何海衛(wèi)

(浙江省象山中學(xué) 浙江 寧波 315700)

1 問(wèn)題提出

前蘇聯(lián)著名教育家、心理學(xué)家贊科夫曾說(shuō)：“無(wú)論學(xué)校的教學(xué)大綱編得多么完善,學(xué)生畢業(yè)后必然會(huì)遇到他們不熟悉的科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)．那時(shí)候,他們將不得不獨(dú)立、迅速地弄懂這些東西并掌握它．”要弄懂新知識(shí)、新發(fā)現(xiàn),掌握新技術(shù)，如果沒(méi)有一套行之有效的科學(xué)方法是很難辦到的．所以，在物理教學(xué)中不僅要教給學(xué)生基本的科學(xué)文化知識(shí)，更重要的是要教給學(xué)生恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)方法．

“雙線并行”教育模式是浙江省物理某特級(jí)教師在其“高中物理科學(xué)方法教育的研究與實(shí)驗(yàn)”課題研究中提出的一種高效教育模式，它是指在物理教學(xué)過(guò)程中，以教材中的知識(shí)發(fā)展過(guò)程和伴隨知識(shí)的發(fā)展過(guò)程所蘊(yùn)涵的科學(xué)方法為基礎(chǔ)，將知識(shí)的發(fā)展過(guò)程及其所運(yùn)用的科學(xué)方法整理出線索，使“知識(shí)線”和“方法線”在師生互動(dòng)的教學(xué)過(guò)程中同時(shí)展開(kāi)、并行前進(jìn)的一種教育模式[1]．

筆者在“楞次定律”這堂課中嘗試應(yīng)用這種教育模式，從學(xué)生的反應(yīng)和聽(tīng)課教師的評(píng)價(jià)看，效果還不錯(cuò).以下是對(duì)課堂重要環(huán)節(jié)切片式的回顧與反思．

2 課例及評(píng)價(jià)

2．1 現(xiàn)象導(dǎo)入 設(shè)疑引思

板書(shū)：提出問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)：教師出示一截鋁管和一塊半徑比鋁管略小的圓柱形鋁塊，讓鋁塊穿過(guò)豎直放置的鋁管，另一同學(xué)同時(shí)在鋁管下端去抓鋁塊；(同學(xué)抓物失敗)

教師將鋁塊換成同樣形狀和大小的磁鐵塊，讓磁鐵塊也穿過(guò)豎直放置的鋁管，同時(shí)在鋁管下端抓磁鐵，緩慢下落的磁鐵輕易被教師抓住．(學(xué)生驚奇)

師：你認(rèn)為磁鐵為什么比鋁塊下落得慢？

生：不是磁鐵對(duì)鋁管的吸引，也不應(yīng)該是磁鐵和鋁管的摩擦阻力，因?yàn)樗鼈儙缀鯖](méi)什么接觸．

師：剛才這位同學(xué)雖然沒(méi)能直接回答原因，卻用排除法為我們的分析縮小了范圍，你們還有別的什么想法嗎？

生：我覺(jué)得結(jié)合上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，磁鐵穿過(guò)鋁管時(shí)，由于存在磁場(chǎng)和金屬圓管，可能發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是感應(yīng)電流使磁鐵下落得慢．

師：該同學(xué)的分析有道理，那么感應(yīng)電流是如何使磁鐵下落變慢了呢？帶著這個(gè)問(wèn)題我們學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容：“探究感應(yīng)電流的方向．”

反思評(píng)價(jià)：著名的教育家于漪說(shuō):“在課堂教學(xué)中，要培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的興趣，首先要抓住導(dǎo)入的環(huán)節(jié)，一開(kāi)課就能把學(xué)生牢牢地吸住．課的開(kāi)始好比提琴家上弦，歌唱家定調(diào)，第一個(gè)音定準(zhǔn)了，就為演奏或歌唱奠定了基礎(chǔ)．上課也是如此，第一錘應(yīng)敲在學(xué)生心靈上，像磁石一樣把學(xué)生牢牢地吸引?。?0世紀(jì)70年代美國(guó)教育家C·特耐等人提出導(dǎo)入功能為：引起注意、激起動(dòng)機(jī)、構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)、明確學(xué)習(xí)任務(wù)以及建立聯(lián)系．他們認(rèn)為，在新的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)始時(shí)，吸引學(xué)生的注意是很重要的；求知欲是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最現(xiàn)實(shí)、最活躍的成分；導(dǎo)入要構(gòu)建的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生進(jìn)入良好的心理準(zhǔn)備狀態(tài)，全神貫注地、有意義地開(kāi)展學(xué)習(xí)．

筆者在本課導(dǎo)入時(shí)利用最簡(jiǎn)單、最直觀也是學(xué)生最熟悉的實(shí)驗(yàn)裝置，直擊學(xué)生的傳統(tǒng)認(rèn)知，通過(guò)對(duì)比強(qiáng)烈的兩次實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生似“霧里看花”，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理好像知道與電磁感應(yīng)有關(guān)，但卻又不知道具體原因，成功抓住學(xué)生的注意力，激起了學(xué)生的求知欲；在引導(dǎo)學(xué)生作初步思考的時(shí)候又自然地導(dǎo)入了要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)——探究感應(yīng)電流的方向，為本節(jié)課的高效探究打下基礎(chǔ)．

2．2 大膽猜想 小心設(shè)計(jì)

板書(shū)：猜想與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

師：同學(xué)們回顧一下有哪些方法可以產(chǎn)生感應(yīng)電流？

生：①閉合電路部分導(dǎo)線切割磁感線[圖1(a)].

②磁鐵插入或拔出閉合線圈[圖1(b)].

③線圈A內(nèi)電流變化使線圈B中感應(yīng)出電流[圖1(c)].

圖1

師：我們?cè)谏鲜?種裝置中選擇哪一個(gè)來(lái)探究感應(yīng)電流的方向比較好？為什么？

學(xué)生通過(guò)討論可能會(huì)形成以下意見(jiàn):

(1)覺(jué)得圖1(a)方案較好，因?yàn)樵撗b置結(jié)構(gòu)比較清楚．

(2)選擇圖1(b)方案，因?yàn)樵砬逦?/p>

(3)排除圖1(c)方案，覺(jué)得對(duì)于探究來(lái)講結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜．

師：選擇用來(lái)做科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)裝置至少要滿足以下兩點(diǎn)：簡(jiǎn)單易操作，具有典型性．上述圖1(c)裝置不夠簡(jiǎn)單，圖1(a)裝置簡(jiǎn)單但不具典型性，所以我們今天選擇圖1(b)裝置來(lái)進(jìn)行今天的實(shí)驗(yàn)探究．

請(qǐng)大家結(jié)合這一裝置并自己用桌上的器材動(dòng)手實(shí)驗(yàn)后猜想：感應(yīng)電流的方向可能與哪些因素有關(guān)？

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，進(jìn)行各種推論：

(1)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)有關(guān)；

(2)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的變化有關(guān)；

(3)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量有關(guān)；

(4)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化有關(guān)，因?yàn)楦袘?yīng)電流的產(chǎn)生是由于磁通量的變化．

反思評(píng)價(jià)：猜想是對(duì)學(xué)生物理知識(shí)和分析推理能力的綜合考查，是對(duì)探究方向進(jìn)行合理和正確的預(yù)見(jiàn)，要按照科學(xué)方法，運(yùn)用物理知識(shí)和規(guī)律進(jìn)行合理的猜想．很多時(shí)候我們?yōu)榱送瓿煽茖W(xué)探究的一般程序，不加任何引導(dǎo)就讓學(xué)生進(jìn)行猜想，這樣往往會(huì)讓猜想成為“無(wú)源之水”“無(wú)本之木”，學(xué)生活動(dòng)看似很活躍，其實(shí)這種天馬行空的、沒(méi)有目的的猜想只是為了猜想而猜想．筆者認(rèn)為真正有效率、有科學(xué)價(jià)值的猜想應(yīng)該建立在一定的事實(shí)基礎(chǔ)和知識(shí)基礎(chǔ)之上．

本環(huán)節(jié)先從教材上一節(jié)內(nèi)容中產(chǎn)生感應(yīng)電流的3種方式入手，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究方案與裝置選擇，確定以圖1(b)裝置為探究依據(jù)后再結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置和小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行猜想．這樣的猜想更具針對(duì)性，也使得課堂更高效．同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行分析篩選的過(guò)程，實(shí)際上是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究重要思想——從簡(jiǎn)單入手，從典型出發(fā)——的過(guò)程，對(duì)三維目標(biāo)中“方法”目標(biāo)的達(dá)成起到很好的促進(jìn)作用．

2．3 實(shí)驗(yàn)探究 理論佐證

板書(shū)：實(shí)驗(yàn)探究

師：為了檢驗(yàn)大家猜想的正確性，請(qǐng)各小組利用手中的實(shí)驗(yàn)器材(線圈，條形磁鐵，靈敏電流計(jì)，導(dǎo)線)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．

(1)查明螺線管線圈的繞行方向．

(2)明確電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系.

教師演示說(shuō)明靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向有關(guān)．請(qǐng)學(xué)生用一節(jié)舊電池與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后與靈敏電流計(jì)相連，觀察電流分別從圖2中a端、b端流入電流計(jì)時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)方向，確定所用電流計(jì)的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系．同時(shí)提醒學(xué)生不同的電流計(jì)電流方向與指針的偏轉(zhuǎn)方向關(guān)系不一定相同．

圖2

師：實(shí)驗(yàn)中我們要進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)操作，又要記錄哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下面請(qǐng)大家設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象的表格[2,3]．

教師根據(jù)巡查的情況，挑幾個(gè)具有典型代表性的方案讓學(xué)生上臺(tái)介紹說(shuō)明，并利用實(shí)物投影儀顯示．最后根據(jù)教師和同學(xué)們的建議，修訂完善一個(gè)簡(jiǎn)單易做的實(shí)驗(yàn)方案和相應(yīng)的記錄表，如表1所示.

表1 探究感應(yīng)電流方向?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象記錄表

反思評(píng)價(jià)：實(shí)驗(yàn)方案的確定和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是探究性活動(dòng)中最重要的中間環(huán)節(jié)，好的實(shí)驗(yàn)方案能讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，更方便后面環(huán)節(jié)的操作．而合理的實(shí)驗(yàn)操作才能較為準(zhǔn)確地得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也使得實(shí)驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)成為可能．

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生去判斷電流表的偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系是涉及到實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的首要問(wèn)題，更是實(shí)驗(yàn)探究嚴(yán)謹(jǐn)性的體現(xiàn)．在引導(dǎo)過(guò)程中筆者提醒學(xué)生使用舊電池、滑動(dòng)變阻器來(lái)保障電表的安全．盡管這并不是實(shí)驗(yàn)的重心所在，但嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度也是我們探究課堂應(yīng)該傳遞給學(xué)生的重要信息．在實(shí)驗(yàn)操作之前讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的再梳理，在本環(huán)節(jié)的最后筆者再設(shè)計(jì)一步：讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格，將本課的探究性體現(xiàn)在細(xì)微處．

2．4 歸納結(jié)論 沖破“阻礙”

板書(shū)：歸納總結(jié)

師：現(xiàn)在，各個(gè)小組都完成了實(shí)驗(yàn)，哪個(gè)小組愿意將結(jié)果展示出來(lái)？我們一起來(lái)分析．(挑選一組完成情況較好的小組投影展示)這個(gè)小組完成得真好！大家是不是都是這樣的結(jié)果？……好，你們的表現(xiàn)真不錯(cuò)！有沒(méi)有哪個(gè)小組總結(jié)出了幾個(gè)量之間簡(jiǎn)單的關(guān)系，從而得到了感應(yīng)電流的方向所滿足的規(guī)律呢？

生：沒(méi)有，好像沒(méi)辦法總結(jié)出關(guān)系．

師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果尋找結(jié)論和規(guī)律的方法往往決定著能否得出正確的結(jié)論，那么我們處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法有哪些？

生：圖像法．

師：圖像法一般適合有具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理．本次實(shí)驗(yàn)我們記錄的是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這類(lèi)問(wèn)題怎么尋找規(guī)律呢？

生：控制變量法．

師：怎么分析？

生：比如，在磁通量都增加的情況下比較磁場(chǎng)方向和感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系．

師：下面請(qǐng)同學(xué)們嘗試用控制變量法來(lái)尋找它們?nèi)咧g的關(guān)系．

學(xué)生思考、討論.

生：我感覺(jué)表格中感應(yīng)電流方向與磁通量的變化無(wú)直接關(guān)系．

師：磁通量的變化和磁場(chǎng)的方向是描述磁場(chǎng)的物理量，與感應(yīng)電流的方向不是同一類(lèi)物理量，不易比較．怎么辦？

生：要“搭個(gè)橋”吧，先變成同一類(lèi)物理量，怎么變還沒(méi)想好．

師：下面請(qǐng)大家討論如何先把這3個(gè)物理量變成同一類(lèi)型的物理量．

學(xué)生討論后.

生：可以先分析感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向．

師：很好，請(qǐng)大家在表2里再加一欄“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向”，分別判斷出各個(gè)方向，再進(jìn)一步總結(jié)．為了便于區(qū)分，我們把表2里原來(lái)的“磁場(chǎng)方向”變成“原磁場(chǎng)方向”[4]．

表2 探究感應(yīng)電流方向?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象記錄表

學(xué)生補(bǔ)充完成表格內(nèi)容后，注意到感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向與原磁場(chǎng)的方向有一定關(guān)聯(lián)．

師：感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向是否始終與原磁場(chǎng)的方向相同或相反？

生：不一定．有時(shí)相同，有時(shí)相反．

師：在什么情況下，B感與B原同向？在什么情況下，B感與B原反向？

生：當(dāng)Φ原增大時(shí)，B感與B原相反；當(dāng)Φ原減小時(shí)；B感與B原相同．

師：非常到位的總結(jié)，我們是否可以更進(jìn)一步精簡(jiǎn)表述．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通量的變化起到一個(gè)什么作用？

生：阻礙作用，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是在阻礙原磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通量的變化．

師：早在1834年俄國(guó)物理學(xué)家海因里?！だ愦瓮ㄟ^(guò)大量的實(shí)驗(yàn)就總結(jié)出了感應(yīng)電流方向的規(guī)律楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．

通過(guò)剛才我們自己的總結(jié)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，“阻礙”一詞用得及其精妙．

思考：誰(shuí)阻礙？阻礙誰(shuí)？怎么阻礙？阻礙是阻止嗎？

生：感應(yīng)電流磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化，原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)方向相反，原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)方向相同．阻礙只是使其變化減慢，不是阻止．

反思評(píng)價(jià):根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)歸納出感應(yīng)電流的方向所遵從的規(guī)律是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)．而在歸納的過(guò)程中如何引出“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向”這一中間“橋梁”更是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵所在．

本環(huán)節(jié)筆者在操作過(guò)程中始終堅(jiān)持體現(xiàn)物理探究課堂的“方法”滲透，當(dāng)學(xué)生面對(duì)表格所記錄的現(xiàn)象“一籌莫展”的時(shí)候，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生去思考物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的一般方法，讓學(xué)生順利走到“控制變量法”這條路上，當(dāng)學(xué)生陷入“山重水復(fù)疑無(wú)路”的感覺(jué)困境，筆者巧妙“引路”——將“感應(yīng)電流”轉(zhuǎn)為“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)”，從而讓“電”和“磁”統(tǒng)一．讓人有“柳暗花明又一村”的感覺(jué)，“楞次定律”的主要思想的出現(xiàn)也就“順理成章”了．對(duì)“楞次定律”中“阻礙”二字的理解，設(shè)計(jì)了4個(gè)層層遞進(jìn)的小問(wèn)題以減緩學(xué)生的思維坡度．這3處設(shè)計(jì)，不僅有效克服了本節(jié)課的難點(diǎn)，還較好地培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的思維品質(zhì)．

2．5 應(yīng)用規(guī)律 釋疑問(wèn)題

板書(shū)：應(yīng)用與驗(yàn)證

師(再次出示課前小實(shí)驗(yàn))：請(qǐng)結(jié)合楞次定律分析為什么磁鐵比鋁塊下落得慢？

生：磁鐵通過(guò)鋁管時(shí)，導(dǎo)致穿過(guò)鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁場(chǎng)的變化，導(dǎo)致磁鐵受到一定阻力，因而磁鐵比鋁塊下落得慢．

最后教師結(jié)合課堂板書(shū)設(shè)計(jì)對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)如圖3所示.

圖3 對(duì)本節(jié)課堂內(nèi)容小結(jié)的板書(shū)

反思評(píng)價(jià):孔子云：“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”表明了學(xué)習(xí)與思考之間的辯證關(guān)系．課堂小結(jié)是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，一方面借助對(duì)課前小實(shí)驗(yàn)的科學(xué)分析對(duì)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理、歸納、總結(jié)和應(yīng)用．另一方面，利用課堂板書(shū)理清知識(shí)脈絡(luò)，構(gòu)建知識(shí)框架結(jié)構(gòu)，進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)，是深化、升華情感態(tài)度與價(jià)值觀的過(guò)程．

3 課后反思

本節(jié)課是高中物理中最具代表性的規(guī)律探究課，其難度在于要將學(xué)生對(duì)感應(yīng)電流的認(rèn)識(shí)“從有方向提升到方向如何”這一高度，即依據(jù)上節(jié)內(nèi)容基礎(chǔ)通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)歸納提煉出“楞次定律”，其主要的“知識(shí)線”是探究“楞次定律”的主要內(nèi)容，在這一過(guò)程中體現(xiàn)了眾多的物理思想和方法，如方案選擇中的簡(jiǎn)單性、典型性原則，歸納楞次定律時(shí)體現(xiàn)的控制變量法等等．然而，筆者認(rèn)為本課最重要的“方法線”應(yīng)該如圖4所示.

本節(jié)課在推進(jìn)時(shí)，“知識(shí)線”與“方法線”相互依

存、互為促進(jìn)，“雙線并行”，學(xué)生不僅順利沖出“阻礙”得到規(guī)律，更于無(wú)聲中習(xí)得科學(xué)探究的方法，使得三維目標(biāo)悄然達(dá)成．

圖4 本節(jié)課的“方法線”

參考文獻(xiàn)

1 徐志長(zhǎng)．高中物理科學(xué)方法教育的研究．課程·教材·教法，2002(6)

2 李曉紅．化“演示實(shí)驗(yàn)”為“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”提升課堂教學(xué)效果．物理教學(xué)探討，2013(10)

3 王?。€原規(guī)律探究過(guò)程發(fā)展科學(xué)思維能力--楞次定律的教學(xué)反思與改進(jìn)．物理教學(xué)探討，2012(12)

4 王高榮．讓探究動(dòng)起來(lái)．物理教師，2006(11)

5 許忠艷，陳曉斌.“楞次定律”一課中的習(xí)題教學(xué)的設(shè)計(jì).物理通報(bào)，2014(1):69～71