徐文暉 龐 萌
(1.江蘇省南京市第九中學,江蘇 南京 210018;2.江蘇省南京市板橋中學,江蘇 南京 210039)
用問題驅動探究的物理教學探討
——以“探究感應電流產生的條件”教學為例
徐文暉1龐 萌2
(1.江蘇省南京市第九中學,江蘇 南京 210018;2.江蘇省南京市板橋中學,江蘇 南京 210039)
本文以“探究感應電流的產生的條件”一課為例,闡述以問題為驅動、進行探究式教學的措施,以提高教學的實效。
物理教學;探究式教學;問題驅動
在高中物理教學中,引導學生掌握科學探究的基本方法、培養(yǎng)學生探究學習的興趣、發(fā)展自主學習的能力、培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和關心社會的責任感是新課程提出的目標,也是學生終身學習和健康發(fā)展的需要。
在探究式教學中,通過創(chuàng)設以“學”為中心的智力和社會交往環(huán)境,讓學生自主發(fā)現(xiàn)與解決問題,它既重視結果,又強調知識獲得的過程;既關注建構,又重視應用,突出以學生為中心和全體學生參與。因而在高中物理教學中實施探究式教學,可以大大提高教學質量,有利于素質教育和創(chuàng)新教育的有效實施。
普通高中物理課程標準在課程的具體目標中也明確提出:經歷科學探究的過程,認識科學探究的意義,嘗試應用科學探究的方法研究物理問題、驗證物理規(guī)律??梢?,在物理教學中運用探究式教學,可以優(yōu)化物理課堂教學。探究式教學應該融合在日常的物理教學中,成為物理課堂教學必不可少的一部分。筆者結合“探究感應電流的產生條件”的教學,談談如何以問題為驅動,引導學生進行科學探究。
2.1 創(chuàng)設情境,激趣生疑
物理情境的創(chuàng)設是發(fā)現(xiàn)和提出科學問題的重要前提,通過演示實驗提出新問題,把學生曾經的生活體驗以多種形式再現(xiàn),在學生觀察、思考的同時,產生濃厚的學習興趣,“問題意識”油然而生,驅動學生主動探。
問題1:一個紙管,纏繞了三個線圈,每個線圈接2個發(fā)光二極管(如圖1),假如沒有電源,能否讓二極管發(fā)光?
圖1
問題2:二極管發(fā)光了,說明線圈中產生了電流。由磁生電,通過電磁感應產生的電流稱為感應電流。剛剛的實驗產生感應電流的方式和我們初中學習的“切割”不一樣,到底怎么才能產生感應電流呢?
通過創(chuàng)設情境,促成學生“問題意識”的形成,激發(fā)起探究欲望。
本節(jié)課以教師自制的“磁光管”創(chuàng)設情境,演示讓二極管發(fā)光來導入新課。學生在初中時學過電磁感應,通過巧妙設疑,引起學生的認知沖突,這不但能激發(fā)學生的求知欲,調動學生的積極性,而且還能指引探究活動的方向。
2.2 問題驅動,辨疑解難
探究過程中,教師應充分發(fā)揮主導作用,筆者以問題串的形式,通過問題驅動,啟發(fā)學生不斷思考,創(chuàng)造生動、活潑的學習氛圍,激發(fā)學生強烈的問題意識和探究動機,點燃學生思維的火花,然后再通過實驗、歸納、交流、評估等環(huán)節(jié)去解決物理問題,在這種問題驅動的探究過程中,學生既獲取了知識,掌握了規(guī)律,又能培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。
實驗一:“磁光管”實驗
實驗裝置如圖2所示,問題設計如下。
圖2
問題1:要產生感應電流有一個前提,線圈所在的導體回路必須是怎么樣的回路?
問題2:怎么確定回路中存在電流?
問題3:在操作之前你能確定電流的方向嗎?
問題4:通過剛才的實驗,我們發(fā)現(xiàn)磁鐵和線圈兩者會“來電”。桌上也有磁鐵和線圈不妨試一下,怎樣使線圈中產生感應電流?
在問題2中自然引入靈敏電流計,并了解靈敏電流計構造,明確實驗所要觀察的現(xiàn)象。讓學生通過一定的思考,再進行探究,而非將儀器結構和注意事項進行簡單的羅列。
問題5:普通的鐵棒在線圈周圍運動,會不會有感應電流?磁鐵和鐵棒的區(qū)別在哪?
問題6:
(1) 條形磁鐵周圍的磁場有什么特征?
(2) 你能在圖3中大致畫出磁感線嗎?
圖3
(3) 磁感線是均勻分布的嗎?磁感線疏密程度表示什么?
(4) 磁鐵插入線圈過程中,線圈中的磁感應強度是否發(fā)生變化?
(5) 磁體與線圈相對靜止,會產生感應電流嗎?
通過逐層遞進式的問題,引導學生把觀察到的現(xiàn)象轉化為看不到的物理量,化抽象為形象,讓學生在思考中加深對所學知識的理解,從而增加探究的深度。
問題7:是不是一定要磁體與線圈相對運動才能產生感應電流呢?
讓學生對已有的規(guī)律進行反思,從而引發(fā)對未知規(guī)律的猜想,并且為下一個探究實驗埋下伏筆。
實驗二:模仿法拉第的實驗
實驗裝置如圖4所示,問題設計如下。
圖4
問題1:產生的電流是否持續(xù)?
問題2:在合上開關、移動滑動變阻器、斷開開關這些過程中,A線圈中什么發(fā)生了變化,才使B線圈中產生了感應電流?
問題3:你能在圖5中定性描繪出線圈A電流變大過程中磁感應強度的變化嗎?
圖5
問題4:產生感應電流的條件真的一定是磁感應強度B發(fā)生變化嗎?
通過前3個問題,引導學生將探究結果引向線圈中磁感應強度的變化,但第4個問題又峰回路轉,啟發(fā)學生進一步思考,更深入地將探究進行到底。
實驗三:導體棒切割磁感線實驗
實驗裝置如圖6所示,問題設計如下。
圖6
問題1:觀察到導體棒位置發(fā)生了變化,產生了感應電流,你是否同意這個觀點?
問題2:是不是導體棒位置發(fā)生了變化,一定就會產生感應電流?能否舉出反例?
問題3:位置的變化要引起什么變化才能產生感應電流?
問題4:如果周圍空間不存在磁場,還會產生感應電流嗎?
問題5:這個面積應該具體指什么?
問題6:那么在導體棒切割的過程中磁感應強度B發(fā)生變化了嗎?
學生通過思考不斷產生認知沖突,啟發(fā)他們積極思考,加深對初中“切割”的理解,為總結感應電流的產生條件做鋪墊。
2.3 釋疑驗證,總結歸納
問題1:在物理學中存在簡潔、和諧之美,盡管產生感應電流的方式是不同的,但是不是產生感應電流應該具有相同的條件?
問題2:在閉合導體回路中,哪一個物理量變化時,會產生感應電流?
學生根據(jù)實驗事實進行思考、討論,揭示產生現(xiàn)象的原因。教師適時點撥,有利于去偽存真,把探究引向深入。
(1) 不是所有的探究,都要學生動手實踐
“探究感應電流的產生條件”這節(jié)課有3個實驗,在筆者開始的教學設計中,每個實驗都讓學生動手實踐,結果學生由于對實驗儀器的組裝并不清楚,實驗效果不佳,并大大占用了思考、討論的時間。在不斷實踐中,筆者最后僅把“磁光管實驗”作為學生實驗,其他都作為演示實驗,節(jié)省下來的時間用于知識的鋪墊,明確實驗裝置,讓學生進行思考和討論。其實一堂成功的探究課,必定是學生思維不斷產生碰撞,而非學生自主實驗越多越好。
(2) 不能因為強調“自主”探究,就放任學生獨立完成
探究式教學并非教師撒手不管,而應充分發(fā)揮教師的主導作用。還以“探究感應電流的產生條件”這節(jié)課為例,筆者第一次就把整個課堂拋給學生,讓學生自己動手實驗,自己總結規(guī)律,結果學生的確一直在動手,但沒有思考,課堂鬧哄哄,教學效果很不理想。在實施過程中,教師要關注教學目標的落實,引導探究,指出誤區(qū),把握探究方向。而筆者認為采用問題驅動的方式,可強化學生的參與意識,體現(xiàn)學生的主體地位,讓學生在問題解決中真正主動探究。
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