ＨＰＳ教育模式中的“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”教學(xué)案例設(shè)計

【摘 要】本文簡單介紹了有關(guān)科學(xué)教育的HPS教育理論及由英國學(xué)者孟克與奧斯本為落實科學(xué)教育中科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)提出的融合模式，并根據(jù)此模式設(shè)計了有關(guān)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的課堂教學(xué)設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】HPS教育 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 教學(xué)模式

【中圖分類號】G632【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1006－9682（2009）03－0128－02

一、HPS教育的概念

多年來，教育界學(xué)者就倡導(dǎo)在科學(xué)教育中進行科學(xué)史、科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)方法的教學(xué)。目前，這個問題受到國際科學(xué)教育界的高度重視，并以HPS教育的形式進入科學(xué)課程中。所謂的HPS，是融科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)為一體的科學(xué)教育的新型教學(xué)模式。我國新一輪基礎(chǔ)教育課程改革目標(biāo)不僅注重知識與技能這個維度，而且注重從過程與方法及情感態(tài)度與價值觀這兩個維度對學(xué)生進行培養(yǎng)。［1］通過教學(xué)使學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，從而使學(xué)生不但學(xué)到科學(xué)的知識和技能，而且具有科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，這是此次課程改革的重要目標(biāo)之一，HPS教育正是達到這個目的的一個重要途徑。

二、HPS教學(xué)模式

不少專家針對落實科學(xué)教育中科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)提出許多不同的模式，本文主要介紹孟克與奧斯本的融合模式。這一模式由英國學(xué)者孟克與奧斯本提出，其理論基礎(chǔ)注重學(xué)生的已有知識、

經(jīng)驗和如何認(rèn)知的認(rèn)識論問題，便于促進學(xué)生對科學(xué)概念的理解及教師對課堂的管理。

1．HPS教學(xué)模式的基本程序

這一模式的教學(xué)程序包括以下6個環(huán)節(jié)：［2］

這一模式有以下幾個顯著特點：①將物理學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機地融合在一起；②整個教學(xué)過程是一個問題解決的探究過程，因而有利于培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和創(chuàng)新能力；③充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性，促使他們主動學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識；④使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)家和常人一樣也會犯錯誤；⑤通過探究活動實現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)，形成正確的科學(xué)觀念。

2．HPS教學(xué)模式的操作結(jié)構(gòu)

以上就是HPS理論的一些主要觀點，［3］接下來，本文將用HPS理論的融合模式來設(shè)計高中物理“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)的課堂教學(xué)，通過課堂教學(xué)設(shè)計來具體展現(xiàn)HPS理論在實際教學(xué)中的應(yīng)用，以期能起到拋磚引玉的作用。

三、教學(xué)案例

電磁感應(yīng)現(xiàn)象

〖教學(xué)目標(biāo)〗

知識與技能方面：知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象；理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件；訓(xùn)練實驗技能。

過程與方法方面：體會科學(xué)探索的過程特征；領(lǐng)悟科學(xué)思維方法和科學(xué)實驗方法。

情感、態(tài)度和價值觀方面：感受法拉第的科學(xué)探索精神；感悟科學(xué)與技術(shù)、社會的關(guān)系，樹立人文精神。

〖教學(xué)設(shè)計〗

1．提出問題

師：丹麥物理學(xué)家奧斯特1820年發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，在當(dāng)時的科學(xué)界引起了很大的反響。許多科學(xué)家以無私的科學(xué)獻身精神投入了大量精力，對電磁感應(yīng)現(xiàn)象進行了研究，其中熱情最高、最執(zhí)著的就是英國物理學(xué)家法拉第。他對電流的磁效應(yīng)作了一系列的研究之后，在日記中寫下了“電能生磁，磁也能生電”這一光輝思想。之后，法拉第經(jīng)過十年的探索及無數(shù)次的失敗才證明了這一觀點，現(xiàn)在我們一起來探索這一問題。

師問：怎樣設(shè)計實驗驗證“磁也能生電”的觀點？

2．猜想討論

學(xué)生討論：如何利用磁場才能得到電流？

3．研究歷史

結(jié)合多媒體從歷史和現(xiàn)實兩個角度對要研究的問題展開探討，介紹歷史上的失敗實驗和習(xí)慣思維，展現(xiàn)歷史上探索“磁生電”的艱辛歷程。

針對歷史，師生討論焦點：

（1）電流周圍存在磁場，磁場周圍是否存在電場？

（2）是否磁場不夠強，產(chǎn)生的電流太弱？

（3）既然有磁化現(xiàn)象，電流能“電化”嗎？

（4）電產(chǎn)生磁，靜止電荷能否產(chǎn)生磁？須電荷運動才會產(chǎn)生，那么同樣磁場是否也要運動？

4．設(shè)計實驗

學(xué)生甲：將一帶有靈敏電流表的閉合回路放在一磁鐵旁邊，觀察指針是否偏轉(zhuǎn)？

學(xué)生乙：先將一線圈與電池相連，產(chǎn)生電流的磁場，然后，將這一線圈放入帶有一靈敏電流表的閉合線圈中，觀察指針是否偏轉(zhuǎn)。

教師按照學(xué)生的設(shè)計做演示實驗。（在實驗操作的過程中，教師先將電流表的表盤背向?qū)W生，待磁場穩(wěn)定后再將其表盤面向?qū)W生。）

師問：觀察到電流了嗎？

生答：沒有。

師問：可能的原因有哪些？怎樣改進實驗？

（學(xué)生討論）

生答：可能是磁場太弱了，或電流表的靈敏度不高，可把磁鐵的磁場增強，或?qū)⒕€圈制成螺線管，并且插入鐵芯。

教師按學(xué)生的要求增強磁場，但仍將電流表的表盤先背向?qū)W生，待磁場穩(wěn)定后，再將表盤面向?qū)W生。

師問：觀察到電流了嗎？

生答：沒有。

師問：未觀察到電流的原因還有哪些？怎樣改進實驗？

生答：在實驗操作過程中，沒有同時看電流表。

這時教師把表盤面向?qū)W生，重復(fù)上述實驗，讓學(xué)生全面、仔細觀察。

師問：觀察到電流了嗎？

生答：觀察到了。

師問：在什么情況下才有“電流”？什么情況下又沒有電流呢？

生答：磁鐵插入或抽出時有電流，放在線圈里不動時無電流：開關(guān)合上或斷開時有電流，開關(guān)合上后無電流；滑動變阻器的滑動片滑動時有電流，不動時無電流。

教師進一步引導(dǎo)學(xué)生分析并總結(jié)歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種情形：①運動的磁鐵；②運動的穩(wěn)恒電流；③變化著的磁；④變化著的電流；⑤在磁場中運動的導(dǎo)線。

5、歷史回顧

結(jié)合物理學(xué)史實，通過科學(xué)歸納與概括、思考與討論：①前四種情況磁場強弱都在變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流可能需要變化的磁場；②第五種情形還與回路面積變化有關(guān)；③這五種情形都必須有閉合的導(dǎo)體回路。④上面克拉頓的實驗為何不能得到感應(yīng)電流？引入磁通量的概念，概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

6、科學(xué)觀點

向?qū)W生介紹教科書中的觀點：磁通量概念、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

7．總結(jié)評價

電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷史意義（對科技進步和社會變革的推動作用）讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)與技術(shù)、社會的關(guān)系，以及給上述步驟一個評價性思考。

四、自我反思

這樣的教學(xué)，課堂中教師的作用主要是點撥、誘導(dǎo)、促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。也就是說，教師要了解學(xué)生的需要，幫助學(xué)生理清思路，誘導(dǎo)學(xué)生思維，協(xié)助學(xué)生歸納零散的知識，對學(xué)生的質(zhì)疑進行篩選、處理，開展討論活動。教師的指導(dǎo)要及時、適時，讓學(xué)生在教師的點撥、啟發(fā)與誘導(dǎo)下，感受獲得成功的喜悅?？茖W(xué)家們的每一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程就是一個創(chuàng)造過程。如果我們能在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)環(huán)境，讓學(xué)生再創(chuàng)造一次，即利用“再現(xiàn)法”，既能使學(xué)生深入理解物理規(guī)律，又能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。以科學(xué)史組織一個課程，不僅不會扭曲科學(xué)的歷史發(fā)展，還可以提供各種不同的看法、解題標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生對科學(xué)的本質(zhì)有更深切的認(rèn)識。

目前科學(xué)史教育基本處于目標(biāo)或理念的層次上。從這個意義來講，上述的教學(xué)模式為使科學(xué)史教育理念變?yōu)楝F(xiàn)實邁出了可貴的一步，具有重要的實踐意義。該模式的突出特點是充分考慮理科教學(xué)的實際情況，密切聯(lián)系教師關(guān)心的學(xué)科內(nèi)容，為具體落實科學(xué)史教育提供了保證。當(dāng)然，這個模式還是一個理論框架，具體實施起來還有很多問題。作者也結(jié)合實際情況進行了進一步的探索。筆者認(rèn)為，我們?nèi)裟茉谘芯拷梃b該模式的基礎(chǔ)上結(jié)合我國理科教材進行教學(xué)實驗，將會有益于理科課程的教學(xué)乃至科學(xué)素質(zhì)教育的探索。

參考文獻

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4 劉德華.“點擊”學(xué)校課程（走在十字路的科學(xué)教育）.福建教育出版社，2001