在探究式高中物理教學中培養(yǎng)學生的遷移能力

張亞云

在當今知識主宰經(jīng)濟的時代里，遷移能力的培養(yǎng)和提高，則是培養(yǎng)復合型、應用型人才及進行高素質(zhì)教育的重要內(nèi)涵之一.具有較強遷移能力的人，對各種不同環(huán)境和事物，尤其對意料之外的或從未從事過的或從未遇過的事物與環(huán)境，能夠靈活將所學知識和已有能力遷移于其它領域解決問題，成功應變，順利完成新領域中的任務.

與其他學科相比，高中物理的教學過程中更側(cè)重對學生思維方法的培養(yǎng)，而且，學習內(nèi)容前后是相互銜接，具有嚴密的邏輯體系，這種思維程序?qū)σ院蟮倪w移學習具有影響性的作用.因此，探究式教學也就成為高中物理教學重要教學模式，讓學生善于注意觀察生活中的物理現(xiàn)象、提出問題問題，善于設置物理實驗在問題中探究、在收集信息中探究、在探究中解決問題.通過探究過程，學生逐漸學會懂得如何最佳地分析問題、解決問題，學生參與探究過程越多，越能將此過程遷移到解決其他問題的情景之中.下面以《探究感應電流的產(chǎn)生條件》的探究式教學為例，談談如何在在探究式高中物理教學中培養(yǎng)學生的遷移能力.

1 巧用魔術(shù)引入課題，激起質(zhì)疑遷移能力

探究式高中物理教學中強調(diào)學生善于觀察身邊的物理現(xiàn)象、提出質(zhì)疑，教師不要直接告訴學生與教學有關的知識和認知策略， 而是創(chuàng)造一個特定的學習環(huán)境， 讓學生從問題情境中提出問題.這樣，可以激起學生質(zhì)疑遷移能力.例如，在《感應電流的產(chǎn)生條件》一節(jié)的課堂引入中，筆者打破常規(guī)方法：從電流的磁效應產(chǎn)生疑問——既然電流周圍產(chǎn)生磁場，那利用磁場能否產(chǎn)生電流呢？筆者通一個魔術(shù)表演，激起學生去質(zhì)疑產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)條件到底是什么呢？具體教學設計如下：

師：同學們，大家想一下，要讓燈泡亮起來，可采取怎樣的方法？

生：讓燈泡跟電源相連.

師：如果燈泡跟電源不直接連接，行不行呢？（學生搖頭）

師：下面，我們來玩一個魔術(shù).導線做成一個線圈，和燈泡組成閉合回路，而后將裝了水的金屬鍋放在電磁爐的臺板上（圖1），接通電磁爐的電源、打開開關，電磁爐開始工作，這時，再將線圈與燈泡組成的閉合回路靠近電磁爐.

師：看好了，見證奇跡的時刻就要到了.（把電磁爐接通電源，燈泡亮了，學生很驚訝）燈泡亮了，說明燈泡和線圈組成的閉合導體回路中有沒有電流？

生：有.

師：那這里究竟發(fā)生了怎樣的物理現(xiàn)象呢？

生：電磁感應現(xiàn)象.

師：很好！電磁感應現(xiàn)象里產(chǎn)生的電流叫感應電流.那產(chǎn)生感應電流的條件是什么呢？

這就是本節(jié)課我們要一起探究的問題——探究感應電流產(chǎn)生的條件.

（PPT展示課題）

師：請大家回憶一下，初中，我們已經(jīng)學過的感應電流的產(chǎn)生條件是什么？

生：閉合導體回路中，部分導體在磁場中做切割磁感線的運動.

師：很好！關鍵詞：①閉合；②切割.

（flash）演示實驗1：閉合導體回路的部分導體切割磁感線.

師：何為切割？若導線前后、上下運動，有沒有切割？

生：沒有.

師：所謂切割，如圖2，是指導體的運動方向與磁場方向不平行.

結(jié)論：閉合導體回路的部分導線切割磁感線，回路中會有感應電流產(chǎn)生.

師：用這一切割理論能否解釋剛才燈泡亮的現(xiàn)象呢？這里有切割嗎？

生：沒有.

師：沒有切割，那這里又是怎么會產(chǎn)生感應電流的呢？為了搞明白這個問題，我們今天有必要通過其他的實驗裝置來進一步探究感應電流產(chǎn)生的條件.

（PPT展示課題，同時黑板上板書）

學生們一下子興奮起來，對這個魔術(shù)產(chǎn)生了極大的好奇，同時也對初中學過的感應電流的產(chǎn)生條件開始質(zhì)疑.這樣，也很自然地引入了課題.同時，也讓學生養(yǎng)成遇事都要問問“為什么”的習慣，激發(fā)學生對物理現(xiàn)象質(zhì)疑遷移能力.

2 發(fā)揮教師主導作用，滲透自主遷移能力

好多的物理規(guī)律，科學家們也是在通過許多年的不懈努力才取得的成就，不可能讓學生在一節(jié)課上就憑空想象研究得出結(jié)論，更何況學生往往存在智力差異.因此，若沒有教師的正確引導，學生往往很難自己去設計實驗方案、完成探究的.所以， 教師應充分發(fā)揮其主導作用， 善于創(chuàng)設有利于啟發(fā)學生的問題的情境，針對不同層次的學生，提出不同層次的問題.要注意創(chuàng)造特定的學習環(huán)境， 讓學生根據(jù)教師的引領，利用所給的實驗器材，進行分組實驗，主動進行科學探究，注意觀察實驗現(xiàn)象，并收集各種證據(jù)，通過分析、比較，最后得出自己的結(jié)論.這樣，便于所有學生都能參與探究活動， 激活學生的思維， 培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，還有利于培養(yǎng)學生的科學探究能力、實事求是和敢于創(chuàng)新的探索精神， 體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法， 培養(yǎng)學生自主學習遷移能力.例如，在《感應電流的產(chǎn)生條件》一節(jié)教學中利用其他裝置來探究感應電流條件時，筆者根據(jù)教材（圖3），給學生提供現(xiàn)成的實驗器材，再讓學生去探究在什么情況下會產(chǎn)生感應電流.具體教學環(huán)節(jié)如下：

師：我們來看這個實驗裝置.（PPT展示實驗儀器及導體回路圖）

師：請你按照表格要求，將觀察到的現(xiàn)象記錄在表格中，并討論能得到怎樣的結(jié)論？

（flash演示磁鐵插入、拔出、不動三種情況）

師：下面各小組就根據(jù)給器材開始實驗，注意觀察、收集實驗現(xiàn)象并記錄在學案上的表1中.

（用手機拍照傳到電腦、展示學生研究的成果）

實驗二：把磁鐵插入螺線管或從螺線管中拔出

學生分析：本組的探究成果說明：在磁鐵插入線圈和從線圈拔出的瞬間，電流計的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明該閉合導體的回路中有感應電流產(chǎn)生；磁鐵放在線圈中保持靜止時，指針不偏轉(zhuǎn)，說明沒有感應電流產(chǎn)生.

師：很好！大家要不要給她來點掌聲呢？

師引導學生：這里是否還隱藏著更本質(zhì)的東西呢？如圖，當磁鐵插入線圈和從線圈拔出時，線圈周圍及內(nèi)部的磁場如何變化？

生：磁鐵插入線圈時，線圈周圍及內(nèi)部的磁場變強；磁鐵從線圈中拔出時，線圈周圍及內(nèi)部的磁場變?nèi)?

師：總這，當磁鐵插入線圈和從線圈拔出時，穿過回路的磁感應強度B發(fā)生變化——回路中產(chǎn)生感應電流.

師：如果磁鐵保持靜止，回路中能產(chǎn)生感應電流嗎？

學生：能，讓線圈運動.

師：可見，只要磁鐵和線圈發(fā)生相對運動，線圈中的磁感應強度發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應電流.

師：這是不是產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)條件呢？我們?nèi)孕枰M步通實驗來探究.

（3）模擬法拉第的實驗

提示：已學過的什么器材可以代替條形磁鐵呢？

生：通電螺線管.

師：很好！下面請大家用所給器材連接好通電螺線管的電路圖.

（PPT展示電學元件：電源、螺線管A、開關、滑動變阻器）

根據(jù)所給器材，連接實物電路，為了便于調(diào)節(jié)線圈A中的電流大小，串接一滑動變阻器.（手機展示學生連接的實物電路圖（圖4）進行評講）

師：我們可以模仿剛才的實驗，將線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，同樣可以觀察到產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象.（flash展示A線圈插入線圈B或從線圈B中拔出）

師：難道只有運動才會產(chǎn)生感應電流嗎？

師：使用這套器材，除了將線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，還可以通過哪些方法改變線圈B中磁場的強弱？

生：可以通過開關的閉合與斷開來改變線圈B中磁場的強弱.

生：可以通過移動滑動變阻器的滑片改變線圈B的磁場強弱.

師：下面，同學們把線圈A插入線圈B中，按照表2的要求，試試以下幾種操作中線圈B中是否有感應電流產(chǎn)生，并記錄觀察到的現(xiàn)象.

學生：分組實驗，記錄現(xiàn)象.

（手機拍照通過“茄子快傳”展示學生研究成果，并請該組的學生代表上臺匯報）

學生：根據(jù)探究結(jié)果可看出：在閉合、斷開電鍵的瞬間和保持電鍵閉合并迅速移動滑動變阻器滑片時，回路中都有電流產(chǎn)生；而在保持開關閉合、滑動變阻器滑片不動時沒有感應電流產(chǎn)生.

（flash展示電路圖，動畫演示實驗，引導學生分析這里產(chǎn)生感應電流的原因）

結(jié)論：線圈A中的電流變化——線圈A周圍的磁場變化——線圈B中的磁感應強度B發(fā)生變化——線圈B與靈敏電流計組成的閉合回路中產(chǎn)生感應電流.

通過這一環(huán)節(jié)，不僅培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作的精神以及分析問題、解決問題的能力，同時也滲透自主學習遷移能力的培養(yǎng).

3 引發(fā)思維認識沖突，提升歸納遷移能力

“授人以魚，不如授人以漁.”在知識更新飛速發(fā)展的時代，讓學生學會學習已成為當今教育的迫切需要.探究性學習總是從具體的事實出發(fā)，去認識學科的基本事實、基本概念和基本原理，是一種歸納的過程.作為高中物理教師，在教學中，要注意利用各個實驗結(jié)論，引發(fā)思維認識沖突，分組討論、交流成果，概括出結(jié)論，注意運用圖表等信息進行歸納、比較，抓住關鍵，通過邏輯推理，自主地得出正確結(jié)論，并強調(diào)在以后其他的知識學習中也注意學會運用這些方法，從而培養(yǎng)學生歸納遷移能力.在剛才通過模擬法拉第的實驗得出結(jié)論后，教師馬上將用flash動畫演示剛才兩個實驗裝置圖（圖5）.

學生通過兩個實驗研究、分析，尋找到相同的結(jié)論：當閉合回路的磁感應強度發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應電流.這能否作為產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)條件呢？有不少學生點頭說“是”.這時，筆者馬上展示出剛才的切割磁感線的實驗圖（圖6）.

同時，提出問題：剛才實驗1中，磁場并未改變，但也產(chǎn)生了感應電流.這是為什么呢？使學生認識到利用實驗2中的方法也會產(chǎn)生感應電流，與學生已有知識“閉合電路的部分導線做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流”產(chǎn)生強烈的認知沖突，進一步激起了學生探究的欲望和對真理的追求，把學生的注意力深深地吸引在了課堂之中.各小組馬上開始討論起來，經(jīng)過引導分析，學生明白：剛才實驗1中，磁場雖未改變，但導線在切割磁感線的過程中，閉合導體回路所包圍的面積發(fā)生變化了.通過比較分析，學生發(fā)現(xiàn)：閉合導體回所包圍的面積S不變，磁感應強度B變化，回路中會產(chǎn)生感應電流；或閉合導體回所包圍的面積S改變，磁感應強度B不變，回路中也會產(chǎn)生感應電流.這時，教師繼續(xù)引導學生：物理學中，哪一個物理量既跟面積S有關，又跟磁感應強度B有關呢？這樣，學生就很快明白：B發(fā)生變化，或S發(fā)生變化，最終是磁通量發(fā)生了變化.因此，感應電流的產(chǎn)生條件可以概括為：穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化.

4 回眸經(jīng)典物理學史，內(nèi)化精神遷移能力

尋找到感應電流的產(chǎn)生條件后，筆者乘勢提出：“”磁能否生電“，我們剛才通過幾個簡單的實驗就解決了，可以法拉第為代表的許多科學家為什么顯得那么困難呢？”而后，筆者故意演示科拉頓實驗的場景，將螺線管、靈敏電流計各放在講臺的兩頭，將條形磁鐵插入螺線管時，教師有意地從講臺后面繞過來.學生發(fā)現(xiàn)指針偏了，但教師卻沒有觀察到指針偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象.用PPT展示科拉頓當時實驗的場面，讓學生認識到科拉頓遺憾的原因，同時讓學生認識到：從這里可以看出，雖然，當時因?qū)嶒灄l件簡陋，導致很多科學家沒有發(fā)現(xiàn)這個重要的結(jié)論，但最關鍵的還是思想觀念的影響.當時人們研究問題總是從“穩(wěn)態(tài)”思想出發(fā)，沒有轉(zhuǎn)到“暫態(tài)”的角度考慮問題，所以很多人讓這個重大發(fā)現(xiàn)從鼻子底下溜走了，科拉頓便是一個典型例子.他的實驗裝置的設計完全正確，這個實驗也是成功了，只不過科拉頓沒有看見而已，所以說科拉頓的失敗是一次“成功的失敗”，也是一次“遺憾的失敗”.但觀念也不能憑空產(chǎn)生，法拉第做了大量的實驗，歷經(jīng)無數(shù)次的失敗，但法拉第堅信，電與磁有著密切的聯(lián)系，決不是相互孤立的，他以堅忍不拔的意志，歷經(jīng)了十多年的不懈努力，反復研究，終于在1831年找到了答案，開創(chuàng)了人類歷史的電氣化新時代.通過這些經(jīng)典物理學史的介紹，激勵學生以科學家在創(chuàng)造偉大業(yè)績中所表現(xiàn)的人格力量為榜樣，培養(yǎng)學生科學探究精神，確立為科學而奮斗、為真理而獻身的崇高品德.

5 解釋魔術(shù)本質(zhì)原因，促進應用遷移能力

學生們通過實驗探究、小組討論、歸納分析，最終尋找到探究感應電流的本質(zhì)條件.在這個情況下，筆者又讓一小組拆開一廢棄的電磁爐，讓全班學生仔細觀察電磁爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時用手機拍下照片，通過“茄子快傳”上傳到電腦上，能過屏幕放大電磁爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu).學生才恍然大悟：當電磁爐通電工作時，線圈中交變電流產(chǎn)生的磁場也在不斷變化，在臺板上的導線環(huán)中的磁通量發(fā)生了變化，產(chǎn)生了感應電流，小燈泡就亮了.這樣，不僅與課堂開頭魔術(shù)呼應，同時也培養(yǎng)了學生的知識應用能力.同時，也讓學生領悟到：物理就在我們身邊，我們要善于從日常生活中發(fā)現(xiàn)物理問題，探究物理規(guī)律，并注意促進將我們學到的物理知識應用于生產(chǎn)和生活中的應用遷移能力的培養(yǎng).

總之，我們要充分利用高中物理學科的特點，開展探究式教學模式，培養(yǎng)學生的各方面的遷移能力.