周维+蒋晓霞
摘要：为体现课堂教学中学生的主体地位以及教师的主导性作用，本文以“欧姆定律”为例，以师生活动为主线进行教学设计，设计了三个活动项目，试图通过活动引发学生的认知冲突，从而使学生在原有认知结构的基础上进行有意义的建构。
关键词：欧姆定律；活动；认知冲突；知识建构
课堂教学要体现学生的主体地位，使学生由过去的听众变为演员，积极主动地进行自主、合作、探究，从而真正成为课堂的主人。教师则由过去的演员转变为导演，在课堂上以组织者、引导者、合作者、帮助者的身份参与到学生动态信息交流中。为了使教师的“导”和学生的“演”很好地结合起来，课堂中设计一系列有效的教学活动就显得尤为重要。本文就“欧姆定律”这一节谈一谈基于活动的教学设计。
活动一：根据初中所学知识，以小组为单位设计一个测量电阻的电路图。
设计意图：教材（人教社3-1）中关于“欧姆定律”一节，一开始就用滑变的分压接法来研究导体的电流-电压关系，文中虽然注明“其原理将在以后讨论，在此暂不涉及”，但是对学生而言，这种障碍会干扰他们的正常学习。因为学生头脑中只有初中的基础，他们习惯上是把滑变串联在电路中，也就是限流接法。所以，本人认为，如果直接按照课本的方法来进行探究的话，可能会增加学习的难度。为此，我设计了活动一，直接让学生用学过的方法自主设计一个测量导体电阻的电路图。这样做的目的是让学生回顾初中所学的方法，包括基本电路的连接，电流表、电压表的使用，滑变的连接和使用。这样可以让学生通过复习的方法，在学习新知识以前认识到自己原有的认知以便进一步建构新的知识体系。
活动成果展示：各小组展示自己设计的电路图。大多数小组的电路如图1所示，都能把电流表串联、电压表并联在电路中，但没有想到要用滑动变阻器来改变电流、电压。还有不少小组设计的电路图中没有考虑电键，个别小组用了滑动变阻器，但是他们的滑变都是按限流方法来连接的（如图2）。
活动反馈：学生对电流表串联、电压表并联的使用方法印象非常深刻，但对电路的基本构造（电源、开关等）和滑变在电路中的调节作用不太熟悉。
活动二：小组讨论，当记录下多组电流（I）、电压（U）值后，可以用哪些方法测出导体的电阻（R）？
设计意图：这个活动的设计是为了让学生从方法上回顾电阻的定义过程，可以用比值法或图象法得到电阻值。
成果交流：小组讨论后，各小组选一名代表进行组间交流。
活动反馈：学生组间交流的结果和教师预设的情况有一些出入。其中用比值法定义电阻是大家比较熟悉的，但是对图象法就不太熟悉了，这也解释了活动一中为什么大多数学生想不到用滑动变阻器的道理。尤其是图象中只知道用UI图来计算电阻，不知道也可以用IU图来计算电阻。
点拨提升：除了可以用UI图反映导体的电压-电流关系，还可以用IU图来反映两者的关系。两张图均是通过原点的一条直线，即呈线性关系，但是两者斜率的物理意义不同，前者表示导体的电阻，后者则表示电阻的倒数。（图3）
活动意义：活动二从方法上对学生进行了一次自我检测，同时使学生认识到自己认知上存在的不足。教师可以及时帮助学生进行知识同化，将U-I图的方法拓展到IU图，一方面使学生对电流—电压的正比例关系认识得更加完整、科学，同时对图象中斜率的物理意义有了更科学的认识，使学生对图象的认识从数学的角度提高到物理层面。
活动三：分小组利用电流、电压传感器探究小灯泡的伏安特性曲线。
设计意图：学生对导体的认识只停留在电阻不变的基础上，初中的学习使他们以为所有导体的电阻都是一成不变的。所以当出现小灯泡电阻发生变化的现象时，会使他们产生“头脑风暴”的作用，这也应该是教材在此的编写意图。通过本次活动进行实验探究，让学生体验这一认知冲突，从而对原有认知进行“顺应”式建构。学生会对导体电阻的电流—电压关系从线性向非线性过渡，从而对导体伏安特性形成完整的认知体系。
活动导学：为了尽可能多地记录电流表和电压表的数据，使小灯泡的电压从0逐渐增加到额定电压，这里滑动变阻器要用分压接法，所以教师在此应作相应说明。但重点不是说明原理，而是关于滑变的接法。教师可利用实物展示的方法告知学生滑变应接入三个接线柱以及本实验电路图的连线顺序。首先连接电源开关与滑变所在回路（Ⅰ），接着连接滑变、小灯泡和电流传感器所在的回路（Ⅱ），最后接入电压传感器（Ⅲ）（图4）。同时滑变的滑片应从电压为零（图中最左端）开始滑动。
活动成果交流：有的小组电路因为连线不成功，实验现象没有观察到；有的小组成员分工合作，有人负责将传感器的数据线与电脑连接，有人负责电路的连线，有人负责滑变的调节，有人负责电脑的操作，活动完成得井然有序，效果理想。
活动反馈：影响本次活动的成败因素很多。首先，实验电路图比较复杂，尤其是滑变的分压连接影響了学生对本实验的理解，也导致实验操作无法顺利进行。第二，学生个体对接线的熟练程度不一，影响了实验进度。第三，实验器材本身的原因也影响了实验无法顺利进行。有的小灯泡与灯座的连接不好，有的导线出现了问题，有的是开关接触有问题。最后，传感器使用不熟练也是一个重要原因。
活动意义：虽然这次活动有很多不足之处，但是学生对探究的过程有了深刻的认识。既锻炼了动手能力，又扩大了视野，从成功的小组中知道了小灯泡的电流-电压不再是一条直线，而是一条曲线。为下次用电流表和电压表测量数据并用手动绘图打下了基础。
点拨提升：每个导体的电流-电压关系都不尽相同。有的IU图是直线，有的则是曲线，这些都称为导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线呈直线的元件叫做线性元件，伏安特性曲线呈曲线的元件叫做非线性元件。欧姆定律是个实验定律，适用于金属和电解质溶液，对气体和半导体元件并不适用。
根据皮亚杰的认知建构主义理论，在学习时，只有产生认知冲突才能激起学生的求知欲和探索心理，促使学生进行认知结构的同化与顺应。同时，皮亚杰也是“活动教学法”的积极倡导者。他认为，活动是儿童学习的基础，是教学的起点，活动应贯穿教学的始终。为此，本课设计了三个活动，活动一让学生与同伴交流时不同观念进行碰撞引起认知冲突，从而对原有认知进行自觉同化。活动二让学生意识到自己与教师观念不一致引起认知冲突，发现原有知识的不足从而主动进行同化。这种同化不只是停留在物理概念上，而是从物理方法上进行同化，使学生对图象法的认识有所提高。活动三使学生在探究中产生认知冲突，通过探究发现导体电阻发生变化，这是对已有经验产生的冲突，会产生认知心理的不平衡，同时促使学生调整原有的认知结构，使认知水平上升到更高的水平。
参考文献：
[1]陈瑞芳，郑丽君.皮亚杰认知发展理论及其对当代教育教学的启示[J].当代教育论坛，2007，5.
[2]王建玲，李建云，孙德花.建构主义学习理论对教学的启示[J].《教学与管理》，2007，5.
作者简介：周维，江苏省宜兴市，江苏省宜兴市和桥高级中学；蒋晓霞，江苏省宜兴市，江苏省宜兴市和桥高级中学。endprint
