欧姆的难题

作者：李广生

 欧姆定律是初中物理电学部分的重要知识，教材一般表述为：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。孩子在学习欧姆定律之前，已经学习了电流、电压、电阻等电路知识，而在学习这些知识的时候，欧姆定律已经渗透其中，但未明确提出。欧姆定律的学习，一方面把前面知识联系起来，另一方面为后续的学习，如电路计算、电功率等奠定基础。

教师大致选用两种方式进行教学。一是讲授法。因为前面已经学习了电流、电压和电阻，这些物理量存在什么关系？——欧姆定律呼之欲出，所以教师就直接引出欧姆定律，配合演示实验加以说明。这种方法通常被认为是“传统教学”，因过于注重讲授而遭到批判，但教学效率较高。二是探究法。让学生猜测电流、电压、电阻之间的关系，提出假设，通过实验探究得出欧姆定律。这种方法被大力提倡，因为它重视了学生的动手实践和实验探究。提出假设—设计实验—验证假设—得出结论，这一演绎思维的模型被认为是科学家的思维方式，更有助于科学素养的培养。

欧姆定律非常简单，它的数学表达式为：I（电流）=U（电压）/R（电阻）。如此简单的定律其发现过程并不简单，提出后的近20年中未被本国科学家重视，发现者德国物理学家欧姆还因此受到质疑和攻击，他甚至请求国王出面为其主持正义，但因观点不一而不了了之。让学生在现有条件下完成这个实验，特别是在确定了实验方案之后让学生进行实验，对于培养他们的科学素养，作用其实并不明显。因为实验过程探究的成分很少，学生只需要动手操作，比如连接电路、调整滑动变阻器、读取电流表和电压表的数值就可以，一切尽在掌控之中，水到渠成，自然会得出结论。在这一过程中，孩子们体验到的是什么，或是说他们获得的体验是什么？据我观察，很多孩子表示欧姆定律不过如此，没有什么神秘的，实验也非常简单，结论似乎是天经地义的，这与真正的科学相差甚远，甚至是背道而驰。

有体验的课堂是活动建构的课堂，它的一个重要使命是把孩子在活动中获得的体验，内化并深化为富有教育性价值的经验，这经验是他们解决以后将要遇到的问题的有力武器。因此，教学中的欧姆定律实验，其目的并不指向欧姆定律，至少不是主要或完全指向欧姆定律。上述两种教学方式虽然得出结论的方法不一样，一个是讲授欧姆定律，一个是实验欧姆定律，但其思路基本是一致的，即：由未知走向已知，由不知道欧姆定律到知道欧姆定律，已知是教学的终点。孩子们通过观察实验、记录数据、数学计算，最终得到欧姆定律，露出如释重负轻松愉快的表情，但这并不是科学家的快乐。当年，欧姆遇到的最大难题是两个，一是没有稳定的电源，二是没有测量电流强度的仪器。这两个难题导致探索电流规律异常艰难。欧姆所得到的快乐是建立在克服了实验中的难题的基础上。我们的教学能否也让孩子收获到这种快乐呢？——是探究的快乐而非仅仅是动手操作完成一项任务的快乐。答案是可以的。当然，我们没有必要还原到欧姆的时代，经历欧姆定律的发现过程。但是，我们可以把教学的基本思路进行调整，变由未知走向已知的教学为由已知走向未知的教学，把未知作为教学的终点。

实验方案的设计，这样一件有意思的事情，其实应该交由学生完成。我有幸观摩过这样一节课：教学开始，教师毫无悬念的展示了欧姆定律，比我们称之为“传统教学”的讲授法还要简单明了。随后他抛出一个问题：欧姆定律提出后遭到很多人的质疑，欧姆因此而痛苦不堪，请同学们思考一下，在向世人证明欧姆定律的过程中，欧姆可能遇到的难题是什么？你有什么方法验证欧姆定律，确定它是正确的或是错误的？很明显，这样一来，教学就成为从已知走向未知。已知是欧姆定律，未知是可能遇到的难题和可行的实验方案。

孩子们提出很多欧姆可能遇到的难题，包括一些不属于科学领域是人们思想观念的问题，这极大地丰富了孩子的经验，事实上在他们以后的人生中，也将会遭遇到类似问题——不是问题本身而是对问题的态度的困扰。在这一过程中，他们要利用已有知识对欧姆定律进行深入思考：如此明显的事实，当时的人为何不接受呢？是哪些条件不具备而使欧姆的实验缺乏说服力？这个简单的数学表达式揭示的最本质的规律是什么？一系列问题让孩子们进入到真正的探究之中。此时的思考是带着质疑和批评的思考，是更有价值的思考。

在自己设计实验验证欧姆定律的过程中，孩子们真的像科学家那样开展工作，设计实验方案、控制实验变量、安排实验程序……于是，问题出现了。因为实验方案是孩子们自己制定的，他们所需要的材料实验室里没有，场面很尴尬。但这不正是真实的情景吗，欧姆当年的难题不就是条件不具备吗？相反，如果一切都安排好了，探究又从何而来。于是，他们又修改实验方案，重新设计变量。直到下课铃声响起，孩子们还在津津有味的工作。这份宝贵的体验将会投射到他们的学习和生活中。如果把真实的生活看成人生的实验室的话，没有实验员为他们准备好所有的实验器材，也没有教师给他们设计完善的实验方案，路是他们自己走出来的。

有体验的课堂核心是发展孩子的经验，并把经验投射到学习和生活中。因此我们必须要警惕，有些经验是没有教育性价值的，甚至是对孩子有害的。孩子走进实验室，看到实验桌上的材料仪器，把这些用上就完成了实验，这种经验很容易养成他们的惰性，助长他们的侥幸，使他们轻信和盲从。因此，把实验桌上的器材收起来，把最有价值的事情交给孩子去做，给他们一个完整的体验过程，才是真正的有体验的课堂。

 

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