探討“知識線”與“方法線”同時展開的教學(xué)模式
——“楞次定律”課堂回顧與評價反思

何海衛(wèi)

(浙江省象山中學(xué) 浙江 寧波 315700)

1 問題提出

前蘇聯(lián)著名教育家、心理學(xué)家贊科夫曾說：“無論學(xué)校的教學(xué)大綱編得多么完善,學(xué)生畢業(yè)后必然會遇到他們不熟悉的科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)．那時候,他們將不得不獨立、迅速地弄懂這些東西并掌握它．”要弄懂新知識、新發(fā)現(xiàn),掌握新技術(shù)，如果沒有一套行之有效的科學(xué)方法是很難辦到的．所以，在物理教學(xué)中不僅要教給學(xué)生基本的科學(xué)文化知識，更重要的是要教給學(xué)生恰當?shù)目茖W(xué)方法．

“雙線并行”教育模式是浙江省物理某特級教師在其“高中物理科學(xué)方法教育的研究與實驗”課題研究中提出的一種高效教育模式，它是指在物理教學(xué)過程中，以教材中的知識發(fā)展過程和伴隨知識的發(fā)展過程所蘊涵的科學(xué)方法為基礎(chǔ)，將知識的發(fā)展過程及其所運用的科學(xué)方法整理出線索，使“知識線”和“方法線”在師生互動的教學(xué)過程中同時展開、并行前進的一種教育模式[1]．

筆者在“楞次定律”這堂課中嘗試應(yīng)用這種教育模式，從學(xué)生的反應(yīng)和聽課教師的評價看，效果還不錯.以下是對課堂重要環(huán)節(jié)切片式的回顧與反思．

2 課例及評價

2．1 現(xiàn)象導(dǎo)入 設(shè)疑引思

板書：提出問題

實驗：教師出示一截鋁管和一塊半徑比鋁管略小的圓柱形鋁塊，讓鋁塊穿過豎直放置的鋁管，另一同學(xué)同時在鋁管下端去抓鋁塊；(同學(xué)抓物失敗)

教師將鋁塊換成同樣形狀和大小的磁鐵塊，讓磁鐵塊也穿過豎直放置的鋁管，同時在鋁管下端抓磁鐵，緩慢下落的磁鐵輕易被教師抓住．(學(xué)生驚奇)

師：你認為磁鐵為什么比鋁塊下落得慢？

生：不是磁鐵對鋁管的吸引，也不應(yīng)該是磁鐵和鋁管的摩擦阻力，因為它們幾乎沒什么接觸．

師：剛才這位同學(xué)雖然沒能直接回答原因，卻用排除法為我們的分析縮小了范圍，你們還有別的什么想法嗎？

生：我覺得結(jié)合上一節(jié)課的學(xué)習，磁鐵穿過鋁管時，由于存在磁場和金屬圓管，可能發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是感應(yīng)電流使磁鐵下落得慢．

師：該同學(xué)的分析有道理，那么感應(yīng)電流是如何使磁鐵下落變慢了呢？帶著這個問題我們學(xué)習今天的內(nèi)容：“探究感應(yīng)電流的方向．”

反思評價：著名的教育家于漪說:“在課堂教學(xué)中，要培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的興趣，首先要抓住導(dǎo)入的環(huán)節(jié)，一開課就能把學(xué)生牢牢地吸住．課的開始好比提琴家上弦，歌唱家定調(diào)，第一個音定準了，就為演奏或歌唱奠定了基礎(chǔ)．上課也是如此，第一錘應(yīng)敲在學(xué)生心靈上，像磁石一樣把學(xué)生牢牢地吸引?。?0世紀70年代美國教育家C·特耐等人提出導(dǎo)入功能為：引起注意、激起動機、構(gòu)建教學(xué)目標、明確學(xué)習任務(wù)以及建立聯(lián)系．他們認為，在新的教學(xué)內(nèi)容開始時，吸引學(xué)生的注意是很重要的；求知欲是學(xué)習動機中最現(xiàn)實、最活躍的成分；導(dǎo)入要構(gòu)建的學(xué)習目標，使學(xué)生進入良好的心理準備狀態(tài)，全神貫注地、有意義地開展學(xué)習．

筆者在本課導(dǎo)入時利用最簡單、最直觀也是學(xué)生最熟悉的實驗裝置，直擊學(xué)生的傳統(tǒng)認知，通過對比強烈的兩次實驗，讓學(xué)生似“霧里看花”，對實驗的原理好像知道與電磁感應(yīng)有關(guān)，但卻又不知道具體原因，成功抓住學(xué)生的注意力，激起了學(xué)生的求知欲；在引導(dǎo)學(xué)生作初步思考的時候又自然地導(dǎo)入了要達到的學(xué)習目標——探究感應(yīng)電流的方向，為本節(jié)課的高效探究打下基礎(chǔ)．

2．2 大膽猜想 小心設(shè)計

板書：猜想與假設(shè)、實驗方案設(shè)計

師：同學(xué)們回顧一下有哪些方法可以產(chǎn)生感應(yīng)電流？

生：①閉合電路部分導(dǎo)線切割磁感線[圖1(a)].

②磁鐵插入或拔出閉合線圈[圖1(b)].

③線圈A內(nèi)電流變化使線圈B中感應(yīng)出電流[圖1(c)].

圖1

師：我們在上述3種裝置中選擇哪一個來探究感應(yīng)電流的方向比較好？為什么？

學(xué)生通過討論可能會形成以下意見:

(1)覺得圖1(a)方案較好，因為該裝置結(jié)構(gòu)比較清楚．

(2)選擇圖1(b)方案，因為原理清晰．

(3)排除圖1(c)方案，覺得對于探究來講結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜．

師：選擇用來做科學(xué)探究的實驗裝置至少要滿足以下兩點：簡單易操作，具有典型性．上述圖1(c)裝置不夠簡單，圖1(a)裝置簡單但不具典型性，所以我們今天選擇圖1(b)裝置來進行今天的實驗探究．

請大家結(jié)合這一裝置并自己用桌上的器材動手實驗后猜想：感應(yīng)電流的方向可能與哪些因素有關(guān)？

學(xué)生通過實驗進行觀察，進行各種推論：

(1)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場有關(guān)；

(2)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場的變化有關(guān)；

(3)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量有關(guān)；

(4)可能與產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化有關(guān)，因為感應(yīng)電流的產(chǎn)生是由于磁通量的變化．

反思評價：猜想是對學(xué)生物理知識和分析推理能力的綜合考查，是對探究方向進行合理和正確的預(yù)見，要按照科學(xué)方法，運用物理知識和規(guī)律進行合理的猜想．很多時候我們?yōu)榱送瓿煽茖W(xué)探究的一般程序，不加任何引導(dǎo)就讓學(xué)生進行猜想，這樣往往會讓猜想成為“無源之水”“無本之木”，學(xué)生活動看似很活躍，其實這種天馬行空的、沒有目的的猜想只是為了猜想而猜想．筆者認為真正有效率、有科學(xué)價值的猜想應(yīng)該建立在一定的事實基礎(chǔ)和知識基礎(chǔ)之上．

本環(huán)節(jié)先從教材上一節(jié)內(nèi)容中產(chǎn)生感應(yīng)電流的3種方式入手，引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)探究方案與裝置選擇，確定以圖1(b)裝置為探究依據(jù)后再結(jié)合實驗裝置和小實驗進行猜想．這樣的猜想更具針對性，也使得課堂更高效．同時，引導(dǎo)學(xué)生對實驗裝置進行分析篩選的過程，實際上是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究重要思想——從簡單入手，從典型出發(fā)——的過程，對三維目標中“方法”目標的達成起到很好的促進作用．

2．3 實驗探究 理論佐證

板書：實驗探究

師：為了檢驗大家猜想的正確性，請各小組利用手中的實驗器材(線圈，條形磁鐵，靈敏電流計，導(dǎo)線)設(shè)計實驗方案，畫出實驗原理圖進行實驗探究．

(1)查明螺線管線圈的繞行方向．

(2)明確電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系.

教師演示說明靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向有關(guān)．請學(xué)生用一節(jié)舊電池與滑動變阻器串聯(lián)后與靈敏電流計相連，觀察電流分別從圖2中a端、b端流入電流計時指針的偏轉(zhuǎn)方向，確定所用電流計的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系．同時提醒學(xué)生不同的電流計電流方向與指針的偏轉(zhuǎn)方向關(guān)系不一定相同．

圖2

師：實驗中我們要進行哪些實驗操作，又要記錄哪些實驗現(xiàn)象，下面請大家設(shè)計記錄實驗步驟和現(xiàn)象的表格[2,3]．

教師根據(jù)巡查的情況，挑幾個具有典型代表性的方案讓學(xué)生上臺介紹說明，并利用實物投影儀顯示．最后根據(jù)教師和同學(xué)們的建議，修訂完善一個簡單易做的實驗方案和相應(yīng)的記錄表，如表1所示.

表1 探究感應(yīng)電流方向?qū)嶒灛F(xiàn)象記錄表

反思評價：實驗方案的確定和實驗操作過程是探究性活動中最重要的中間環(huán)節(jié)，好的實驗方案能讓實驗現(xiàn)象更明顯，更方便后面環(huán)節(jié)的操作．而合理的實驗操作才能較為準確地得到實驗現(xiàn)象，也使得實驗規(guī)律的總結(jié)成為可能．

在學(xué)生進行實驗之前，及時引導(dǎo)學(xué)生去判斷電流表的偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系是涉及到實驗?zāi)芊耥樌M行的首要問題，更是實驗探究嚴謹性的體現(xiàn)．在引導(dǎo)過程中筆者提醒學(xué)生使用舊電池、滑動變阻器來保障電表的安全．盡管這并不是實驗的重心所在，但嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度也是我們探究課堂應(yīng)該傳遞給學(xué)生的重要信息．在實驗操作之前讓學(xué)生根據(jù)實驗方案討論設(shè)計實驗記錄表格是學(xué)生對實驗方案的再梳理，在本環(huán)節(jié)的最后筆者再設(shè)計一步：讓學(xué)生自行設(shè)計實驗記錄表格，將本課的探究性體現(xiàn)在細微處．

2．4 歸納結(jié)論 沖破“阻礙”

板書：歸納總結(jié)

師：現(xiàn)在，各個小組都完成了實驗，哪個小組愿意將結(jié)果展示出來？我們一起來分析．(挑選一組完成情況較好的小組投影展示)這個小組完成得真好！大家是不是都是這樣的結(jié)果？……好，你們的表現(xiàn)真不錯！有沒有哪個小組總結(jié)出了幾個量之間簡單的關(guān)系，從而得到了感應(yīng)電流的方向所滿足的規(guī)律呢？

生：沒有，好像沒辦法總結(jié)出關(guān)系．

師：根據(jù)實驗結(jié)果尋找結(jié)論和規(guī)律的方法往往決定著能否得出正確的結(jié)論，那么我們處理實驗結(jié)果的方法有哪些？

生：圖像法．

師：圖像法一般適合有具體實驗數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果處理．本次實驗我們記錄的是實驗現(xiàn)象，這類問題怎么尋找規(guī)律呢？

生：控制變量法．

師：怎么分析？

生：比如，在磁通量都增加的情況下比較磁場方向和感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系．

師：下面請同學(xué)們嘗試用控制變量法來尋找它們?nèi)咧g的關(guān)系．

學(xué)生思考、討論.

生：我感覺表格中感應(yīng)電流方向與磁通量的變化無直接關(guān)系．

師：磁通量的變化和磁場的方向是描述磁場的物理量，與感應(yīng)電流的方向不是同一類物理量，不易比較．怎么辦？

生：要“搭個橋”吧，先變成同一類物理量，怎么變還沒想好．

師：下面請大家討論如何先把這3個物理量變成同一類型的物理量．

學(xué)生討論后.

生：可以先分析感應(yīng)電流的磁場方向．

師：很好，請大家在表2里再加一欄“感應(yīng)電流的磁場方向”，分別判斷出各個方向，再進一步總結(jié)．為了便于區(qū)分，我們把表2里原來的“磁場方向”變成“原磁場方向”[4]．

表2 探究感應(yīng)電流方向?qū)嶒灛F(xiàn)象記錄表

學(xué)生補充完成表格內(nèi)容后，注意到感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與原磁場的方向有一定關(guān)聯(lián)．

師：感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向是否始終與原磁場的方向相同或相反？

生：不一定．有時相同，有時相反．

師：在什么情況下，B感與B原同向？在什么情況下，B感與B原反向？

生：當Φ原增大時，B感與B原相反；當Φ原減小時；B感與B原相同．

師：非常到位的總結(jié)，我們是否可以更進一步精簡表述．感應(yīng)電流的磁場對原磁場產(chǎn)生的磁通量的變化起到一個什么作用？

生：阻礙作用，感應(yīng)電流的磁場總是在阻礙原磁場產(chǎn)生的磁通量的變化．

師：早在1834年俄國物理學(xué)家海因里?！だ愦瓮ㄟ^大量的實驗就總結(jié)出了感應(yīng)電流方向的規(guī)律楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．

通過剛才我們自己的總結(jié)過程發(fā)現(xiàn)，“阻礙”一詞用得及其精妙．

思考：誰阻礙？阻礙誰？怎么阻礙？阻礙是阻止嗎？

生：感應(yīng)電流磁場阻礙原磁場磁通量的變化，原磁通量增加時，感應(yīng)電流磁場就與原磁場方向相反，原磁通量減少時，感應(yīng)電流磁場就與原磁場方向相同．阻礙只是使其變化減慢，不是阻止．

反思評價:根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納出感應(yīng)電流的方向所遵從的規(guī)律是本節(jié)課的重點也是難點．而在歸納的過程中如何引出“感應(yīng)電流的磁場方向”這一中間“橋梁”更是突破難點的關(guān)鍵所在．

本環(huán)節(jié)筆者在操作過程中始終堅持體現(xiàn)物理探究課堂的“方法”滲透，當學(xué)生面對表格所記錄的現(xiàn)象“一籌莫展”的時候，適時引導(dǎo)學(xué)生去思考物理實驗結(jié)果處理的一般方法，讓學(xué)生順利走到“控制變量法”這條路上，當學(xué)生陷入“山重水復(fù)疑無路”的感覺困境，筆者巧妙“引路”——將“感應(yīng)電流”轉(zhuǎn)為“感應(yīng)電流的磁場”，從而讓“電”和“磁”統(tǒng)一．讓人有“柳暗花明又一村”的感覺，“楞次定律”的主要思想的出現(xiàn)也就“順理成章”了．對“楞次定律”中“阻礙”二字的理解，設(shè)計了4個層層遞進的小問題以減緩學(xué)生的思維坡度．這3處設(shè)計，不僅有效克服了本節(jié)課的難點，還較好地培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的思維品質(zhì)．

2．5 應(yīng)用規(guī)律 釋疑問題

板書：應(yīng)用與驗證

師(再次出示課前小實驗)：請結(jié)合楞次定律分析為什么磁鐵比鋁塊下落得慢？

生：磁鐵通過鋁管時，導(dǎo)致穿過鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場的變化，導(dǎo)致磁鐵受到一定阻力，因而磁鐵比鋁塊下落得慢．

最后教師結(jié)合課堂板書設(shè)計對課堂內(nèi)容進行小結(jié)如圖3所示.

圖3 對本節(jié)課堂內(nèi)容小結(jié)的板書

反思評價:孔子云：“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”表明了學(xué)習與思考之間的辯證關(guān)系．課堂小結(jié)是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，一方面借助對課前小實驗的科學(xué)分析對本節(jié)所學(xué)內(nèi)容進行梳理、歸納、總結(jié)和應(yīng)用．另一方面，利用課堂板書理清知識脈絡(luò)，構(gòu)建知識框架結(jié)構(gòu)，進行學(xué)法指導(dǎo)，是深化、升華情感態(tài)度與價值觀的過程．

3 課后反思

本節(jié)課是高中物理中最具代表性的規(guī)律探究課，其難度在于要將學(xué)生對感應(yīng)電流的認識“從有方向提升到方向如何”這一高度，即依據(jù)上節(jié)內(nèi)容基礎(chǔ)通過實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納提煉出“楞次定律”，其主要的“知識線”是探究“楞次定律”的主要內(nèi)容，在這一過程中體現(xiàn)了眾多的物理思想和方法，如方案選擇中的簡單性、典型性原則，歸納楞次定律時體現(xiàn)的控制變量法等等．然而，筆者認為本課最重要的“方法線”應(yīng)該如圖4所示.

本節(jié)課在推進時，“知識線”與“方法線”相互依

存、互為促進，“雙線并行”，學(xué)生不僅順利沖出“阻礙”得到規(guī)律，更于無聲中習得科學(xué)探究的方法，使得三維目標悄然達成．

圖4 本節(jié)課的“方法線”

參考文獻

1 徐志長．高中物理科學(xué)方法教育的研究．課程·教材·教法，2002(6)

2 李曉紅．化“演示實驗”為“學(xué)生實驗”提升課堂教學(xué)效果．物理教學(xué)探討，2013(10)

3 王?。€原規(guī)律探究過程發(fā)展科學(xué)思維能力--楞次定律的教學(xué)反思與改進．物理教學(xué)探討，2012(12)

4 王高榮．讓探究動起來．物理教師，2006(11)

5 許忠艷，陳曉斌.“楞次定律”一課中的習題教學(xué)的設(shè)計.物理通報，2014(1):69～71