問題引領科學探究

徐彥秋 馬波

摘要：基于學生已有的認知結構，以 “磁生電”引領學生思維，通過層層設問與合理引導，讓學生親歷科學探究過程，逐步得到感應電流的產生條件——磁通量的變化，凸顯了科學探究在物理教學中的重要地位.

關鍵詞：自主探究感應電流磁通量

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，物理學科中的很多定律都是對實驗結果進行分析歸納后得到的.新課標將實驗探究作為改革的突破口，安排了很多探究式的課堂演示實驗和學生實驗，這些探究性實驗和原來的驗證性實驗最大的區(qū)別在于探究性實驗的實驗定律是未知的，需要實驗者通過分析歸納實驗結果得到實驗定律.分析實驗結果常見的方式是根據實驗結果中的物理量建立坐標畫圖線，由圖線得到各物理量之間的代數關系來表述定律.但也有一些探究性實驗中各物理量之間的關系是不能用簡單的代數關系來表述.例如，力的平行四邊形定則，楞次定律，感應電流產生的條件等.如何引導學生處理這些探究性實驗的實驗結果是一個值得研究的問題，如果教師不做好有效的引導，學生往往得不出正確的結論.如果教師直接告訴學生結果，那就失去了探究性實驗的意義，成為了變相的驗證性實驗.筆者從教學的實際出發(fā)，以探究式學習為主線，將《探究感應電流的產生條件》這一課的內容作如下設計.

一、設計思想

本教學設計通過學生對“探究感應電流的產生條件”的自主探究，培養(yǎng)學生在合作交流中應用已學知識解決新問題的能力，實現知識遷移.本設計在學生掌握“閉合電路中的部分導體在磁場中做切割磁感線運動”知識的基礎上，通過進一步實驗，引導學生歸納出感應電流產生的條件——閉合回路的磁通量發(fā)生變化.這就要求教師指導學生做好實驗探究，幫助學生建立概念，掌握規(guī)律.

感應電流的產生條件是以法拉第為代表的眾多科學家通過許多年的探索才發(fā)現的，知識和規(guī)律的獲得不是輕而易舉的，教學的關鍵是如何從探究的有關現象出發(fā)推出感應電流產生的一般條件.在教學過程中要充分調動學生的積極性，通過學生自己的探究、總結、歸納，得出感應電流的產生條件，讓學生感受科學探究的過程和體驗.

本節(jié)課在多媒體、實驗、板書的運用上，優(yōu)勢互補，克服了以往呆板的課堂教學模式，對整合課堂教學資源起到了一定的作用，引入實驗，激發(fā)了學生探究的欲望和積極性.

二、教材分析

1.教材內容及作用

“探究感應電流的產生條件”編排在人教版高中物理選修3-2第4章第2節(jié)，教學內容屬于電磁感應的基礎課，在初中“閉合電路中的部分導體在磁場中做切割磁感線運動”的基礎上，通過實驗探究，引導學生歸納出感應電流產生的條件——閉合回路的磁通量發(fā)生變化， 進一步分析和掌握感應電流的產生條件.本節(jié)內容在教材中起到了承前啟后的作用，為后面電磁感應規(guī)律的教學打下良好的基礎.通過這節(jié)課的學習，學生進一步認識磁通量的概念，能結合實例對磁通量的變化進行定性的判斷.再一次認識實驗觀察能力與邏輯思維能力在科學探究過程中的重要作用.

2.教學目標

（1）知識與技能：

①觀察電磁感應現象，理解產生感應電流的條件；

②進一步認識磁通量的概念，能結合實例對磁通量的變化進行定性的判斷；

③學會通過現象，分析和歸納事物本質特征的科學思想方法；

④提高學生實驗觀察能力與邏輯思維能力.

（2）過程與方法：

①體會科學探索的過程特征，領悟科學思維方法；

②通過實驗探究，培養(yǎng)學生的觀察、操作、分析、概括能力.

（3）情感態(tài)度與價值觀：

①科學探究要有合作精神；

②進行科學探究要有堅韌不拔和持之以恒的精神.

3.教學重點、難點.

（1）教學重點：

①學生實驗探究的過程；

②分析歸納感應電流的產生條件.

（2）教學難點：

①教師對學生探究式學習的操控；

②學生對實驗現象的分析總結——磁通量的變化.

三、學情分析

1.初始能力：在初中，學生對閉合電路的部分導線切割磁感線能產生電流已有一定的認識.在高中，學生已經知道了電流磁效應，各種磁體和電流周圍磁感線的分布以及磁通量的概念.

2.一般特征：在空間想象、問題本質的分析等方面還較為薄弱.

3.信息素養(yǎng)：在教學中從學生的已有知識出發(fā)，通過產生問題、學生自主學習、實驗探究、合作交流等學習方法，從而得出產生感應電流的條件的結論.

四、教學方法與手段

1.探究式教學：采用自主探究式教學，通過分組實驗培養(yǎng)學生自主探究和團結合作精神

2.啟發(fā)式教學：步步設疑，環(huán)環(huán)相扣，啟發(fā)學生的思維.

3.交互式教學：積極開展雙向交互活動，實現學生之間及學生和老師之間的交流討論和互助，提高教學效率.

五、課堂準備

透明塑料管，紅色發(fā)光二極管，靈敏電流計，鐵架臺，條形磁鐵，圓柱形磁體，大線圈，小線圈，滑動變阻器，電鍵，干電池，長方形磁體，自制小線圈，導線若干，多媒體設備.

1.新課引入：同學們，請看，這有一套實驗裝置，這是一根透明的塑料管，在它的下方固定著一個線圈，這是發(fā)光二極管，線圈和發(fā)光二極管構成了一個閉合回路.我手中拿著的銀白色物體是什么？然后學生回答.接下來請大家看看我都做了什么，你們又看到了什么？（再看一次）大家看到了什么現象？（發(fā)光二極管亮了）發(fā)光二極管閃亮說明有電流產生.這里有電池嗎？這里沒有電池，電流是怎么產生的呢？這就是我們今天要研究的課題——探究感應電流的產生條件.

2.新課學習：師生合作探討，教師適時引導，共同解決問題.

探究活動一：復習回顧在初中對電磁感應的認識.

教師活動：用PPT展示初中實驗圖，回顧初中實驗電路.提出問題，怎樣才能使這個回路產生電流？

學生活動：集體回答教師提出的問題.

教師活動：總結初中時產生感應電流的條件“閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動”.

探究活動二：明確實驗器材、實驗安排和實驗要求

師生活動：根據實驗目的，在教師引導下明確實驗器材、實驗分組和實驗要求.（PPT輔助教學）

探究活動三：通過學生分組實驗，探究感應電流產生的條件

學生活動：分組實驗（1.磁鐵插入線圈；2.模仿法拉第的實驗；3線圈在勻強磁場中運動），按要求設計方案，連接電路；觀察實驗，記錄現象；分析實驗現象，歸納條件，完成學案.

教師活動：巡回指導.

探究活動四：學生上臺交流實驗探究的成果，教師點評，師生共同分析、總結.

教師活動：每個分組實驗推薦一名同學上臺交流.

學生活動：演示實驗操作，歸納實驗結論.

教師活動：點評歸納.在分組實驗一中，磁體相對線圈運動時，線圈本身面積沒有變化，但磁場發(fā)生變化，有感應電流產生；產生感應電流的條件是：線圈所在處的磁感應強度發(fā)生變化.

在分組實驗二中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，小線圈中電流發(fā)生變化，導致大線圈內磁場發(fā)生變化，有感應電流產生；產生感應電流的條件是：線圈所在處的磁感應強度發(fā)生變化.

分析實驗一和實驗二可知，這兩組實驗的共同點是：磁感應強度B發(fā)生變化.

分組實驗三中，閉合線圈在勻強磁場中運動時，磁場本身不變，但是當線圈在垂直于磁場的方向上的有效面積發(fā)生變化時，有電流產生；而有效面積沒變時，無電流產生.產生感應電流的條件是：線圈在磁場中的有效面積S發(fā)生變化時有感應電流產生.

探究活動五：師生共同復習回顧——磁通量.

教師活動：大家請看黑板，產生感應電流的條件要么跟磁感應強度B有關，要么跟有效面積S有關，那么，我們有沒有學過一個物理量既跟磁感應強度B有關，又跟有效面積S有關的呢？

學生活動：回答教師提出的問題.

教師活動：借助PPT ，復習回顧磁通量的概念，弄清當線圈和磁場方向垂直和不垂直時的磁通量大小，并且知道磁通量可以形象地用穿過閉合線

圈的磁感線的條數來表示.

探究活動六：歸納結論——科學探究成果.

師生活動：總結產生感應電流的條件.（只要穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導體回路中就有感應電流）

探究活動七：回顧新課引入實驗，用本節(jié)課所學知識進行解釋.

教師活動：各位同學，大家還記得我在這節(jié)課一開始給大家展示的演示實驗嗎？我們再來看一次，請同學們注意我的操作.感應電流產生的原因是什么呢？請同學試試用這節(jié)課所學的知識解釋一下發(fā)光二極管閃亮的原因.

學生活動：回答教師提出的問題.

教師活動：點評補充.

3.學習小結.

教師活動：回顧本節(jié)課探究成果——產生感應電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變.重溫歷史，注重學生人文素質的培養(yǎng).

4.課堂練習：分析科拉頓“跑失良機”的原因.

5.課后思考：（學生自主探究）電磁感應在生活中的運用（手壓式環(huán)保手電筒）.

六、板書設計

七、教學預判

1.本節(jié)課組織教學的關鍵是協調好幾個探究實驗的過渡，從產生感應電流的形式中概括、歸納出產生感應電流的本質，把磁感應強度的變化和面積的變化統(tǒng)一到磁通量的變化上，最終得出產生感應電流的條件.

2.教學過程中，應用多媒體展示時，應盡可能減少切換，課件要簡潔，防止多媒體的使用分散了學生的注意力，沖淡了學生的探究活動，以致影響到課堂效果.

3.在教學過程中，適時進行情感、態(tài)度與價值觀教育，教育學生學習物理，要善于觀察，勤于思考.學習的最高境界是“學以致用”.

參考文獻：

[1]張大昌.普通高中課程標準實驗教科書 物理.北京：人民教育出版社，2010.

[2]彭前程.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2教師教學用書.北京：人民教育出版社，2010.