挖掘問題素材 開展探究活動
2010-01-01 00:00:00戎姮娟
物理教學探討 2010年2期
摘要:本文從學生提出的一個問題出發，開展了一堂探究性學習活動課，激發了學生從多個方面思考問題，取得了不錯的教學效果。
關鍵詞:問題素材;探究過程
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)2(S)-0076-2
《普通高中物理課程標準》強調指出，高中物理課程應促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。因此在日常的物理課堂教學中，讓學生進行探究性學習活動，通過自主地參與獲得知識的過程，加深對知識的體驗，掌握研究自然所必需的探究能力，這也是我們有效開展課堂教學的載體。
然而有一些老師認為，開展探究性學習活動缺少素材，事實上這是一個認識誤區。其實每一個新知識、新內容和學生提出的問題都是引導學生開展探究性學習活動的好素材。下面談談筆者利用學生提出的一個問題來挖掘素材，開展探究性學習的一些做法。
1 探究問題的提出
某日課間學生提出一個問題:
如圖1所示，長直導線L和U形導線ABCD在同一平面內且相距不遠，導線L中通有如圖1所示的向右的電流I1，當導線L中的電流突然變大時，試比較U形導線上A、D兩端電勢UA、UD的高低。
而在解此題時中用不同的方法卻得到了兩種截然不同的結果，為什么呢?
下面先看一下他的兩種解法:
解法1:將U形導線ABCD構成了一個閉合電路如圖2所示。在外磁場增大的過程中，電路中的感應電流方向可以用楞次定律加以判斷。可以看出，電流如圖形成逆時針環繞，U形導線ABCD相當于電源，可知D點的電勢高于A點的電勢，即UD>UA。
解法2:用處于無限遠處的導線EF與AD相互連接如圖3所示。在外磁場增大的過程中，依然可以用楞次定律判斷出電路中的感應電流方向也為逆時針。U形導線ABCD相當于電源，可得A點的電勢高于D點的電勢，即UA>UD。
看了他的解法后，我認為這是值得挖掘的好素材。通過對該素材的探究能夠引導學生從一個普通物理問題出發，層層遞進，合作探究;能夠讓學生在“探究過程”中，更好地理解物理知識，進而提高教學效果。于是我便設計相應的教學設計，在第二天的課堂上進行了一次探究性教學。
2 探究教學過程
首先我將此題寫上黑板上讓同學們求解，果然有一大部分學生如圖2所示構成閉合電路，得:UD>UA。
于是我便將解法2的圖畫于黑板上，學生驚訝得發現:UA>UD。
課堂上議論聲頓起，從同一種思想方法出發，結果卻大相徑庭，但似乎誰也無法說服對方。當我剛想給他們做個自認為公正的裁決時，角落中冒出甲同學的聲音:“老師，我覺得UA=UD 。”同學們都非常驚訝地望著他，“我們不是經常利用等效的方法嗎?U形導線ABCD可等效為直線AD(如圖4)，那么對直線AD而言不存在磁通量變化的問題，無感應電流，所以UA=UD 。”
我突然發現教室中的議論聲不知什么時候已停了，又一個聲音揭地而起:“無感應電流，不一定無感應電動勢。”
我發現討論已超出我的想象，但隨著問題不斷的變化，學生的思維不斷地在深化。
乙同學接著說:“當導線L中的電流突然變大時， U形導線所處的磁場變大，那不就與讓導線L中的電流不變，而將U形導線ABCD向導線L靠近是一樣的(如圖5)。那么相當于U形導線ABCD切割磁感線，有感應電動勢。而且用右手定則可以判斷出UA>UD。”
我看到有一部分學生在點頭，看來用該種方法判斷得到了同學們的認可。該學生思維非常靈活，他已轉化了研究該問題的角度，從“磁通量變化”轉化為“切割”問題，并且頗有成效。
但對答案有了共識，并不等于解決了問題.于是我便說:“乙同學用了切割的方法描述了同樣的情境，我認為很有效，但為什么會出現前面閉合線圈的兩種不同解答呢?”
“為了簡化問題，我們將 U形導線ABCD等效為直導線AD，當構成如圖6所示的閉合回路時，在外磁場增大的過程中，電路中應產生逆時針方向的感應電流方向。將直導線AD當作電源，從兩個不同的閉合回路卻得出截然相反的解答。問題在哪里呢?”
“問題是不是在'將直導線AD當作電源?”從一角落傳來丙同學怯怯的聲音，“但我們不是通常這樣處理的嗎?”
“噢，問題在于BC也有感應電動勢……”丁同學拍腦而起。
乙同學站起來說:“老師，我想用“切割”來解釋這一問題。”
面對著我的微笑和同學們注視，乙同學繼續說“象下圖兩種情況，當閉合回路向導線L靠近時，AD、BC均產生感應電動勢，而且總是靠近L導線產生感應電動勢大，換句話說，下圖(7-1)UAD>UBC，圖(7-2)UAD “非常好，”我按捺不住心中的喜悅，“回到原題，解法2中不涉及到兩個電源，其解答沒問題;但解法1中(如圖8)存在兩個電源，而且EAD>EBC，所以應把AD相當于充電電源或用電器，此時電流從高電勢A端流出，從低電勢D端流入。故UA>UD。” 3 課堂體會 看到學生豁然開朗的樣子，我深深地領悟到:學生學習的過程，是一個不斷發展的認識的運動過程，它往往要經歷一個無疑——生疑——解疑——領會的過程。 隨著課改的進一步深入，提高學生的探究意識與創新意識是我們教師面臨的重要課題。因此，在日常教學中，我們要挖掘身邊的素材，并最大限度地挖掘它們的潛能，啟發和引導學生進行探究，讓學生從“似懂非懂”到“豁然開朗”再到“舉一反三”，充分品味探究的魅力，體驗學習物理的樂趣。 (欄目編輯張正嚴)
