摘要：思维能力是学生能力的核心，在高中教育过程中需要重视学生思维能力的培养。教师不但授予学生知识与技能，同时也要让学生体会获取知识与技能的过程与方法。教学评价方面应考虑学生能力的发展，思维迁移能力是学生思维能力的重要衡量指标。迁移发生在知识和技能、情感和态度的学习过程中，表现在先前学习对后来学习的影响或后来学习对先前学习的影响。而在物理学科教学过程中，实验是培养学生思维迁移能力重要载体。本文通过对电学实验“描绘小灯泡的伏安特性曲线”展开研究，探讨培养高中生思维迁移能力的一些策略。
关键词：电学实验；思维迁移；培养
一、重视在非智力因素和智力因素两方面培养学生的思维迁移能力
非智力因素主要是激发学生的学习兴趣，兴趣是最好的老师，在教学中教师要千方百计找到引起学生学习兴趣的点，这个点可能在幽默的语言中，可能在奇妙的物理实验现象中，可能存在于你逼真的仿真实验课件中，总之你要找到这个点，它是引导学生探索未知物理世界的大门钥匙。
智力因素的培养就是要帮助学生建立起清晰的知识框架，掌握好基本的实验原理、方法。让学生懂得了掌握好实验基本原理、基本方法的重要性，懂得用旧的知识和方法迁移到新的问题、新的情境中，让旧知识发挥出新作用，新知识变成了旧知识，由旧入新，学生就会感觉学习变得轻松，事倍功半。
二、在实验设计过程培养学生的思维迁移能力
为描绘小灯泡的伏安特性曲线，必须保证加在小灯泡两端的电压能够从零逐渐增大，所以设计如右图所示的实验电路。此电路由供电电路和测量电路两部分组成。其中供电电路的滑动变阻器采用分压式接法，测量电路的电流表采用外接法。
供电电路部分，当滑动变阻器的滑片C从A端逐渐向B端滑动的过程中，D、C两端的输出电压UDC实现从零开始连续增大。让学生仔细分析电路中电源、电键、滑动变阻器的AC段和CB段，不难看出AC段和CB段是串联关系。而学生对串联电路已有一定的认识，即串联电路中电压分配与电阻成正比，所以学生很自然地产生了物理思维迁移，已具备的对简单串联电路的认知发生正迁移从而实现对复杂电路知识的获得。
测量电路部分，涉及到电流表的内、外接法的合理选择。
电流表外接法中，小灯泡和电压表是并联关系，电压表测量值与小灯泡两端电压UL一致。但由于电压表对电路起到分流作用，此时电流表测量的电流IA是通小灯泡的电流IL与通过电压表电流IV之和，即电流表测量值IA偏大于通过小灯泡的电流IL。根据并联电路中电流分配与电阻成反比的关系，当电压表内阻远远大于小灯泡的电阻时，通过电压表的电流IV就会远远小于通过小灯泡的电流IL，此时电流表的测量值IA可以近似认为等于通过小灯泡的电流IL。
电流表内接法中，小灯泡与电流表是串联关系，电流表测量值I与通过小灯泡的电流IL相一致。但由于电流表的分压作用，此时电压表的测量值UV是小灯泡两端电压UL与电流表两端电压UA之和。即电压表测量值UV偏大于小灯泡两端的电压UL。根据串联电路电压分配与电阻成正比关系，当电流表内阻远远小于小灯泡电阻时，降落在电流表上的电压会远远小于降落在小灯泡上的电压，此时电压表的测量值UV可以近似认为等于小灯泡两端的电压UL。
实验中所用的小灯泡的电阻比较小，不符合“电流表内阻远远小于小灯泡电阻”的条件，所以本实验适宜采用电流表外接法。在分析选择电流表内、外接法的合理性过程中，就是对已学串联电路中电压分配关系和并联电路中电流分配关系知识的整合过程，在整合过程学生的思维迁移能力也得到了相应的提升。
三、在实验数据处理过程培养学生的思维迁移能力
实验时将滑动变阻器滑片C由A端逐步向B端滑动，并记录多组电压表和电流表的读数，然后对所采集的数据进行处理，作出U-I图线。当加在小灯泡两端的电压U比较小时，通过小灯泡的电流也比较小，此时的图线接近于一条直线，而随着所加电压U的升高，电流I也逐渐增大，并逐渐偏离初始的直线，电压越大偏离越远。实验结论是：小灯泡的伏安特性曲线是非线的。学生根据已学习过的位移-时间图像(x-t图像)和速度-时间图像(V-t图像)，很快会得出这样的结论：U-I图像中，曲线上各点切线的斜率表示小灯泡的电阻，所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻也逐渐增大。这是已有的熟悉的知识到新知识的思维迁移过程，这一思维迁移存在正迁移也伴随着负迁移。正迁移使得学生从x-t图像和v-t图像到U-I图像的思维过度，直观地看出纵轴物理量与横轴物理量的变化关系。但对图像中“斜率”的认识不透彻，负迁移使得学生误以为U-I图像中切线的“斜率”就表示小灯泡的电阻。切线斜率k=△U/△I，而小灯泡的电阻R=U/I，小灯泡的电阻并非是电压的变化量与电流变化量的比值。
四、在习题训练过程培养学生的思维迁移能力
练习题可以检测学生对所学知识掌握与否，同时也有利于学生对所学知识的深入理解，培养他们的发散思维，从不同角度认识同一事物或用类似思维分析不同事物，更好提高学生思维迁移能力。
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验电路设计时可从供电电路和测量电路两方面切入分析。实验要求供电电路必须实现能从零开始连续调节，因此滑动变阻器只能采用分压式接法。而在所有的电学实验中，电路“安全”是最基本的要求。分压式接法，通常应当选用最大阻值小的滑动变阻器，但本题中如果选用R2，则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择R1。供电电压变化范围是0-6V，满足测量电路要求，使小灯泡电压可变化范围是0-3.8V，相应电流变化范围是0-0.3A，故测量电路中的电流表应选择A2。小灯泡正常工作时的电阻为
，电压表的分流影响较小，电流表的分压影响较大，测量电路应采用电流表外接法，完整电路如右图所示。
通过本问题加深学生对供电电路和测量电路的理解，仪器选择需要综合考虑多方面因素，让学生实现由浅入深，从简单到复杂的思维迁移。完成本问题的基础上，再对例题进行变式。
变式1：描绘小电机的伏安特性曲线；
变式2：测量小灯泡的功率与电压关系。
变式1中需要把测量电路中的被测量元件更换为小电机，而电路设计的原理不变，变式2中依然是测量小灯泡两端电压和通过的电流，本质上与“测量小灯泡的伏安特性曲线”几乎一样。但通过这样的变式训练，却可以让学生从已经掌握的知识、方法和技能正迁移到似乎陌生的问题里。反复类似的训练，学生思维得到相应的拓展，逐渐培养和提升其思维迁移能力。
(作者单位：广西横县中学 530300)
论文作者:梁洪玮
论文发表刊物:《中学课程辅导●教学研究》2017年6月下
论文发表时间:2017/9/14
标签：灯泡论文; 电流表论文; 电路论文; 电压论文; 测量论文; 电流论文; 学生论文; 《中学课程辅导●教学研究》2017年6月下论文;