郭衛(wèi)強(qiáng)

摘? ? 要：以問題的生成作為主體思路組織“楞次定律”的教學(xué)過程，有效解決教材的實(shí)驗(yàn)容量大、探究信息多、思維鏈條長、教學(xué)的邏輯不連續(xù)、探索規(guī)律隱蔽且抽象等教學(xué)難點(diǎn)，通過師生合作探究與質(zhì)疑解惑，使得學(xué)生知識(shí)理解得以深化。

關(guān)鍵詞：生成問題;物理核心素養(yǎng);案例分析;教學(xué)反思

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）3-0072-4

“人類自古以來就對(duì)自然界充滿好奇……在它們的驅(qū)使下，人類對(duì)自然規(guī)律進(jìn)行不懈的探索”[1]。在教學(xué)中，讓問題從教學(xué)情境中生成，并以問題為主線推進(jìn)課堂教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)知與思維，給學(xué)生提供足夠的時(shí)間和空間，去發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑和論證。在問題不斷生成與解決的過程中，引導(dǎo)學(xué)生掌握物理觀念，經(jīng)歷科學(xué)探究，發(fā)展科學(xué)思維，體會(huì)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。筆者以生成問題作為主題思路開展“楞次定律”一節(jié)的教學(xué)，有效解決了教材的實(shí)驗(yàn)容量大、探究信息多、思維鏈條長、教學(xué)的邏輯不連續(xù)、科學(xué)探究表面化等問題。

1? ? 創(chuàng)設(shè)問題生成情境，尋找科學(xué)探究的起點(diǎn)

通過創(chuàng)設(shè)有媒體資源支撐的自然的學(xué)習(xí)情境，學(xué)生可以從中自發(fā)地進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、推理、質(zhì)疑和論證，這有利于學(xué)生的思維誤區(qū)和認(rèn)知缺陷得以充分暴露，以及對(duì)問題的深入理解，并生成新的探究問題。這些“生成的、動(dòng)態(tài)的、開放的，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的問題”可以點(diǎn)燃學(xué)生探究的欲望，避免課堂缺乏針對(duì)性及學(xué)生的共鳴難以激發(fā)，使學(xué)生不再成為課堂的“看客”。教學(xué)片段如下：

師：演示實(shí)驗(yàn)1（如圖1），演示條形磁鐵與鋁環(huán)間的相互作用，讓條形磁鐵的N極、S極分別靠近和遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)和帶有開口的鋁環(huán)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)條形磁鐵的N極、S極靠近和遠(yuǎn)離帶有開口的鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)和磁極之間沒有發(fā)生相互作用;當(dāng)條形磁鐵的N極、S極靠近閉合鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)與磁極相互排斥;當(dāng)條形磁鐵的N極、S極遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)與磁極相互吸引。引導(dǎo)學(xué)生思考：當(dāng)條形磁鐵的N極、S極靠近和遠(yuǎn)離帶有開口（閉合）的鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)中會(huì)有感應(yīng)電流嗎？為什么閉合鋁環(huán)與磁極間會(huì)有力的作用？磁極和鋁環(huán)中電流間的相互作用有什么特點(diǎn)呢？你能判斷鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向嗎？鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向可能與哪些因素有關(guān)呢？

生1：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，當(dāng)條形磁鐵的N極、S極靠近和遠(yuǎn)離帶有開口（閉合）的鋁環(huán)時(shí)，開口鋁環(huán)中不會(huì)有感應(yīng)電流，閉合鋁環(huán)中會(huì)有感應(yīng)電流。

生2：感應(yīng)電流和磁鐵之間發(fā)生相互作用，當(dāng)磁極靠近時(shí)，鋁環(huán)和磁鐵之間表現(xiàn)為斥力;當(dāng)磁極遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)和磁鐵之間表現(xiàn)為引力，阻礙鋁環(huán)和磁鐵間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

生3：可以把條形磁鐵等效為環(huán)形電流，運(yùn)用安培定則判斷環(huán)形電流的方向，利用同向電流相互吸引、異向電流相互排斥來判斷閉合鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向。

生4：磁鐵靜止在鋁環(huán)中時(shí)，鋁環(huán)不移動(dòng)，說明鋁環(huán)中沒有感應(yīng)電流。

生5：閉合鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向可能與磁場的方向和磁場的強(qiáng)弱變化有關(guān)。

生6：磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，感應(yīng)電流的方向應(yīng)該與穿過閉合鋁環(huán)磁通量的變化有關(guān)。

基于產(chǎn)生感應(yīng)電流的演示實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系，強(qiáng)化邏輯推理、理論論證。依據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合鋁環(huán)磁通量的變化，從而得出磁通量變化是影響感應(yīng)電流方向的關(guān)鍵因素，符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯，自然而然生成問題，過渡到本節(jié)課的探究主題。學(xué)生從問題中分析、抽象、概括，建立物理模型，作出個(gè)性化的解讀，圍繞生成問題質(zhì)疑、推理和論證，進(jìn)行歸納總結(jié)，生成新問題，形成科學(xué)探究的起點(diǎn)。

2? ? 優(yōu)化再設(shè)計(jì)生成問題，確立科學(xué)探究主線

生成問題是課堂探究的主線，一般由課堂的重點(diǎn)、難點(diǎn)和個(gè)別疑難問題組成。生成問題是比較繁雜的，有的超出了學(xué)生的認(rèn)知范圍，有的抽象難以理解，有的隱蔽難以發(fā)現(xiàn)，有的甚至偏離課堂的主線，所以教師要依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的要求對(duì)生成問題進(jìn)行重新梳理、整合，使得認(rèn)知問題化，問題層次化，在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)重新設(shè)計(jì)，以生成問題為主線組織教學(xué)。教學(xué)片段如下：

師：演示實(shí)驗(yàn)2（如圖2），條形磁鐵穿過長度為50 cm透明有機(jī)玻璃管（玻璃管外套有長度為30 cm的線圈，線圈兩端接有兩個(gè)方向相反的發(fā)光二極管），請(qǐng)你觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析：N極靠近、S極遠(yuǎn)離線圈，二極管2發(fā)光，S極靠近、N極遠(yuǎn)離線圈，二極管1發(fā)光，你能判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向嗎？

生1：根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦裕煞较虿煌亩O管發(fā)光情況，可以判斷線圈中電流的方向。

師：分組實(shí)驗(yàn)1（見表1），請(qǐng)同學(xué)們利用實(shí)驗(yàn)桌上的器材，分組實(shí)驗(yàn)，完成表格，探究穿過線圈磁通量增大（減小）時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向與磁通量增大（減小）有什么關(guān)系？

生1：如果把線圈感應(yīng)電流等效為條形磁鐵，當(dāng)磁鐵靠近時(shí)，感應(yīng)電流排斥磁鐵的靠近;當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時(shí)，感應(yīng)電流吸引磁鐵，阻礙磁鐵遠(yuǎn)離，與演示實(shí)驗(yàn)1鋁環(huán)阻礙條形磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)一致。

生2：當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與線圈中引起感應(yīng)電流的磁場的方向相反;當(dāng)磁場減弱時(shí)，則相同。

生3：線圈中感應(yīng)電流的磁場與穿過線圈的磁通量變化的關(guān)系，可以概括為感應(yīng)電流的磁場阻礙穿過線圈磁通量的變化。

對(duì)學(xué)生探究過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行梳理整合，需要優(yōu)化再設(shè)計(jì)的問題有兩個(gè)：問題一是受實(shí)驗(yàn)條件的限制，一般采用通過改變磁場強(qiáng)弱引起磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，學(xué)生不易聚焦磁通量變化是影響感應(yīng)電流方向的關(guān)鍵因素，需要對(duì)聚焦磁通量變化問題再設(shè)計(jì)。問題二是學(xué)生受抽象、概括和表述等能力的限制，難以通過感應(yīng)電流的磁場這個(gè)“中質(zhì)”來判斷感應(yīng)電流方向。感應(yīng)電流的磁場隱蔽且抽象，需要對(duì)聚焦感應(yīng)電流的磁場問題進(jìn)行再設(shè)計(jì)。教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生猜想、分析和求證過程中出現(xiàn)的生成性問題進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)具有層次感和梯度性的新問題，創(chuàng)設(shè)階梯，鋪路搭橋，完善思維鏈條，助力學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)探究。

3? ? 探究討論所生成的問題，準(zhǔn)確建立物理概念

物理觀念是基礎(chǔ)，只有深刻理解物理觀念，才能有深度的思維培養(yǎng)[2]。課堂教學(xué)過程中生成的新問題因?yàn)槠浼磿r(shí)性更符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，所以應(yīng)聚焦教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)層次性強(qiáng)、梯度明顯的問題。學(xué)生在效度更高的生成性問題上進(jìn)行長時(shí)間深度思考，抓住時(shí)機(jī)質(zhì)疑探究，在師生互動(dòng)和生生互動(dòng)中進(jìn)行思維的交流與碰撞，有利于其掌握科學(xué)知識(shí)，深度理解物理概念，形成物理觀念。教學(xué)片段如下：

師：楞次定律一節(jié)的主要內(nèi)容是感應(yīng)電流具有這樣的方向，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化[3]。

思考討論：

（1）你怎樣理解感應(yīng)電流的磁場與磁通量變化的因果關(guān)系？

（2）你怎樣理解“阻礙”：①誰在阻礙？②阻礙什么？③如何阻礙？④能否阻止？⑤為何阻礙？嘗試用能量守恒的觀點(diǎn)解釋阻礙現(xiàn)象。

生1：線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原線圈中磁通量的變化。

生2：當(dāng)磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與線圈中的磁場方向相反，阻礙磁通量增加;當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與線圈中的磁場方向相同，阻礙線圈中磁通量減少。

生3：不是阻止，而是延緩了磁通量的變化。

生4：從相互作用的角度看，阻力做了功，有電流產(chǎn)生，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，遵守能量守恒定律。

師：分組實(shí)驗(yàn)2（如圖3），引起磁通量變化的因素有兩個(gè)：一是磁場的變化，一是面積變化。楞次定律可以判斷磁場變化引起磁通量變化所產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，是否可以用楞次定律判斷閉合回路面積變化引起磁通量變化所產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向呢？利用實(shí)驗(yàn)桌上的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證你的判斷是否正確？

生1：根據(jù)楞次定律，當(dāng)導(dǎo)體棒向左擺動(dòng)，回路中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針（從上向下看）;當(dāng)導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，回路中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。

生2：實(shí)驗(yàn)結(jié)果是當(dāng)導(dǎo)體棒向左擺動(dòng)時(shí)二極管1發(fā)光，當(dāng)導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)時(shí)二極管2發(fā)光，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楞次定律判斷結(jié)果一致。

師：左手定則可以判斷通電導(dǎo)線在磁場中受安培力的方向，它描述了磁場的方向、電流的方向和安培力的方向三者之間的關(guān)系。試一試，你能用左手或右手來描述磁場的方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和導(dǎo)體中電流的方向三者之間的關(guān)系嗎？導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不垂直時(shí)可以判斷嗎？

生1：伸開右手，讓拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w棒運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

生2：導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不垂直時(shí)也可以用右手定則進(jìn)行判斷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想一致。

學(xué)生感受楞次定律的巧妙表述和簡潔之美的同時(shí)，理解了其豐富的內(nèi)涵，從相互作用角度和能量守恒角度解決問題，運(yùn)用類比的方法歸納總結(jié)右手定則更是強(qiáng)化了對(duì)楞次定律的深度理解。在授課過程中生成問題并解決是教師組織與推進(jìn)教學(xué)的核心，關(guān)系到學(xué)生是否深度理解物理概念，是否通過學(xué)習(xí)物理概念獲得深度且高效的認(rèn)知體驗(yàn)和正確的科學(xué)觀念。

4? ? 教學(xué)反思

4.1? ? 以生成問題組織教學(xué)，凸顯學(xué)生的主體地位

“預(yù)設(shè)的，靜態(tài)的，封閉的，學(xué)生不需要的問題”無法喚醒學(xué)生的內(nèi)在需求，無法激發(fā)學(xué)生的求知欲望，課堂變成教師的獨(dú)奏，學(xué)生成為“沉默的羔羊”。聚焦有價(jià)值的問題，聚焦學(xué)生需求的問題，可以提升科學(xué)探究的針對(duì)性和有效性;生成問題開放的情境，個(gè)性化的解讀、分析、推理和論證，同伴間質(zhì)疑、批判，可以促進(jìn)思維碰撞出創(chuàng)新的火花;教師的有效設(shè)計(jì)可完善思維鏈條，降低探究難度，讓問題在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”中解決。

4.2? ? 以生成問題組織教學(xué)，更好地落實(shí)物理核心素養(yǎng)

課堂上教師匆匆忙忙演示，學(xué)生慌慌張張實(shí)驗(yàn)，探究面面俱到，學(xué)生沒有深層次的發(fā)現(xiàn)、推理、質(zhì)疑和論證的時(shí)間和空間，科學(xué)探究停留在表面，知識(shí)沒有得到深化，物理核心素養(yǎng)無法落實(shí)。以生成問題組織教學(xué)，濾去干擾因素，聚焦研究主題，可使學(xué)生有足夠的時(shí)間和空間開展合作研究，對(duì)不同觀點(diǎn)和既成結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑與批判、檢驗(yàn)與修正，獲得深層次的認(rèn)知體驗(yàn)。運(yùn)用理性推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)探究方法，掌握科學(xué)知識(shí)，深化理解物理觀念，有助于培養(yǎng)科學(xué)思維，滲透態(tài)度與責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和品質(zhì)[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭前程，黃恕伯.普通高中教科書物理必修第一冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]彭前程.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的理解與踐行——以人教版高中物理教材為例[J].物理教學(xué)，2020，42（02）：6-12.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3-2[M].北京：人民教育出版社，2010：4.

[4]廖伯琴.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）要點(diǎn)解讀[J].物理教學(xué)，2020，42（02）：2-5.

（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）