劉冰潔 支啟軍

(貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院,貴州貴陽 550025)

1 問題提出

“楞次定律”內(nèi)容位于人教版新教材選擇性必修2第2章第1節(jié),是判定感應(yīng)電流方向的一般規(guī)律.“楞次定律”是以磁場、電流的磁效應(yīng)等知識為基礎(chǔ),又為之后學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律、交變電流、電磁振蕩和電磁波奠定了基礎(chǔ),具有承上啟下的作用.楞次定律是電磁感應(yīng)規(guī)律的重要組成部分,它與法拉第電磁感應(yīng)定律一樣也是本章的一個教學(xué)重點,是分析和處理電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題的兩個重要支柱之一.[1]本節(jié)課屬于規(guī)律探究課,規(guī)律探究的過程中,應(yīng)該注重學(xué)生在探究過程中的體驗和思考,讓學(xué)生真正了解楞次定律的發(fā)現(xiàn)過程,從而獲得過程體驗和情感體驗,并通過表達(dá)促進(jìn)遷移反思.因此本文提出“三教”的教學(xué)理念,運用“三教”理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,更多地關(guān)注學(xué)生的思考、體驗和表達(dá).

2 “三教”理念融入物理教學(xué)中可行性分析

“三教”理念是指“教思考、教體驗、教表達(dá)”的教育理念,是基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng),在學(xué)科教學(xué)中教學(xué)生積極思考、自主體驗、善于表達(dá),以此促進(jìn)學(xué)生長見識、悟道理的一種教育理念.所謂“教思考”,主要是指教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中幫助學(xué)生厘清數(shù)學(xué)知識的邏輯結(jié)構(gòu),找出解決問題的思維線索,引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)活動中領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想方法;所謂“教體驗”,是指教師引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)活動過程中獲得對知識學(xué)習(xí)、問題解決和科學(xué)研究的過程體驗和情感體驗,進(jìn)一步獲得對數(shù)學(xué)思想方法的理解與把握;所謂“教表達(dá)”,既包括提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力,也包括提高學(xué)生的書面表達(dá)能力,對于數(shù)學(xué)教學(xué)而言,主要是指培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)語言來討論數(shù)學(xué)、表述數(shù)學(xué)問題、表達(dá)數(shù)學(xué)結(jié)論的能力.[2]

在我國新提出的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中均對“教思考、教體驗、教表達(dá)”提出了相關(guān)的目標(biāo)要求(表1).[3-5]

表1 “三教”理念在物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的體現(xiàn)

因此,在物理教學(xué)中“教思考”就是在物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、提出問題解決的方法,引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)活動中領(lǐng)悟物理學(xué)的思想方法.在物理教學(xué)中“教體驗”就是要引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)思維方法建立物理概念、實施科學(xué)探究進(jìn)行知識建構(gòu),獲得概念建立、問題解決、規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程體驗和情感體驗,知道物理概念建立的事實依據(jù)和科學(xué)思維方法,明確物理規(guī)律建立的事實依據(jù)和科學(xué)方法.在物理教學(xué)中“教表達(dá)”就是引導(dǎo)學(xué)生運用學(xué)習(xí)的知識解釋自然現(xiàn)象,對所學(xué)習(xí)的概念進(jìn)行物理意義闡述,引導(dǎo)學(xué)生對探究過程中遇到的問題進(jìn)行口頭或書面語言的表達(dá),養(yǎng)成實驗報告書寫的習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生的合作與表達(dá)能力.綜上所述,“三教”理念是對物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的高度凝練,適用于物理教學(xué)中,有助于教師的理念改變,幫助促進(jìn)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的落實.

3 “楞次定律”內(nèi)容分析

楞次定律的知識層面核心問題是感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān).本節(jié)課將圍繞這個問題進(jìn)行科學(xué)探究,發(fā)現(xiàn)問題,得出結(jié)論,總結(jié)反思.而楞次定律的本質(zhì)是能量守恒定律,進(jìn)一步加強學(xué)生的“守恒思想”,培養(yǎng)學(xué)生的“能量觀”.此外,楞次定律與慣性有相似的特點,可以通過慣性來進(jìn)一步對楞次定律的本質(zhì)進(jìn)行理解.因此,本節(jié)課的重點是探究感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān),而本節(jié)課的難點是怎樣引入中間變量“感應(yīng)磁場”.

3.1 從能量守恒的角度看“楞次定律”

能量守恒定律是自然界的基本定律,它的內(nèi)容是能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失,它只會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量總量保持不變.楞次定律的常見表述為感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.從楞次定律的表述中可以看出,由于磁鐵的運動產(chǎn)生了感應(yīng)電流,也就是產(chǎn)生了電能,為了維持原來磁通量的變化,就必須有動力的作用,這個作用需要克服感應(yīng)電流的磁場的阻礙做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.

3.2 從“磁慣性”的角度看“楞次定律”

在“牛頓第一定律”的學(xué)習(xí)中,知道慣性是物體固有屬性,慣性會阻礙運動的變化.而感應(yīng)磁場也是感應(yīng)電流的固有屬性,由于感應(yīng)磁場會阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,與慣性的概念相似.因此,通過類比的方式更好地讓學(xué)生理解阻礙的含義.

4 “三教”理念對“楞次定律”教學(xué)的啟示

4.1 從“教思考”的角度來看

(1)引導(dǎo)學(xué)生通過物理情境提出問題,學(xué)會從物理的角度發(fā)現(xiàn)新問題.

創(chuàng)設(shè)合適的物理情境,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境提出新的問題,并根據(jù)之前的知識提出合理的猜測.教師演示“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”的實驗,幫助學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)過的感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的相關(guān)知識.通過改變磁通量的變化,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)兩個過程中電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向不同,從而引入本節(jié)課要探究的內(nèi)容:感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān).

(2)引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的方法,提高學(xué)生解決問題的能力.

對“感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān)”的問題進(jìn)行思考,提出實驗設(shè)計的方案.對學(xué)生設(shè)計的實驗進(jìn)行評價,進(jìn)一步體會到控制變量法的思想.并讓學(xué)生進(jìn)行實驗操作,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,并引導(dǎo)學(xué)生解決問題.

(3)引導(dǎo)學(xué)生思考實驗數(shù)據(jù),提高處理信息的能力.

在實驗中可以直觀得到的實驗現(xiàn)象是感應(yīng)電流的方向、磁場的方向、磁極的運動方向,引導(dǎo)學(xué)生對實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)看不出3者之間明確的關(guān)系,因此需要引導(dǎo)學(xué)生思考并發(fā)現(xiàn)引入一個中間變量感應(yīng)磁場,可以發(fā)現(xiàn)感應(yīng)磁場與原磁場的方向和磁通量的變化方向有明確的關(guān)系,進(jìn)一步讓學(xué)生體會到感應(yīng)磁場的作用.

(4)引導(dǎo)學(xué)生思考“楞次定律”的本質(zhì),促進(jìn)知識的結(jié)構(gòu)化.

提問學(xué)生需要思考的幾個問題:是誰在阻礙?阻礙什么?如何阻礙?能否阻止?為什么不能阻止?學(xué)生能回答出是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場在阻礙,阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化,增反減同的方式阻礙,不能阻止,因為要產(chǎn)生感應(yīng)電流,阻止時磁通量不再變化,感應(yīng)電流就不能產(chǎn)生.通過這些問題,學(xué)生對于楞次定律的知識進(jìn)一步理解和結(jié)構(gòu)化,知道楞次定律的本質(zhì)是能量守恒.

4.2 從“教體驗”的角度來看

(1)引導(dǎo)學(xué)生體驗規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程,獲得過程體驗和情感體驗.

規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程就是科學(xué)家經(jīng)歷的探究過程,重構(gòu)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過程,有助于學(xué)生獲得過程體驗和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的情感體驗,進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性.

在本節(jié)課程中,通過讓學(xué)生自己進(jìn)行實驗設(shè)計,進(jìn)行實驗,讓學(xué)生體會控制變量法的使用以及知道靈敏電流計的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系,體驗實驗得到結(jié)論的過程,對靈敏電流計與電流方向的關(guān)系有深刻的認(rèn)識.再通過設(shè)計的實驗進(jìn)行實驗探究,記錄數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)問題.最后,通過楞次演示儀的演示實驗,引入中間變量感應(yīng)磁場,從而發(fā)現(xiàn)感應(yīng)磁場的方向阻礙磁通量的變化,并通過感應(yīng)磁場可以判斷感應(yīng)電流的方向,體驗規(guī)律發(fā)現(xiàn)的艱辛快樂.

(2)引導(dǎo)學(xué)生體驗規(guī)律的應(yīng)用過程,加深對規(guī)律的遷移運用.

通過書上的習(xí)題讓學(xué)生先感受楞次定律使用的過程,再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié):先確定原磁場的方向,再判斷磁通量是增加還是減小,根據(jù)楞次定律得出感應(yīng)磁場的方向,通過右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,并寫出結(jié)構(gòu)圖(如圖1所示),最后與學(xué)生同做一道題遷移反思.

圖1 “楞次定律”運用流程圖

4.3 從“教表達(dá)”的角度來看

(1)引導(dǎo)學(xué)生“說物理”,培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力.

讓學(xué)生以口頭或作圖的方式根據(jù)控制變量法表達(dá)該實驗設(shè)計方案,促進(jìn)學(xué)生表達(dá)能力提升.表達(dá)的同時,學(xué)生對實驗方案進(jìn)行反思.引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的思考回答出關(guān)于楞次定律的本質(zhì)問題,對于楞次定律的認(rèn)識更進(jìn)一步,幫助學(xué)生對自己的認(rèn)識進(jìn)行反思.將阻礙一詞與慣性聯(lián)系起來思考,幫助學(xué)生理解“阻礙”,同時也與之前的知識聯(lián)系,形成結(jié)構(gòu).

(2)引導(dǎo)學(xué)生“寫物理”,促進(jìn)學(xué)生的遷移反思.

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生對楞次定律的使用過程進(jìn)行總結(jié)并表達(dá),加深印象以及促進(jìn)思維的發(fā)展.根據(jù)課后的例題1,讓學(xué)生嘗試自己做出線圈中感應(yīng)電流的方向,經(jīng)歷遷移運用的過程,并讓學(xué)生寫出楞次定律的運用流程,解析例題2.

5 “楞次定律”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

根據(jù)以上的分析,基于“三教”理念對“楞次定律”一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計,表2列出完整的主要環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計.“三教”理念并不是單獨存在于某一個環(huán)節(jié)中,一般是每個環(huán)節(jié)中并存,但是一些環(huán)節(jié)有一定的側(cè)重點.

表2 “楞次定律”教學(xué)設(shè)計

續(xù)表

6 結(jié)語

教育學(xué)家杜威曾經(jīng)說過:“如果我們?nèi)杂米蛱斓慕逃齺砼囵B(yǎng)今天的兒童,那么我們就是在剝奪他們的明天”.新時代的到來使得教師應(yīng)該使用新的教育理念來適應(yīng)新的教育.“三教”理念使得教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的同時,更多地關(guān)注到學(xué)科知識的本質(zhì),關(guān)注學(xué)生的思考、體驗和表達(dá);更好地促進(jìn)以學(xué)生為主體的課堂的達(dá)成,促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).