馮文俊+王俊

現(xiàn)代教育理念認(rèn)為，能力并不是教會(huì)的，而是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)自主體驗(yàn)、感悟，進(jìn)而通過(guò)類化、遷移而逐步形成的。真正的有效學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者用自己的心智去感受、體驗(yàn)，從而把一個(gè)陌生的對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)槿谟谛闹堑母形颉?/p>

物理概念、規(guī)律和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)都是物理科學(xué)家在探索客觀事物本質(zhì)屬性的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并提煉出來(lái)，再通過(guò)教材呈現(xiàn)給學(xué)生的。這些基礎(chǔ)知識(shí)都是被壓縮了的知識(shí)鏈。筆者認(rèn)為：不能因?yàn)橛辛爽F(xiàn)成的結(jié)論，也不能因?yàn)檎n堂時(shí)間緊而忽視概念的建構(gòu)過(guò)程、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，必須合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈。這就要求教師能夠科學(xué)地處理教材，充分挖掘教學(xué)資源，重新創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念的提煉過(guò)程、規(guī)律的探索過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程，體驗(yàn)其中重要的物理思想和科學(xué)思維方法，并使之成為學(xué)生思維活動(dòng)的源頭活水，不斷提升學(xué)生的思維能力和品質(zhì)。

一、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，體驗(yàn)物理思想方法

教材上，通電、斷電自感實(shí)驗(yàn)都是演示實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要求。因此，通常情況下，教師會(huì)直接把如圖1所示的電路呈現(xiàn)給學(xué)生，并要求學(xué)生注意觀察開關(guān)閉合瞬間兩只燈泡的發(fā)光情況，然后引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，最后得到自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向之間的關(guān)系。這樣的教學(xué)，過(guò)程一定是順暢的，結(jié)論的得出也是“水到渠成”的。但是，從新課程的三維目標(biāo)來(lái)看，這樣的教學(xué)僅僅達(dá)成了“知識(shí)與技能”的目標(biāo)，學(xué)生只是知道了“自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流變化”的結(jié)論，明顯欠缺“過(guò)程與方法”的體驗(yàn)。因此，部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑：老師怎么會(huì)想到用如圖1所示的電路來(lái)觀察、研究通電自感的？為了避免疑惑，筆者合理拉長(zhǎng)了通電自感實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并逐步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生經(jīng)歷“亞研究”過(guò)程，并從中體驗(yàn)重要的思想方法——類比和比較。設(shè)計(jì)思路是：利用斷電自感設(shè)計(jì)“電擊實(shí)驗(yàn)”→自主建構(gòu)“自感”概念→粗略分析“斷電自感電路不能產(chǎn)生明顯通電自感現(xiàn)象”的原因→通電自感實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段1】建構(gòu)“自感”概念并設(shè)計(jì)通電自感電路

實(shí)驗(yàn)器材：線圈（日光燈用鎮(zhèn)流器）、1.5V干電池2節(jié)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

實(shí)驗(yàn)演示：如圖2所示，讓學(xué)生（約10名）手拉手，與線圈并聯(lián)后接在干電池的兩端。閉合開關(guān)時(shí)，學(xué)生沒(méi)有任何感覺，但開關(guān)斷開時(shí)，學(xué)生都有了被電擊的感覺。

問(wèn)題1：同學(xué)們有被電擊的感覺，這是誰(shuí)“惹的禍”？

問(wèn)題2：如果把同學(xué)們換成燈泡，如圖3所示，燈泡會(huì)被電擊嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡閃亮一下。

問(wèn)題3：開關(guān)斷開，電源停止供電，讓小燈泡閃亮一下的電流是從何而來(lái)的？

問(wèn)題4：如圖3所示，開關(guān)斷開的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。那么，開關(guān)閉合的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)嗎？為什么？

問(wèn)題5：既然這樣，開關(guān)閉合的瞬間，為什么沒(méi)有發(fā)生明顯的自感現(xiàn)象？

問(wèn)題6：設(shè)計(jì)什么樣的電路就可以觀察到開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)時(shí)，能夠觀察到燈泡延遲發(fā)光，但很不明顯。

問(wèn)題7：如何改進(jìn)電路才可以觀察到明顯的自感現(xiàn)象呢？

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，我們先來(lái)思考這樣一個(gè)問(wèn)題，有兩位運(yùn)動(dòng)員都說(shuō)自己跑得快，我們?cè)撛趺磁袛啵?/p>

學(xué)生活動(dòng)：可以用“比賽”的方法判斷哪位運(yùn)動(dòng)員跑得快，類似地，可以用“比較”的方法判斷燈泡發(fā)光快慢。自然就會(huì)提出如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案。

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，采用圖4所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣比較，“公平”嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)的瞬間，燈泡A2立即變亮，燈泡A1延遲變亮。

二、經(jīng)歷規(guī)律探究過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)研究方法

教材內(nèi)容是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，但教材沒(méi)有提出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的要求。因此，教師通常只是從理論探究的角度，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。然后，根據(jù)推導(dǎo)過(guò)程得到影響自感電動(dòng)勢(shì)大小的因素以及理解自感系數(shù)的物理意義。筆者認(rèn)為如此教學(xué)是有所偏頗的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)合理論是科學(xué)的研究方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，依靠理論能夠發(fā)掘現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系并預(yù)測(cè)新事物，理論是否正確要由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。物理教學(xué)中，教師應(yīng)該對(duì)教材進(jìn)行合理的拓展和重組，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境，盡可能將實(shí)驗(yàn)探究和理論探究有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過(guò)程，并從中體驗(yàn)科學(xué)的研究方法。鑒于此，筆者合理拉長(zhǎng)了探究自感電動(dòng)勢(shì)大小的教學(xué)過(guò)程，增設(shè)了實(shí)驗(yàn)探究階段。設(shè)計(jì)思路是：觀察現(xiàn)象→合理猜想→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→理論推導(dǎo)→得出結(jié)論。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段2】探究自感電動(dòng)勢(shì)的大小

問(wèn)題1：在圖1和圖3所示的實(shí)驗(yàn)中，所用的線圈分別是1600匝和800匝，而且都要加一個(gè)大鐵芯，這是為什么呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與匝數(shù)、有無(wú)鐵芯有關(guān)。

問(wèn)題2：請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想方法是什么？判斷自感電動(dòng)勢(shì)大小的依據(jù)是什么？

學(xué)生活動(dòng)：經(jīng)過(guò)交流討論，給出圖5（自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系）和圖6（自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系）所示的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)演示：教師利用“自制實(shí)驗(yàn)裝置（自感線圈為學(xué)生用可拆變壓器）”展示自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系（如圖7所示）、自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系（如圖8所示）。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)：有鐵芯、匝數(shù)越多，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題3：前面實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)開關(guān)的閉合、斷開改變電流，為何不用滑動(dòng)變阻器呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化的快慢有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)演示：利用如圖9所示的電路展示自感電動(dòng)勢(shì)與電流變化快慢的關(guān)系。開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡會(huì)閃亮一下。移動(dòng)滑片時(shí)，燈泡不是閃亮一下，而是亮度逐漸變化。這就說(shuō)明：電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題4：自感電動(dòng)勢(shì)也是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，請(qǐng)利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。

師生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

問(wèn)題5：自感系數(shù)L的大小跟哪些因素有關(guān)？

教師引導(dǎo)：這些因素都是線圈本身的屬性，因而自感系數(shù)L由線圈本身決定。

問(wèn)題6：自感系數(shù)L越大，表示的物理意義是什么？

學(xué)生回答：在電流變化快慢一定的情況下，自感系數(shù)L越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大。

教師引導(dǎo)：由此可見，自感系數(shù)L反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的本領(lǐng)。

問(wèn)題7：自感系數(shù)L的單位是什么？

物理教學(xué)到底要給學(xué)生什么？物理教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)，更要讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，獲得對(duì)知識(shí)的理解，領(lǐng)悟認(rèn)識(shí)發(fā)展螺旋式上升的規(guī)律。這是因?yàn)?，真正的知識(shí)來(lái)自于“探索”，因而獲得知識(shí)的秘密就是返回到“探索的過(guò)程”，并在那里去尋找、發(fā)現(xiàn)和感悟。教師要科學(xué)地處理教材，充分挖掘培植學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)資源，合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈，精心設(shè)置問(wèn)題情境，讓學(xué)生在情境中體驗(yàn)，在體驗(yàn)中感悟，在感悟中建構(gòu)。與此同時(shí)，學(xué)生會(huì)逐步養(yǎng)成自我探究、自我反思和自我建構(gòu)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校）endprint

現(xiàn)代教育理念認(rèn)為，能力并不是教會(huì)的，而是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)自主體驗(yàn)、感悟，進(jìn)而通過(guò)類化、遷移而逐步形成的。真正的有效學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者用自己的心智去感受、體驗(yàn)，從而把一個(gè)陌生的對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)槿谟谛闹堑母形颉?/p>

物理概念、規(guī)律和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)都是物理科學(xué)家在探索客觀事物本質(zhì)屬性的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并提煉出來(lái)，再通過(guò)教材呈現(xiàn)給學(xué)生的。這些基礎(chǔ)知識(shí)都是被壓縮了的知識(shí)鏈。筆者認(rèn)為：不能因?yàn)橛辛爽F(xiàn)成的結(jié)論，也不能因?yàn)檎n堂時(shí)間緊而忽視概念的建構(gòu)過(guò)程、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，必須合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈。這就要求教師能夠科學(xué)地處理教材，充分挖掘教學(xué)資源，重新創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念的提煉過(guò)程、規(guī)律的探索過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程，體驗(yàn)其中重要的物理思想和科學(xué)思維方法，并使之成為學(xué)生思維活動(dòng)的源頭活水，不斷提升學(xué)生的思維能力和品質(zhì)。

一、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，體驗(yàn)物理思想方法

教材上，通電、斷電自感實(shí)驗(yàn)都是演示實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要求。因此，通常情況下，教師會(huì)直接把如圖1所示的電路呈現(xiàn)給學(xué)生，并要求學(xué)生注意觀察開關(guān)閉合瞬間兩只燈泡的發(fā)光情況，然后引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，最后得到自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向之間的關(guān)系。這樣的教學(xué)，過(guò)程一定是順暢的，結(jié)論的得出也是“水到渠成”的。但是，從新課程的三維目標(biāo)來(lái)看，這樣的教學(xué)僅僅達(dá)成了“知識(shí)與技能”的目標(biāo)，學(xué)生只是知道了“自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流變化”的結(jié)論，明顯欠缺“過(guò)程與方法”的體驗(yàn)。因此，部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑：老師怎么會(huì)想到用如圖1所示的電路來(lái)觀察、研究通電自感的？為了避免疑惑，筆者合理拉長(zhǎng)了通電自感實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并逐步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生經(jīng)歷“亞研究”過(guò)程，并從中體驗(yàn)重要的思想方法——類比和比較。設(shè)計(jì)思路是：利用斷電自感設(shè)計(jì)“電擊實(shí)驗(yàn)”→自主建構(gòu)“自感”概念→粗略分析“斷電自感電路不能產(chǎn)生明顯通電自感現(xiàn)象”的原因→通電自感實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段1】建構(gòu)“自感”概念并設(shè)計(jì)通電自感電路

實(shí)驗(yàn)器材：線圈（日光燈用鎮(zhèn)流器）、1.5V干電池2節(jié)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

實(shí)驗(yàn)演示：如圖2所示，讓學(xué)生（約10名）手拉手，與線圈并聯(lián)后接在干電池的兩端。閉合開關(guān)時(shí)，學(xué)生沒(méi)有任何感覺，但開關(guān)斷開時(shí)，學(xué)生都有了被電擊的感覺。

問(wèn)題1：同學(xué)們有被電擊的感覺，這是誰(shuí)“惹的禍”？

問(wèn)題2：如果把同學(xué)們換成燈泡，如圖3所示，燈泡會(huì)被電擊嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡閃亮一下。

問(wèn)題3：開關(guān)斷開，電源停止供電，讓小燈泡閃亮一下的電流是從何而來(lái)的？

問(wèn)題4：如圖3所示，開關(guān)斷開的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。那么，開關(guān)閉合的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)嗎？為什么？

問(wèn)題5：既然這樣，開關(guān)閉合的瞬間，為什么沒(méi)有發(fā)生明顯的自感現(xiàn)象？

問(wèn)題6：設(shè)計(jì)什么樣的電路就可以觀察到開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)時(shí)，能夠觀察到燈泡延遲發(fā)光，但很不明顯。

問(wèn)題7：如何改進(jìn)電路才可以觀察到明顯的自感現(xiàn)象呢？

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，我們先來(lái)思考這樣一個(gè)問(wèn)題，有兩位運(yùn)動(dòng)員都說(shuō)自己跑得快，我們?cè)撛趺磁袛啵?/p>

學(xué)生活動(dòng)：可以用“比賽”的方法判斷哪位運(yùn)動(dòng)員跑得快，類似地，可以用“比較”的方法判斷燈泡發(fā)光快慢。自然就會(huì)提出如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案。

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，采用圖4所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣比較，“公平”嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)的瞬間，燈泡A2立即變亮，燈泡A1延遲變亮。

二、經(jīng)歷規(guī)律探究過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)研究方法

教材內(nèi)容是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，但教材沒(méi)有提出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的要求。因此，教師通常只是從理論探究的角度，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。然后，根據(jù)推導(dǎo)過(guò)程得到影響自感電動(dòng)勢(shì)大小的因素以及理解自感系數(shù)的物理意義。筆者認(rèn)為如此教學(xué)是有所偏頗的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)合理論是科學(xué)的研究方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，依靠理論能夠發(fā)掘現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系并預(yù)測(cè)新事物，理論是否正確要由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。物理教學(xué)中，教師應(yīng)該對(duì)教材進(jìn)行合理的拓展和重組，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境，盡可能將實(shí)驗(yàn)探究和理論探究有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過(guò)程，并從中體驗(yàn)科學(xué)的研究方法。鑒于此，筆者合理拉長(zhǎng)了探究自感電動(dòng)勢(shì)大小的教學(xué)過(guò)程，增設(shè)了實(shí)驗(yàn)探究階段。設(shè)計(jì)思路是：觀察現(xiàn)象→合理猜想→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→理論推導(dǎo)→得出結(jié)論。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段2】探究自感電動(dòng)勢(shì)的大小

問(wèn)題1：在圖1和圖3所示的實(shí)驗(yàn)中，所用的線圈分別是1600匝和800匝，而且都要加一個(gè)大鐵芯，這是為什么呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與匝數(shù)、有無(wú)鐵芯有關(guān)。

問(wèn)題2：請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想方法是什么？判斷自感電動(dòng)勢(shì)大小的依據(jù)是什么？

學(xué)生活動(dòng)：經(jīng)過(guò)交流討論，給出圖5（自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系）和圖6（自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系）所示的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)演示：教師利用“自制實(shí)驗(yàn)裝置（自感線圈為學(xué)生用可拆變壓器）”展示自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系（如圖7所示）、自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系（如圖8所示）。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)：有鐵芯、匝數(shù)越多，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題3：前面實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)開關(guān)的閉合、斷開改變電流，為何不用滑動(dòng)變阻器呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化的快慢有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)演示：利用如圖9所示的電路展示自感電動(dòng)勢(shì)與電流變化快慢的關(guān)系。開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡會(huì)閃亮一下。移動(dòng)滑片時(shí)，燈泡不是閃亮一下，而是亮度逐漸變化。這就說(shuō)明：電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題4：自感電動(dòng)勢(shì)也是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，請(qǐng)利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。

師生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

問(wèn)題5：自感系數(shù)L的大小跟哪些因素有關(guān)？

教師引導(dǎo)：這些因素都是線圈本身的屬性，因而自感系數(shù)L由線圈本身決定。

問(wèn)題6：自感系數(shù)L越大，表示的物理意義是什么？

學(xué)生回答：在電流變化快慢一定的情況下，自感系數(shù)L越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大。

教師引導(dǎo)：由此可見，自感系數(shù)L反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的本領(lǐng)。

問(wèn)題7：自感系數(shù)L的單位是什么？

物理教學(xué)到底要給學(xué)生什么？物理教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)，更要讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，獲得對(duì)知識(shí)的理解，領(lǐng)悟認(rèn)識(shí)發(fā)展螺旋式上升的規(guī)律。這是因?yàn)?，真正的知識(shí)來(lái)自于“探索”，因而獲得知識(shí)的秘密就是返回到“探索的過(guò)程”，并在那里去尋找、發(fā)現(xiàn)和感悟。教師要科學(xué)地處理教材，充分挖掘培植學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)資源，合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈，精心設(shè)置問(wèn)題情境，讓學(xué)生在情境中體驗(yàn)，在體驗(yàn)中感悟，在感悟中建構(gòu)。與此同時(shí)，學(xué)生會(huì)逐步養(yǎng)成自我探究、自我反思和自我建構(gòu)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校）endprint

現(xiàn)代教育理念認(rèn)為，能力并不是教會(huì)的，而是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)自主體驗(yàn)、感悟，進(jìn)而通過(guò)類化、遷移而逐步形成的。真正的有效學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者用自己的心智去感受、體驗(yàn)，從而把一個(gè)陌生的對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)槿谟谛闹堑母形颉?/p>

物理概念、規(guī)律和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)都是物理科學(xué)家在探索客觀事物本質(zhì)屬性的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并提煉出來(lái)，再通過(guò)教材呈現(xiàn)給學(xué)生的。這些基礎(chǔ)知識(shí)都是被壓縮了的知識(shí)鏈。筆者認(rèn)為：不能因?yàn)橛辛爽F(xiàn)成的結(jié)論，也不能因?yàn)檎n堂時(shí)間緊而忽視概念的建構(gòu)過(guò)程、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，必須合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈。這就要求教師能夠科學(xué)地處理教材，充分挖掘教學(xué)資源，重新創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念的提煉過(guò)程、規(guī)律的探索過(guò)程、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程，體驗(yàn)其中重要的物理思想和科學(xué)思維方法，并使之成為學(xué)生思維活動(dòng)的源頭活水，不斷提升學(xué)生的思維能力和品質(zhì)。

一、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，體驗(yàn)物理思想方法

教材上，通電、斷電自感實(shí)驗(yàn)都是演示實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要求。因此，通常情況下，教師會(huì)直接把如圖1所示的電路呈現(xiàn)給學(xué)生，并要求學(xué)生注意觀察開關(guān)閉合瞬間兩只燈泡的發(fā)光情況，然后引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，最后得到自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向之間的關(guān)系。這樣的教學(xué)，過(guò)程一定是順暢的，結(jié)論的得出也是“水到渠成”的。但是，從新課程的三維目標(biāo)來(lái)看，這樣的教學(xué)僅僅達(dá)成了“知識(shí)與技能”的目標(biāo)，學(xué)生只是知道了“自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流變化”的結(jié)論，明顯欠缺“過(guò)程與方法”的體驗(yàn)。因此，部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑：老師怎么會(huì)想到用如圖1所示的電路來(lái)觀察、研究通電自感的？為了避免疑惑，筆者合理拉長(zhǎng)了通電自感實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并逐步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生經(jīng)歷“亞研究”過(guò)程，并從中體驗(yàn)重要的思想方法——類比和比較。設(shè)計(jì)思路是：利用斷電自感設(shè)計(jì)“電擊實(shí)驗(yàn)”→自主建構(gòu)“自感”概念→粗略分析“斷電自感電路不能產(chǎn)生明顯通電自感現(xiàn)象”的原因→通電自感實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段1】建構(gòu)“自感”概念并設(shè)計(jì)通電自感電路

實(shí)驗(yàn)器材：線圈（日光燈用鎮(zhèn)流器）、1.5V干電池2節(jié)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

實(shí)驗(yàn)演示：如圖2所示，讓學(xué)生（約10名）手拉手，與線圈并聯(lián)后接在干電池的兩端。閉合開關(guān)時(shí)，學(xué)生沒(méi)有任何感覺，但開關(guān)斷開時(shí)，學(xué)生都有了被電擊的感覺。

問(wèn)題1：同學(xué)們有被電擊的感覺，這是誰(shuí)“惹的禍”？

問(wèn)題2：如果把同學(xué)們換成燈泡，如圖3所示，燈泡會(huì)被電擊嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡閃亮一下。

問(wèn)題3：開關(guān)斷開，電源停止供電，讓小燈泡閃亮一下的電流是從何而來(lái)的？

問(wèn)題4：如圖3所示，開關(guān)斷開的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。那么，開關(guān)閉合的瞬間，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)嗎？為什么？

問(wèn)題5：既然這樣，開關(guān)閉合的瞬間，為什么沒(méi)有發(fā)生明顯的自感現(xiàn)象？

問(wèn)題6：設(shè)計(jì)什么樣的電路就可以觀察到開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)時(shí)，能夠觀察到燈泡延遲發(fā)光，但很不明顯。

問(wèn)題7：如何改進(jìn)電路才可以觀察到明顯的自感現(xiàn)象呢？

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，我們先來(lái)思考這樣一個(gè)問(wèn)題，有兩位運(yùn)動(dòng)員都說(shuō)自己跑得快，我們?cè)撛趺磁袛啵?/p>

學(xué)生活動(dòng)：可以用“比賽”的方法判斷哪位運(yùn)動(dòng)員跑得快，類似地，可以用“比較”的方法判斷燈泡發(fā)光快慢。自然就會(huì)提出如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案。

教師引導(dǎo)：同學(xué)們，采用圖4所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣比較，“公平”嗎？

實(shí)驗(yàn)演示：閉合開關(guān)的瞬間，燈泡A2立即變亮，燈泡A1延遲變亮。

二、經(jīng)歷規(guī)律探究過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)研究方法

教材內(nèi)容是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，但教材沒(méi)有提出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的要求。因此，教師通常只是從理論探究的角度，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。然后，根據(jù)推導(dǎo)過(guò)程得到影響自感電動(dòng)勢(shì)大小的因素以及理解自感系數(shù)的物理意義。筆者認(rèn)為如此教學(xué)是有所偏頗的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)合理論是科學(xué)的研究方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，依靠理論能夠發(fā)掘現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系并預(yù)測(cè)新事物，理論是否正確要由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。物理教學(xué)中，教師應(yīng)該對(duì)教材進(jìn)行合理的拓展和重組，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境，盡可能將實(shí)驗(yàn)探究和理論探究有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過(guò)程，并從中體驗(yàn)科學(xué)的研究方法。鑒于此，筆者合理拉長(zhǎng)了探究自感電動(dòng)勢(shì)大小的教學(xué)過(guò)程，增設(shè)了實(shí)驗(yàn)探究階段。設(shè)計(jì)思路是：觀察現(xiàn)象→合理猜想→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→理論推導(dǎo)→得出結(jié)論。課堂實(shí)錄如下。

【教學(xué)片段2】探究自感電動(dòng)勢(shì)的大小

問(wèn)題1：在圖1和圖3所示的實(shí)驗(yàn)中，所用的線圈分別是1600匝和800匝，而且都要加一個(gè)大鐵芯，這是為什么呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與匝數(shù)、有無(wú)鐵芯有關(guān)。

問(wèn)題2：請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想方法是什么？判斷自感電動(dòng)勢(shì)大小的依據(jù)是什么？

學(xué)生活動(dòng)：經(jīng)過(guò)交流討論，給出圖5（自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系）和圖6（自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系）所示的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)演示：教師利用“自制實(shí)驗(yàn)裝置（自感線圈為學(xué)生用可拆變壓器）”展示自感電動(dòng)勢(shì)與有無(wú)鐵芯的關(guān)系（如圖7所示）、自感電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)的關(guān)系（如圖8所示）。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)：有鐵芯、匝數(shù)越多，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題3：前面實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)開關(guān)的閉合、斷開改變電流，為何不用滑動(dòng)變阻器呢？

學(xué)生猜測(cè)：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化的快慢有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)演示：利用如圖9所示的電路展示自感電動(dòng)勢(shì)與電流變化快慢的關(guān)系。開關(guān)斷開的瞬間，小燈泡會(huì)閃亮一下。移動(dòng)滑片時(shí)，燈泡不是閃亮一下，而是亮度逐漸變化。這就說(shuō)明：電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大。

問(wèn)題4：自感電動(dòng)勢(shì)也是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，請(qǐng)利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。

師生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

問(wèn)題5：自感系數(shù)L的大小跟哪些因素有關(guān)？

教師引導(dǎo)：這些因素都是線圈本身的屬性，因而自感系數(shù)L由線圈本身決定。

問(wèn)題6：自感系數(shù)L越大，表示的物理意義是什么？

學(xué)生回答：在電流變化快慢一定的情況下，自感系數(shù)L越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大。

教師引導(dǎo)：由此可見，自感系數(shù)L反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的本領(lǐng)。

問(wèn)題7：自感系數(shù)L的單位是什么？

物理教學(xué)到底要給學(xué)生什么？物理教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)，更要讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，獲得對(duì)知識(shí)的理解，領(lǐng)悟認(rèn)識(shí)發(fā)展螺旋式上升的規(guī)律。這是因?yàn)?，真正的知識(shí)來(lái)自于“探索”，因而獲得知識(shí)的秘密就是返回到“探索的過(guò)程”，并在那里去尋找、發(fā)現(xiàn)和感悟。教師要科學(xué)地處理教材，充分挖掘培植學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)資源，合理拉長(zhǎng)知識(shí)鏈，精心設(shè)置問(wèn)題情境，讓學(xué)生在情境中體驗(yàn)，在體驗(yàn)中感悟，在感悟中建構(gòu)。與此同時(shí)，學(xué)生會(huì)逐步養(yǎng)成自我探究、自我反思和自我建構(gòu)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校）endprint