發(fā)提問、思考討論、實驗探究、歸納總結(jié)的教學(xué)方式，讓學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計實驗、歸納總結(jié)的過程，分步遞進了解電能、電功的概念.通過課堂體驗，認識電能表的發(fā)展史.通過了解生活中1度電的作用，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約用電的意識.通過復(fù)習(xí)小結(jié)，幫助學(xué)生構(gòu)建本節(jié)課知識和規(guī)律的體系.

6 教學(xué)過程

6.1 模擬生活情景，提出問題引入新課

演示實驗1：重現(xiàn)動感單車發(fā)電，點亮智慧之燈.

模擬生活中動感單車發(fā)電的場景（如圖2所示），讓學(xué)生在騎車的過程中挑戰(zhàn)點亮LED燈.讓學(xué)生在體驗、挑戰(zhàn)中思考電能的來去過程，提出問題，引出新課.

設(shè)計意圖：讓學(xué)生在體驗和挑戰(zhàn)中感知物理的神奇與魅力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，體會物理來源于生活，又應(yīng)用于生活.

6.2 層層深入，新課教學(xué)

6.2.1 電能

學(xué)生活動1：讓玩具動起來.

如圖3所示為這一環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計，以小組為單位，每個同學(xué)拿到一個玩具（如圖4所示），想辦法讓玩具工作，思考玩具工作過程中的能量轉(zhuǎn)化.

小組交流討論，展示并匯報各個用電器在工作過程中電能的轉(zhuǎn)化.

通過學(xué)生展示和交流，分析歸納得到電能是從其他形式能轉(zhuǎn)化而來，最終又應(yīng)用到各種用電器上轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

進一步提問：家里哪些用電器會消耗電能，這些電能從何而來？引導(dǎo)學(xué)生思考家用電器消耗電能的來源，即從各個發(fā)電廠輸送而來.

學(xué)以致用：解釋引入實驗騎車發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)換.

引導(dǎo)學(xué)生用剛剛所學(xué)電能轉(zhuǎn)化知識分析“騎車發(fā)電”中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律，并思考能量是如何轉(zhuǎn)化.同時引導(dǎo)學(xué)生對比分析，機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程和電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，進而引出電功的概念.

設(shè)計意圖：一是為了引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識分析解決問題;二是呼應(yīng)新課引入，揭秘引入時的問題;三是在分析問題過程中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，通過類比機械功引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)電功的概念，起到銜接過渡的作用.

6.2.2 電功

“電功”部分的教學(xué)設(shè)計思路如圖5所示.教師首先通過講授法，讓學(xué)生知道電功的定義、物理符號及國際單位.知道電功是消耗電能的量度.

演示實驗2：利用抽水機抽水.

教師介紹抽水裝置并演示（如圖6所示），讓學(xué)生通過觀察，認識到抽水量的多少可以反映電功的多少.并提出問題“電功的大小與哪些因素有關(guān)？”

學(xué)生活動2：小組合作，利用抽水裝置抽水，探究影響電功大小的因素.

小組分工合作：將滑動變阻器分別置于最大阻值處和某一位置處，完成兩次抽水，時間為20s，記錄電壓表、電流表的示數(shù)，以及抽水的水量.

交流討論：結(jié)合表1中數(shù)據(jù)，小組交流討論：在兩次抽水過程中，時間相同，抽水量如何變化？對應(yīng)的電壓表、電流表示數(shù)如何變化？這說明電功大小與什么因素有關(guān)？

分析歸納：電功大小與電壓、電流、時間有關(guān).

進一步思考：電功大小與電壓、電流、時間存在什么定量關(guān)系呢？采用什么樣的實驗方法驗證它們之間的關(guān)系？

進一步引導(dǎo)，設(shè)計探究方案：

采用控制變量法探究W與U、I、t的關(guān)系.

演示實驗3：探究W與U的關(guān)系.

利用如圖7所示實驗裝置，探究W與U的關(guān)系.將兩個規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)，用數(shù)字交流電壓表測出電壓，用燈泡在相同時間內(nèi)的亮暗程度反映電流做功的多少，從而對比分析電功和電壓之間的關(guān)系.教師首先介紹串聯(lián)實驗裝置，使學(xué)生認識到：通過燈泡的亮度反映電功的多少.引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，對比分析，得出結(jié)論.

現(xiàn)象：閉合開關(guān)，兩燈發(fā)光程度不一樣，兩燈的電壓不一樣.

結(jié)論：當電流和時間一定時，燈泡兩端的電壓越大，消耗的電能就越多，電功越大.

演示實驗4：探究W與I的關(guān)系.

對于W與I的關(guān)系可用圖8所示演示教具探究.教師介紹并聯(lián)實驗裝置后引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，分析得出結(jié)論.

現(xiàn)象：閉合開關(guān)，兩燈發(fā)光程度不一樣，通過兩燈的電流不一樣.

結(jié)論：當電壓和時間一定時，電流越大，消耗的電能就越多，電功越大.

教師引導(dǎo)學(xué)生綜合分析實驗現(xiàn)象，得出W與U、I、t之間的關(guān)系，結(jié)合物理學(xué)家的多年探索、研究，得出電功的計算公式：W=UIt.

學(xué)以致用：

一個節(jié)能燈的兩端加220V電壓時，通過的電流是0.5A，在這種情況下通電100s時，消耗的電能是多少焦？

學(xué)生活動：結(jié)合學(xué)案，動手計算節(jié)能燈消耗的電能.

設(shè)計意圖：電功是本節(jié)課教學(xué)的重點和難點，學(xué)生在參與抽水的過程中，體驗走向探究，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，增強解釋、交流、分析能力，促進科學(xué)探究能力的發(fā)展.

6.2.3 電能的計算

“電能的計量”教學(xué)設(shè)計思路如圖9所示.首先引導(dǎo)學(xué)生會讀電能表，并能計算電能表在一個月內(nèi)消耗的電能.

演示實驗5：利用電能表測量用電器消耗的電能.

實驗現(xiàn)象：用電能表測量吹風(fēng)機10s消耗的電能，發(fā)現(xiàn)示數(shù)無變化.

追問思考：如何計算短時間內(nèi)消耗的電能？

學(xué)生活動3：學(xué)生自主學(xué)習(xí)，認識電能表的參數(shù).

學(xué)生通過閱讀教材，教師播放電能表表盤轉(zhuǎn)動的視頻幫助學(xué)生認識“600 revs/（kW · h）”的含義.

學(xué)生活動4：利用電能表、秒表測量電吹風(fēng)或燒水壺在20s內(nèi)消耗的電能.

要求：小組分工合作，用電子式電能表測量吹風(fēng)機或熱水壺工作20s消耗的電能.

并將數(shù)據(jù)記錄到下列的表2中.

觀看視頻了解1度電在生活中的作用，并從節(jié)能環(huán)保的角度思考如何節(jié)約用電.

介紹為了強化居民的節(jié)能意識，設(shè)定階梯電價收費和峰平谷收費的原因.

設(shè)計意圖：讓學(xué)生親身體驗測量用電器消耗電能的過程，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和團隊協(xié)作能力.讓學(xué)生通過視頻了解一度電的作用，并從中思考生活中可以從哪些方面節(jié)約用電，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識，培育學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度與價值觀.

6.3 課堂小結(jié)，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

教師采用提問方式小結(jié)，并針對學(xué)生回答進行點評，師生共同建構(gòu)本節(jié)課知識網(wǎng)絡(luò)（如圖13所示）.加深學(xué)生對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的記憶和印象，在課堂結(jié)束時用一首打油詩進行課堂的提煉和升華.

電功電能電功實現(xiàn)能轉(zhuǎn)換，

電表計量定規(guī)范.

電能應(yīng)用生活中，

節(jié)約能源記心間.

設(shè)計意圖：通過課堂小結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生自我歸納整理，提煉網(wǎng)絡(luò)，一方面加深記憶，促進理解;另一方面提煉升華，培育科學(xué)態(tài)度與責任.

7 教學(xué)反思

本節(jié)課“電能 電功”整個課堂設(shè)計貼近生活，以發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—實驗探究—歸納總結(jié)為主線引導(dǎo)學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)新知.學(xué)生通過學(xué)習(xí)本節(jié)課不僅了解到電能、電功的知識，形成正確的物理觀念，也能夠養(yǎng)成在生活中發(fā)現(xiàn)問題、探究解決問題的習(xí)慣，發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，運用生活化素材，拉近物理與生活的距離，促進學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度和責任.

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（收稿日期：2021-04-21）