(江蘇省南京市第九中學(xué)，江蘇 南京 210018)

《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)》是人教版物理教材選修3-1中第三章磁場(chǎng)的第一節(jié)內(nèi)容，是整章的“序言”課，主要內(nèi)容分為：磁現(xiàn)象、電流的磁場(chǎng)、磁場(chǎng)的一些基本屬性和地球的磁場(chǎng)．從“點(diǎn)”上看，大部分內(nèi)容都是學(xué)生初中階段已經(jīng)掌握的，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，容易把這節(jié)課上成匯報(bào)課或者復(fù)習(xí)課．但是，成功的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅在于解決學(xué)生已有的問(wèn)題，更要誘發(fā)出新的科學(xué)問(wèn)題．筆者在這節(jié)課中不想做一個(gè)單純的知識(shí)傳遞者，而是將這一節(jié)的“點(diǎn)”放在了整章的“面”中，做一個(gè)課堂環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者，使學(xué)生通過(guò)序言課的學(xué)習(xí)成為智慧的探索者．

1 教學(xué)設(shè)計(jì)理念和思路

著名心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為：“學(xué)習(xí)就是學(xué)生對(duì)觀察到的環(huán)境的組織與適應(yīng)”，建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程就是：“通過(guò)納入、修改和重建達(dá)到與周?chē)R(shí)環(huán)境的平衡，或者不斷打破平衡，建立新平衡的過(guò)程．”如果說(shuō)《磁場(chǎng)》整章需要達(dá)成“建立新平衡”的目標(biāo)，那么“序言”就要讓學(xué)生通過(guò)“活動(dòng)”和“交往”能夠“自我發(fā)現(xiàn)”，在認(rèn)知上形成“新的沖突”，為后面的章節(jié)學(xué)習(xí)做好知識(shí)、心理準(zhǔn)備．

教學(xué)思路：生活中的磁現(xiàn)象→磁場(chǎng)的存在→磁場(chǎng)的來(lái)源→電流與磁體通過(guò)磁場(chǎng)的相互作用→通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的普遍現(xiàn)象→地磁場(chǎng)相關(guān)現(xiàn)象→體會(huì)到定量研究磁場(chǎng)力的性質(zhì)的必要性(后續(xù)章節(jié))．

2 教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施

(1)用“沖突法”在課堂開(kāi)始承上啟下

圖1

設(shè)計(jì)1 用“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)引入，如圖1所示，一個(gè)玻璃器皿，四周用金屬箔片粘貼，引出一根接線柱，中央也固定一根金屬接線柱，它們?cè)仁潜舜私^緣的．在器皿中倒上鹽水，通上電源，這時(shí)電路已經(jīng)接通，在水面上輕灑紙屑，但是看不到明顯的現(xiàn)象．接著，在器皿下放上一個(gè)長(zhǎng)方體的裝置，……看到紙屑隨著液體飛快的旋轉(zhuǎn)起來(lái)．提問(wèn)：液體能夠旋轉(zhuǎn)一定和長(zhǎng)方體的裝置有關(guān)，這個(gè)裝置是什么？(請(qǐng)學(xué)生近處觀察)產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因可能是什么？

這個(gè)引入實(shí)驗(yàn)不同于平時(shí)看見(jiàn)的簡(jiǎn)單磁現(xiàn)象，學(xué)生用自己已經(jīng)有的知識(shí)一時(shí)無(wú)法分析清楚．于是形成了課堂上的第一個(gè)“認(rèn)知沖突”——能說(shuō)一點(diǎn)兒，但說(shuō)不清．這符合“適度的新奇原則”，可讓學(xué)生充滿(mǎn)熱情的想去完成接下來(lái)的學(xué)習(xí)，同時(shí)也讓學(xué)生感受到本節(jié)課的第一個(gè)關(guān)鍵詞——磁現(xiàn)象．

(2)用“合作交往”完成科普知識(shí)的同化、順化

設(shè)計(jì)2 提問(wèn)：生活中有哪些常見(jiàn)的磁體？這些有磁性的物體有沒(méi)有共同的特征？它們之間的作用力和常見(jiàn)的摩擦力、彈力有什么不同？

學(xué)生回憶、相互交流、補(bǔ)充答案：不同形狀的磁體都有兩個(gè)磁極N、S極，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．他們之間發(fā)生相互作用不需要接觸，是通過(guò)“磁場(chǎng)”傳遞的．

提問(wèn)：是不是只有磁體周?chē)写艌?chǎng)？“電流周?chē)写艌?chǎng)”是如何被發(fā)現(xiàn)的?科學(xué)家們?cè)谔骄窟^(guò)程中經(jīng)歷了哪些困難?這些困難是如何解決的呢？

學(xué)生交流、閱讀課本可得出答案：奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流周?chē)写艌?chǎng)，所有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都離不開(kāi)大膽的猜想、堅(jiān)持不懈的實(shí)驗(yàn)、精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

設(shè)計(jì)演示奧斯特實(shí)驗(yàn)的“小失誤”：第一步讓小磁針呈自然狀態(tài)，即靜止后指南北方向；第二步將未通電的導(dǎo)線置于小磁針的上方，與之垂直(看似不經(jīng)意的隨意擺放)；第三步通電，發(fā)現(xiàn)小磁針不會(huì)有明顯的現(xiàn)象．

圖2

學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失誤的原因，并親自動(dòng)手嘗試改正實(shí)驗(yàn)方案(如圖2所示)．

課堂上對(duì)于某些需要“同化”知識(shí)的建構(gòu)，師生對(duì)話式交往效率高于教師的單方面講授，學(xué)生交流式自我完善的效率又高于師生的對(duì)話式交往．但是對(duì)于一些需要“順應(yīng)”的知識(shí)，需要教師在后面推一把、撐一下．

(3)通過(guò)課堂活動(dòng)讓學(xué)生“自我發(fā)現(xiàn)”

設(shè)計(jì)3 提問(wèn)：電流能通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)磁體產(chǎn)生作用力使之偏轉(zhuǎn)，那么磁體能否對(duì)電流(通電導(dǎo)線)有力的作用？生活中有哪些事例利用了這兩個(gè)結(jié)論？

學(xué)生回答：根據(jù)力的作用是相互的，電流和磁體之間的作用是相互的，能夠通過(guò)磁場(chǎng)相互傳遞．舉例說(shuō)明：生活中的電磁鐵就是利用電流周?chē)拇艌?chǎng)．電動(dòng)機(jī)就是電流(通電導(dǎo)線)在磁場(chǎng)中受力的表現(xiàn)．

圖片解說(shuō)：如圖3、圖4所示，分析電磁鐵相比于傳統(tǒng)的“吸鐵石”有哪些優(yōu)勢(shì)；觀察如圖5所示的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，學(xué)生課后可以自己動(dòng)手操作．

圖3

圖4

圖5

提問(wèn)：通過(guò)以上的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道磁體和磁體可以通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，磁體和電流也可以通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，同學(xué)們有沒(méi)有什么新的、大膽的推理猜想呢？

學(xué)生大膽猜想：電流和電流之間是否能通過(guò)磁場(chǎng)相互作用呢？電流的微觀本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的電荷，那么運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否會(huì)受到力呢？

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如圖6所示，利用陰極射線管形成一束定向移動(dòng)的電子，分別用不同的磁極靠近，觀察偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，驗(yàn)證猜想．如圖7所示：用兩長(zhǎng)條錫紙平行、松弛固定，利用串、并聯(lián)電路使其通過(guò)同向、反向電流，觀察平行電流之間的相互作用，進(jìn)而驗(yàn)證推理．

圖6

圖7

提問(wèn)：我們周?chē)畲蟮拇艌?chǎng)在哪兒？生活中哪些自然現(xiàn)象與地磁場(chǎng)有關(guān)？如果沒(méi)有地磁場(chǎng)可能會(huì)發(fā)生什么呢？學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式回答．高中物理和初中物理探究式學(xué)習(xí)中都有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是猜想與假設(shè)，但是他們有一個(gè)很大的區(qū)別，初中物理的猜想更為開(kāi)放，通常依據(jù)的是“經(jīng)驗(yàn)”；而對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)“經(jīng)驗(yàn)”的思維層次是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這里的“自我發(fā)現(xiàn)”更應(yīng)該是依據(jù)“理論”，最后讓學(xué)生在心里形成序言中完整的知識(shí)體系(如圖8)，即是整章學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)．設(shè)計(jì)中的最后一個(gè)提問(wèn)是通過(guò)一段科幻電影(美國(guó)電影《地心末日》)的節(jié)選來(lái)回答的，主要為兩個(gè)片段，一是由于地磁場(chǎng)消失，候鳥(niǎo)找不到飛行的方向；二是沒(méi)有地磁場(chǎng)的保護(hù)，宇宙中的電磁輻射直接到達(dá)地球，會(huì)造成極大的破壞(與圖6所示的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng))．這些震撼的畫(huà)面讓學(xué)生由理論回到了生活實(shí)際．最終本節(jié)課也成功地激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步“定量”認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的興趣．

圖8

3 教學(xué)反思

(1)本節(jié)“序言”課的完成決不能是簡(jiǎn)單的知識(shí)回顧，它需要完成知識(shí)體系的初步建構(gòu)，為后面整個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，做好思想準(zhǔn)備和方法準(zhǔn)備．

(2)盡管高中物理教材內(nèi)容設(shè)計(jì)重視物理情景的創(chuàng)設(shè)、重視實(shí)驗(yàn)探究，但高考考核的壓力會(huì)讓學(xué)生認(rèn)為：物理就是解一道道題目，教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從身邊熟悉的自然現(xiàn)象和生活現(xiàn)象出發(fā)，認(rèn)識(shí)、探索和思考物理規(guī)律．“序言”課在其中發(fā)揮著舉足輕重的作用．

(3)學(xué)生能夠“自我發(fā)現(xiàn)、大膽推理”是一種能力，也是一種高效的學(xué)習(xí)習(xí)慣，其養(yǎng)成需要日積月累，所以在課堂設(shè)計(jì)中教師需要扮演的是一個(gè)“組織者”、“設(shè)計(jì)者”而不是一個(gè)“傳業(yè)者”．

(4)這節(jié)課中有的演示實(shí)驗(yàn)是課本后面第四、五節(jié)中出現(xiàn)的，筆者將它提前到序言課中做了定性討論，目的是建立較為完整的知識(shí)體系．但是否有“過(guò)于提前”的傾向，還需要進(jìn)一步斟酌、思考，希望能夠通過(guò)序言課的設(shè)計(jì)不斷提升教學(xué)設(shè)計(jì)能力．

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