吴　邵

(江苏省南京市滨江中学，江苏　南京　210015)



巧用不同规格的灯泡引发思维冲突

吴邵

(江苏省南京市滨江中学，江苏南京210015)

利用两种不同规格的灯泡创设实验情境，可以引发用电器连接方式判断的思维冲突，可找到判断串并联的有效方法；引发电流大小判断的思维冲突，可区分灯泡亮度和电流大小；创设电路故障判断的思维冲突，可提高思考问题的全面性；创设灯泡亮暗判断的思维冲突，可认清额定功率和实际功率.

初中电学；思维定势；思维冲突

从心理学角度来讲，思维定势是按照积累的思维活动经验和已有的思维习惯，在反复使用中所形成的比较稳定的、定型化的思维路线、方式、程序、模式.当学生看到与思维定势不一致的现象时，心理便生成强烈的矛盾冲突，即认知冲突.它引起学生学习需求的不平衡，心理学上将其称为“失衡”.为重建心理平衡，学生本能地会产生一种强烈的主动探索的心理倾向，从而为探究学习的开展打下基础.笔者发现在初中电学教学中，利用两个不同规格(即电阻不同)的灯泡设计实验，可使学生在电路的学习过程中产生思维冲突，激发其探索知识的欲望.

1　引发用电器连接方式判断的思维冲突，找到判断串并联的有效方法

在教学中我们经常用到“断路观察法”,在多个用电器组成的电路中，把其中一个用电器断路，如果其他用电器不能工作了，则这个电路是串联的.如果其他用电器仍能工作，则这个电路是并联的.该方法的依据是串联电路各元件不能独立工作，并联电路各元件可以独立工作.学生在应用该方法后产生了一个思维定势：如果同一电路中的两灯泡，开关闭合后一只发光，一只不发光，则两只灯泡并联.

图1

为了破除学生的这个思维定势，教学中可以设计下面的实验，如图1所示，用两个规格不同的灯泡、暗盒、导线、电池组成一个暗盒电路，暗盒表面有两个灯泡和一个开关，导线和电池在盒内(灯泡实际连接为串联)，通过增减电池节数，当闭合开关时，小灯泡L1亮了，另一只灯泡L2不发光(其实是电流小不足以使其发光)，请同学们判断两只灯泡的连接方式.

学生回答是两只灯泡并联，依据为灯泡可以独立工作.

再拧下灯泡L2，发现灯泡L1也熄灭.为什么？学生判断两灯的连接方式是串联.

前后两次判断相互矛盾，在学生头脑中产生思维冲突，产生欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此激发学生的求知欲，引发学生的积极思维.教师这时也不需要太多的解释，只需要让学生认识到拧下灯泡是判断串并联最有效的方法即可.

2　引发电流大小判断的思维冲突，区分灯泡亮度和电流大小

电路中电流是看不见的，为了让学生认识电流，大多数教材中都用水流类比电流来让学生产生感性认识，对电流的大小用同一灯泡的亮度来比较，这些方法确实有助于学生认识电流，但同时用灯泡的亮度等同于电流大小的思维定势也悄悄地在学生头脑中“生根发芽”，对电流大小的判断有了错误的认识，对电路的学习就会产生干扰.

为了破除学生的这个思维定势，教学中可以设计下面的实验，如图2所示，用两个规格不同的灯泡、开关、导线、电池组成一个串联电路，探究串联电路中的电流大小.闭合开关，两只灯泡都发光，但一只灯泡很亮而另一只很暗.问：通过两只灯泡中的电流大小如何？学生回答是流过亮的灯泡的电流大.

用电流表分别测a、b、c三处的电流(如图3)，进行比较，就会发现各处的电流相等.

前后两次答案相互矛盾，在学生头脑中产生思维冲突，既可以加深学生对串联电路中电流特点的认识，又可以颠覆学生头脑中灯泡的亮度等同于电流大小的思维定势.

3　创设电路故障判断的思维冲突，提高思考问题的全面性

电路中故障的判断是物理知识和生活实践联系的一个重要方面，也是中考的一个热点内容.电路故障一般分为短路和断路两大类.分析识别电器故障时，一定要根据电路中出现的各种反常现象，如灯泡不亮、电流表和电压表示数反常等，分析其发生的各种可能原因，再根据题中给出的其他条件和现象、测试结果等进行综合分析，确定故障.若提供的器材电路中没有电压表和电流表，并且是某个灯泡的故障，则可以根据现象来判断：

(1) 如果串联电路中用电器不工作(常是灯不亮)，且电路中无电流，则电路是断路.

(2) 如果串联电路中部分用电器工作(常是某个灯不亮)，则这个灯被短路.

(3) 如果并联电路中某个用电器不工作(常是某个灯不亮)，则这个灯泡灯丝断了.

若学生机械记忆以上方法，则会根据灯泡是否发光去判断灯泡是否出现故障，思考问题就不够全面.为了破除学生的这个思维定势，教学中可以设计下面的实验.如图4所示，用两个规格不同的灯泡、开关、导线、电池组成一个串联电路.当开关闭合时，小灯泡(左边)看起来不发光，另一只(右边)发光.请判断：该电路是否有故障？如果有，可能是哪个灯的什么故障？学生的回答是：左边灯泡短路.

再将右边灯泡短路，左边灯泡发光(如图5).那么，原先右边灯泡被短路了吗？学生回答：没有短路.

两次回答相互矛盾，在学生头脑中产生思维冲突，使学生体验到灯泡有不同的工作状态，不发光也是一种工作状态，不一定是有故障，由此对电路是否存在故障做出明确判断，再设计方案查找原因.

4　创设灯泡亮暗判断的思维冲突，引导学生认清额定功率和实际功率

一个用电器的电功率是随着加在它两端的电压的改变而改变的.设计用电器时，需要确定它在正常工作时的电压(额定电压)下的功率(额定功率).一个用电器的额定电压、额定功率是确定的，实际电压、实际功率是不确定的，其随用电器工作条件的改变而变化，用电器并不总是在额定电压下工作.实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率，灯泡的实际功率的大小关系就可以用灯泡的亮度来比较，灯泡越亮，实际功率越大；灯泡越暗，实际功率越小.

学生平常见到家庭电路中的灯泡都是并联的，而照明电路中灯泡的额定电压都是220V，所以他们见到的灯泡额定功率越大，灯泡发光时就越亮，于是就认为灯泡的额定功率越大，其实际功率也越大.

为了破除学生的这个思维定势，教学中可以设计下面的实验：将分别标有“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的两个灯泡接入同一电路中，闭合开关，两个灯泡的实际功率大小关系是怎样的？大部分学生可能会回答“3V，0.9W”的灯泡功率大.

如图6所示，用规格分别为“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的灯泡组成串联电路，闭合开关，两只灯泡都发光，灯泡“3V，0.75W”(右边)很亮，“3V，0.9W”(左边)很暗.学生看到的是灯泡“3V，0.75W”亮些，实际功率比“3V，0.9W”的大.

如图7所示，用规格分别为“3V，0.75W”和“3V，0.9W”的灯泡组成并联电路.闭合开关，两只灯泡都发光，灯泡“3V，0.75W”(右边)暗而“3V，0.9W”(左边)很亮.学生看到灯泡“3V，0.9W”亮些，实际功率大.

两次回答相互矛盾，在学生头脑中产生思维冲突，使学生体验到额定功率大的灯泡实际功率不一定大，进而正确区分额定功率和实际功率.

总之，冲突看似是不和谐的因素，却是一把金钥匙，能开启学生的思维，让思维在冲突中由沉睡走向活跃，由稚嫩走向成熟.冲突看似是拦路虎，却是活跃课堂气氛的催化剂，激发学生主动学习的兴趣，营造出良好的课堂教学氛围.