“生命課堂”視角下優(yōu)化問(wèn)題探究過(guò)程的思考
——以“法拉第電磁感應(yīng)定律”的教學(xué)為例

周金中

（寧波鎮(zhèn)海中學(xué) 浙江 寧波 315200）

“生命課堂”是追求以人的發(fā)展為本的一種教育理念.“生命課堂”強(qiáng)調(diào)尊重學(xué)生學(xué)習(xí)自主權(quán)、尊重學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)與興趣相結(jié)合、生活活動(dòng)與創(chuàng)造活動(dòng)相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)課堂由“死”變“活”、由“靜”變“動(dòng)”、由“教”變“學(xué)”.隨著新課程理念的深化、發(fā)展，“生命課堂”被更多教師接納、實(shí)踐.

遺憾的是關(guān)于“生命課堂”的研究多出現(xiàn)在文科教學(xué)中，特別是小學(xué)階段的語(yǔ)文教學(xué)中.高中物理課堂教學(xué)的關(guān)鍵詞是“問(wèn)題”、“探究”，概括課堂特點(diǎn)的依舊是“高效”、“思考”、“驗(yàn)證”、“總結(jié)”類缺乏活力的“冰冷”詞匯.物理課堂的“生命價(jià)值”在哪里，問(wèn)題探究過(guò)程的“生命力”如何激發(fā)？筆者有一些粗淺的思考.下面以人教版《物理·選修3－2》“法拉第電磁感應(yīng)定律”一節(jié)典型課為案例，談?wù)剬?duì)“生命課堂”視角下優(yōu)化問(wèn)題探究過(guò)程的認(rèn)識(shí).

1 教學(xué)分析

1.1 教材分析

法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，也是影響時(shí)代變遷的重要物理規(guī)律.另一方面，本節(jié)知識(shí)是前面三節(jié)知識(shí)（電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的條件、方向，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。┑难永m(xù)和發(fā)展，也是學(xué)生計(jì)算與電磁感應(yīng)有關(guān)問(wèn)題的依據(jù).

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生清楚磁通量以及磁通量變化的概念，已經(jīng)學(xué)習(xí)了“磁生電”的關(guān)鍵在于磁通量的變化；根據(jù)楞次定律能判斷線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的電流方向.學(xué)生做過(guò)“導(dǎo)體切割磁感線”和“磁鐵插入、拔出線圈”產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)，具有基本的實(shí)驗(yàn)操作能力.

但是，本節(jié)教材對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律幾乎是直接給出，照本宣科很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.教學(xué)中不發(fā)掘認(rèn)知目標(biāo)之間的聯(lián)系，不研究學(xué)生心理訴求和思維沖突的脈絡(luò)，探究的活力蕩然無(wú)存.

思考：在教材分析中，我們總是從物理學(xué)角度判斷該部分內(nèi)容很重要，從“考”的動(dòng)機(jī)上“確定”該內(nèi)容的“核心”要素；總是線性地思考學(xué)生已經(jīng)掌握了什么，應(yīng)該具有什么能力.“生命課堂”視角下教師對(duì)教材定位時(shí)要多一些立足于學(xué)生的自問(wèn)，學(xué)生對(duì)“定律”類的問(wèn)題是否感興趣，對(duì)“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象有何種層次的理解（是記憶定律文字還是有哲學(xué)思考）和對(duì)“問(wèn)題與探究”有怎樣的期待等等.

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)與技能

（1）學(xué)生知道產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化快慢有關(guān).

（2）學(xué)生能區(qū)別磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率等概念.

（3）學(xué)生能理解法拉第電磁感應(yīng)定律，掌握其表達(dá)式.

2.2 過(guò)程與方法

（1）學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，經(jīng)歷完整的、較為嚴(yán)密的規(guī)律探究過(guò)程.

（2）學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中體會(huì)合作探究的實(shí)施方法.

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）學(xué)生在規(guī)律探究的逐步完善中感受發(fā)現(xiàn)的喜悅.

（2）學(xué)生在規(guī)律探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是猜想、實(shí)驗(yàn)、結(jié)論中領(lǐng)悟科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn).

思考：尊重是“生命課堂”的保障，教學(xué)目標(biāo)中的行為主體應(yīng)該是學(xué)生，設(shè)置的探究目標(biāo)必須是課堂上學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn).情感是“生命課堂”的紐帶，問(wèn)題探究全過(guò)程中必須做好充分的問(wèn)題空間預(yù)設(shè)，必須多一些富有親和力的問(wèn)題解決方法的引導(dǎo)，必須在平等對(duì)話的氛圍中積極構(gòu)建愉悅的探究場(chǎng).超越是“生命課堂”的張力，探究過(guò)程就是要以盡可能激發(fā)學(xué)生潛能為教育目標(biāo)，讓學(xué)生體驗(yàn)以物理知識(shí)充實(shí)生命經(jīng)歷的感悟.

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 問(wèn)題情境引入

180年前，法拉第研究這個(gè)不起眼的線圈（投影法拉第照片及其所用線圈），開啟了電氣化的時(shí)代.我們把目光聚焦在這個(gè)有些破舊的板上（呈現(xiàn)自制發(fā)光地板，如圖1）.它不是普通的木板，是一塊可以

圖1 自制發(fā)光地板

發(fā)電的地板.看這盞與地板相連的發(fā)光二極管（踩壓地板，二極管閃亮），你們看到了什么？（學(xué)生回答：發(fā)光）筆者在這微弱的閃光中還看到了方興未艾的節(jié)能環(huán)保時(shí)代.設(shè)想在過(guò)道、馬路都裝上發(fā)電地板，會(huì)是怎樣的情境？遺憾的是，這塊發(fā)電地板產(chǎn)生的電能不夠，希望和大家一起走近能讓它更亮的原理——法拉第電磁感應(yīng)定律.

思考：?jiǎn)栴}情境的生命價(jià)值在于激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，彰顯探究的意義和激活學(xué)習(xí)的興趣.聯(lián)系課堂的發(fā)展方向，問(wèn)題情境也可以是整個(gè)課堂的背景，甚至是課堂探究的主線.問(wèn)題探究過(guò)程圍繞問(wèn)題情境開始、發(fā)展、深化.

3.2 科學(xué)猜想的誕生

（1）猜想的啟發(fā)

首先看看它是怎么發(fā)電的？（打開盒子）引導(dǎo)學(xué)生觀察，依次找到磁鐵、多匝線圈，回歸如圖2所示基本實(shí)驗(yàn)裝置.產(chǎn)生感應(yīng)電流對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分相當(dāng)于電源.

圖2 基本實(shí)驗(yàn)裝置

若要燈更亮，即要對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，那么就要思考感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？

（2）猜想的引導(dǎo)

立足于思考，注意需要的器材.磁鐵 —— 產(chǎn)生磁場(chǎng)，描述磁場(chǎng)的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度；線圈，描述線圈的有匝數(shù)、面積.（預(yù)設(shè)：猜想與磁感應(yīng)強(qiáng)度B，線圈面積S，磁通量Φ，線圈匝數(shù)N有關(guān)）

立足于行動(dòng)，在學(xué)生面前都有基本實(shí)驗(yàn)裝置圖2中的器材，可以動(dòng)手實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)中提煉感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與哪些因素有關(guān).（預(yù)設(shè)：速度、磁通量的變化、磁通量變化的大小或者快慢）

（3）猜想的分析

是否猜想后就付諸實(shí)驗(yàn)，還是需要先通過(guò)理性分析剔除不成熟的“想象”？回想法拉第發(fā)現(xiàn)“磁生電”的歷程.為什么他發(fā)現(xiàn)了“磁生電”？在“產(chǎn)生”的原因上他和別人有什么根本的不同？（預(yù)設(shè)：變化的磁場(chǎng)、磁通量的變化、磁是“動(dòng)的”等說(shuō)法）是“動(dòng)態(tài)”的磁才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素最有可能的是“動(dòng)態(tài)的量”.

（4）猜想的表述

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁通量的變化有關(guān).引導(dǎo)學(xué)生從哪些維度可以描述變化情況；從哪些角度描述速度變化（速度變化的大小、方向和快慢）.（預(yù)設(shè)：磁通量變化的大小ΔΦ，磁通量變化的快慢）

思考：猜想不是任學(xué)生“天馬行空”般地胡思亂想，也不是強(qiáng)行灌輸“目標(biāo)猜想”.如同生命的發(fā)展歷程，猜想也應(yīng)該有一個(gè)從懵懂逐步走向成熟的過(guò)程.教師需要有充分的預(yù)設(shè)，高屋建瓴地引領(lǐng)學(xué)生猜想的方向；教師需要有多種形式的引導(dǎo)，剔除學(xué)生“猜想”的非科學(xué)因素.在師生的互動(dòng)中探索學(xué)生向往的神秘“猜想”.

3.3 實(shí)驗(yàn)探究的步步深入

（1）學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)中確定E與的定性關(guān)系

E與磁通量的變化有怎樣的關(guān)系？

實(shí)驗(yàn)方案：

ΔΦ大，變化快，E______.

ΔΦ大，變化慢，E______.

ΔΦ小，變化快，E______.

ΔΦ小，變化慢，E______.

實(shí)驗(yàn)操作：磁鐵從底部（圖2）拿到離線圈較遠(yuǎn)，看成磁通量變化大；磁鐵從底部拿到線圈口，看成磁通量變化小.根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度，教師可先演示變化量的大小和變化快慢的控制方法，然后讓學(xué)生模仿.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁通量變化的大小ΔΦ無(wú)關(guān)，與磁通量變化的快慢有關(guān)，而且磁通量變化越快，即越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E也越大.

（2）師生合作實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)E與的定量關(guān)系

定量實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨增大而增大，這只是定性的關(guān)系.兩者之間是否有定量的關(guān)系，怎樣設(shè)計(jì)研究定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案？

方案1：Δt一定，改變?chǔ)う担淖傿.預(yù)設(shè)方案如圖3所示.一根磁鐵與兩根磁鐵以相同的速度插入兩個(gè)與電流表相連的相同線圈，兩組學(xué)生相互合作，觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況.

圖3 預(yù)設(shè)方案1

方案2：ΔΦ一定，改變?chǔ).參照?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)有關(guān)知識(shí)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度，預(yù)設(shè)方案如圖4所示.變頻器帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，以不同的轉(zhuǎn)速通過(guò)線圈，觀察電流表示數(shù)情況.

圖4 預(yù)設(shè)方案2

實(shí)驗(yàn)操作：師生合作，完成方案1中的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)磁鐵插拔的過(guò)程中，兩個(gè)G表的示數(shù)大約是2倍關(guān)系.實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題是G表擺動(dòng)很快，學(xué)生不容易對(duì)比觀察.

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)引導(dǎo)：如何能更清楚地分析數(shù)據(jù).（預(yù)設(shè)：采用攝像或者照相的方式）

利用相機(jī)拍攝G表的變化過(guò)程，當(dāng)堂分幀播放視頻.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，兩個(gè)G表的偏轉(zhuǎn)量成2倍關(guān)系，說(shuō)明二者感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E成2倍關(guān)系.

圖5 視頻顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果

總之，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E近乎與磁通量的變化率成正比.

思考：實(shí)驗(yàn)探究是整個(gè)探究過(guò)程中最具濃墨重彩的一筆，但也最容易走向兩個(gè)極端，即徹頭徹尾地牽著學(xué)生鼻子走或者放任學(xué)生.前者，課堂看起來(lái)非常流暢，但學(xué)生能力上是“停滯”的；后者，課堂氣氛活躍，但學(xué)習(xí)是低效的甚至是無(wú)效的，思維上是“死”的.唯有針對(duì)學(xué)生“動(dòng)手”、“動(dòng)腦”上的難點(diǎn)恰如其分地動(dòng)態(tài)引導(dǎo)，才能真正讓探究激發(fā)持久的活力.“生命課堂”的探究魅力就表現(xiàn)在這“跌宕起伏”的“動(dòng)態(tài)生成”之中.

3.4 探究成果謹(jǐn)慎的總結(jié)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率近乎成正比關(guān)系.在法拉第、紐曼、韋伯等人研究的基礎(chǔ)上，德國(guó)物理學(xué)家諾埃曼、英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋等人進(jìn)一步研究認(rèn)為，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比，這個(gè)規(guī)律物理學(xué)上命名為法拉第電磁感應(yīng)定律.數(shù)學(xué)表達(dá)式E＝kΔΦ，當(dāng)E取單位為伏特（V）、ΔΦ取單Δt位為韋伯（Wb）、時(shí)間取單位為秒（s）時(shí)，比例系數(shù)k＝1，法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式為E＝.學(xué)生課后可以按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案2在學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步檢驗(yàn)該規(guī)律.

思考：在總結(jié)探究成果環(huán)節(jié)時(shí)，經(jīng)常聽到類似“我們一起發(fā)現(xiàn)了XX規(guī)律”的話，嚴(yán)重削弱了學(xué)生對(duì)“真理”應(yīng)有的敬畏之情.總結(jié)中要盡可能肯定學(xué)生的成績(jī)，但是不能建立在對(duì)科學(xué)探究艱辛曲折漠視的基礎(chǔ)上.

3.5 課堂小結(jié)中的品味與展望

品味問(wèn)題：你對(duì)“法拉第電磁感應(yīng)定律”的再認(rèn)識(shí).（預(yù)設(shè)：感悟科學(xué)探究的艱辛）

引導(dǎo)：科學(xué)先賢們?cè)诋?dāng)時(shí)沒(méi)有精密的實(shí)驗(yàn)儀器情況下，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律.而我們今天只是發(fā)現(xiàn)“近乎”成正比關(guān)系.

展望問(wèn)題：暢想發(fā)電地板應(yīng)用前景.展示日本地鐵站的發(fā)電地板和瑞士的發(fā)電公路圖片.

思考：當(dāng)前課堂總結(jié)多半是“走過(guò)場(chǎng)”，幾乎是照著板書從頭到尾念一遍.總結(jié)應(yīng)是對(duì)整個(gè)課堂從三維目標(biāo)角度的一個(gè)新認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)于研究的過(guò)程與方法、學(xué)習(xí)的情感態(tài)度與價(jià)值觀應(yīng)該有品味.總結(jié)是探究過(guò)程中承上啟下的一節(jié)，在階段性結(jié)束舊問(wèn)題認(rèn)知的同時(shí)，必須開啟未知領(lǐng)域的大門，展望學(xué)生再探究的方向.

4 教學(xué)反思

整體來(lái)說(shuō)，無(wú)論從學(xué)生的反應(yīng)還是從筆者教學(xué)體會(huì)來(lái)看，本課的鮮明特色是探究過(guò)程具有生命感.緊盯主題、形式多樣的問(wèn)題情境和循序漸進(jìn)的問(wèn)題鋪墊，讓探究?jī)?nèi)容在“好奇”和“期待”中動(dòng)態(tài)生成；各種層次的引導(dǎo)和預(yù)設(shè)，讓整個(gè)探究過(guò)程在“繁花”和“止水”的反復(fù)中“一路暢通”；理性的科學(xué)疑問(wèn)與感性的研究感悟相交融，讓物理問(wèn)題研究課堂體現(xiàn)著“一花一世界，一葉一菩提”的韻味.“生命課堂”視角優(yōu)化探究過(guò)程之美就在于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中能感受人文的魅力，在科學(xué)態(tài)度中體驗(yàn)精神生活的自由.

1 王鑒.課堂重構(gòu)：從“知識(shí)課堂”到“生命課堂”.教育理論與實(shí)踐，2003，3（6）

2 張文質(zhì).生命化教育的責(zé)任與夢(mèng)想.上海：華東師范大學(xué)出 版 社 ，2006 .53

3 朱訓(xùn)林.名師課堂的生命高度.長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2010.14～18