例談新課程理念下的探究式教學(xué)模式

摘要:本文主要通過《楞次定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)展示如何在新課程理念下實(shí)施物理規(guī)律的探究式教學(xué)，如何開展以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的探究式教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞:楞次定律;教學(xué)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)探究;理論探究

中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)6(S)-0063-5

1 引言

隨著新課程的實(shí)施，對學(xué)生科學(xué)探究能力要求的提高，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。探究式教學(xué)帶給學(xué)生的不再是被動(dòng)接受，而是主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。教師應(yīng)切實(shí)改變教育理念，充分發(fā)揮課堂教學(xué)的效益，使學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性得到真正的張揚(yáng)和提升。

2 教材分析與學(xué)情分析

2.1 教材分析

法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律是電磁學(xué)中的重要定律，一個(gè)判定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，一個(gè)判定感應(yīng)電流的方向，二者前后關(guān)聯(lián)，映襯了電磁感應(yīng)現(xiàn)象規(guī)律的多樣性和復(fù)雜性。無論是前一節(jié)的法拉第電磁感應(yīng)定律還是本節(jié)的楞次定律，它們的本質(zhì)屬性都是電磁感應(yīng)。既然是反應(yīng)事物本質(zhì)的規(guī)律，在物理學(xué)中稱為定律，從新課程標(biāo)準(zhǔn)來看，是實(shí)現(xiàn)“過程與方法”這一具體課程目標(biāo)的最佳切入點(diǎn)。教材指明了教學(xué)的方向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。但在探究的細(xì)節(jié)和過程上，留給了教師和學(xué)生廣闊的思考設(shè)計(jì)空間，有助于激發(fā)新思維，發(fā)現(xiàn)新方法，提出新問題，得出新結(jié)論，體現(xiàn)新課程。從教材內(nèi)容來看，楞次定律是電磁學(xué)的一個(gè)重要規(guī)律，對學(xué)生而言是以后分析和解決電磁學(xué)問題的理論基礎(chǔ)，在高考試題中常以綜合題的形式表現(xiàn)出來，要求學(xué)生能夠靈活的運(yùn)用。

2.2 學(xué)情分析

筆者所教班為普通班，絕大多數(shù)同學(xué)沒有刻苦的學(xué)習(xí)精神，但思維活躍，善于回答問題。長期以來，教學(xué)過程中師生地位平等，以人為本，堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，教師的主導(dǎo)地位。本節(jié)課是規(guī)律的探究課，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是現(xiàn)象，是問題，而不是結(jié)論。面對新現(xiàn)象，新問題，且沒有唯一固定的答案，學(xué)生有濃厚的探究欲望，故探究式教學(xué)是最佳的途徑。探究式教學(xué)重視的是探究的過程和方法而不是結(jié)論，探究過程是產(chǎn)生創(chuàng)造思維的最佳途徑。通過教師示范操作，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，又將能量守恒和唯物辯證法滲透于教學(xué)中，加深學(xué)生對定律的理解，拓寬其研究問題的思路與方法，提高分析問題和解決問題的能力。

3 學(xué)習(xí)目標(biāo)

3.1 知識與技能

(1)通過實(shí)驗(yàn)探究得出感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系，并會(huì)敘述楞次定律的內(nèi)容。

(2)通過實(shí)驗(yàn)分析，體會(huì)楞次定律內(nèi)容中“阻礙”二字的含義，感受“磁通量變化”的方式和途徑。

(3)通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀比較，進(jìn)一步明確感應(yīng)電流產(chǎn)生的過程仍遵循能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。

3.2 過程與方法

(1)通過實(shí)踐活動(dòng)，觀察得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再通過分析論證，歸納總結(jié)得出結(jié)論。

(2)通過應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，培養(yǎng)應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。

3.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

直接參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，體驗(yàn)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的樂趣。

(1)培養(yǎng)探究熱情。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，操作過程中逐步積蓄探究熱情，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的精神。

(2)注重參與。培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)探究的良好習(xí)慣。

(3)加強(qiáng)合作交流。在自由、開放、平等的探究交流空間，能互相配合，互相鼓勵(lì)，友好公正評價(jià)，和諧相處。

(4)蘊(yùn)含哲學(xué)思考。能夠用因果關(guān)系和矛盾論的辨證觀點(diǎn)認(rèn)識楞次定律。

4 重難點(diǎn)分析

重點(diǎn):楞次定律探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析。

難點(diǎn):感應(yīng)電流激發(fā)的磁場與原來磁場之間的關(guān)系;楞次定律的理解及實(shí)際應(yīng)用。

5 教法與教具

(1)教法:整節(jié)課主要采用布魯納倡導(dǎo)的“發(fā)現(xiàn)法”，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)楞次定律的內(nèi)容。

(2)教具:干電池、靈敏電流表、電阻箱、外部標(biāo)有明確繞向的大線圈、條形磁鐵、鋁環(huán)、導(dǎo)線。

6 教學(xué)過程

6.1 設(shè)置情景，引入新課

如圖1所示A和B都是很輕的鋁環(huán)，A環(huán)閉合，B環(huán)斷開。用多媒體課件呈現(xiàn)三個(gè)問題:

問題1:當(dāng)條形磁鐵的任一端分別穿過A環(huán)和B環(huán)時(shí)，分別看到什么現(xiàn)象?

問題2: A環(huán)運(yùn)動(dòng)說明它有受到力的作用，那么這個(gè)力是怎么來的呢?(學(xué)生回答問題1后呈現(xiàn)。)

問題3:能根據(jù)什么原理判斷此時(shí)A環(huán)中感應(yīng)電流的方向?(學(xué)生回答完問題2后呈現(xiàn)。)

教師分析:當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí)，穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流與磁鐵能通過磁場相互作用，就有力的作用。利用右手定則很難判斷感應(yīng)電流的方向，所以我們要針對所出現(xiàn)的問題，進(jìn)行大膽的猜想和假設(shè)，找到一個(gè)更普遍適用的規(guī)律來判斷感應(yīng)電流的方向。

6.2 提出問題，學(xué)生猜想

學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)就注意到，磁鐵插入或拔出時(shí)靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向是不一樣的。(如圖2所示是與磁鐵的靠近、磁鐵的遠(yuǎn)離和磁鐵極性的變化有關(guān)。)

教師提問:(1)條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向?線圈繞向?感應(yīng)電流方向?(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向?各個(gè)方向之間的關(guān)系?遵循什么規(guī)律?

學(xué)生討論并提出猜想:感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化有關(guān)。

6.3 討論猜想，實(shí)驗(yàn)探究

教師:我們已經(jīng)知道感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

教師:磁鐵插入與抽出時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)的方向相同嗎?指針左偏與右偏意味著什么呢?

學(xué)生:不同。指針偏轉(zhuǎn)不同，表明電路中的電流方向不同。

教師:如何才能知道線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向呢?(學(xué)生討論，必要時(shí)，教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。)

師生共同討論得出:如果事先搞清楚電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向與電流進(jìn)入方向之間的關(guān)系，我們就可以進(jìn)一步確定線圈中的電流方向了。

教師提問:如何才能知道指針偏轉(zhuǎn)方向與電流進(jìn)入方向之間的關(guān)系?請同學(xué)們動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(學(xué)生先進(jìn)行思考、討論)。

學(xué)生根據(jù)已給的器材設(shè)計(jì)出課堂實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，提供實(shí)驗(yàn)記錄卡片。

(1)實(shí)驗(yàn)探究一:明確電流方向與電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。

學(xué)生可采取不同方法確定這個(gè)關(guān)系，例如連接如圖3所示電路。

結(jié)論:電流從電流計(jì)的正接線柱流入，指針向正向偏轉(zhuǎn);電流從電流計(jì)的負(fù)接線柱流入，指針向負(fù)向偏轉(zhuǎn)，總之電流從哪一側(cè)流入指針就向哪一側(cè)偏轉(zhuǎn)。

明確線圈的繞向，俯視為逆時(shí)針。把學(xué)生分成三組采取兩種實(shí)驗(yàn)方案，探究感應(yīng)電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向的關(guān)系。

(2)實(shí)驗(yàn)探究二:用條形磁鐵N極向下插入、拔出，觀察回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，分析感應(yīng)電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向之間的關(guān)系。

①連接如圖4、圖5所示電路圖，實(shí)物圖如圖2所示。

②第一組實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)記錄:

(3)實(shí)驗(yàn)探究三:用條形磁鐵S極向下插入、拔出，觀察回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，分析感應(yīng)電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向的關(guān)系。

① 連接如圖6、圖7所示電路圖，實(shí)物圖如圖2所示。

②第二組實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)記錄:

(4)展示探究結(jié)果，分析感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向的關(guān)系。

①磁鐵移近或插入時(shí)，感應(yīng)電流的方向跟磁鐵的方向相反，阻礙磁通量增加。

②磁鐵遠(yuǎn)離或拔出時(shí)，感應(yīng)電流的方向跟磁鐵的方向相同，阻礙磁通量減少。

(5)引導(dǎo)學(xué)生，深入探究，歸納總結(jié)

①列表探究

②引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)

磁鐵移近或插入時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反，阻礙磁通量的增加或者說阻礙磁鐵的靠近;磁鐵離開或拔出時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同，阻礙磁通量的減少或者說阻礙磁鐵的遠(yuǎn)離。總之，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的變化。

(7)總結(jié)規(guī)律，介紹楞次于1834年概括各種試驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論:感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

6.4 理論探究，深入理解

(1)楞次定律的三種表述

①從磁通量變化的角度來看:感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化。

②從磁鐵與線圈的相對運(yùn)動(dòng)來看:感應(yīng)電流總要阻礙相對運(yùn)動(dòng)。

③從電流變化來看:感應(yīng)電流總要阻礙電流的變化。

(2)誰“阻礙”誰?

感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，也就是原因阻礙結(jié)果，如圖8所示。

①阻礙不是阻止，只是延緩磁通量的變化。阻礙不僅有“反抗”的含義，還有“補(bǔ)償”的含義。磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，亦即“增反減同”;

②磁體與導(dǎo)體相互靠近時(shí)，磁體與導(dǎo)體相互排斥阻礙靠近，磁體與導(dǎo)體相互遠(yuǎn)離時(shí)磁體與導(dǎo)體相互吸引阻礙遠(yuǎn)離，亦即“來拒去留”。

(3)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向具有普遍的意義。楞次定律符合能量守恒定律。從上面的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn):感應(yīng)電流在閉合回路中要消耗能量，在磁體靠近或遠(yuǎn)離線圈的過程中，都要克服電磁力做功，克服電磁力做功的過程就是將其他能量轉(zhuǎn)化為電能的過程。

(4)楞次定律還符合唯物辨證法。

唯物辯證法認(rèn)為:“矛盾是事物發(fā)展的動(dòng)力”。電磁感應(yīng)中，矛盾雙方即原磁場與感應(yīng)電流的磁場，兩者處于同一線圈中，且感應(yīng)電流的磁場總要阻礙原磁場的變化，形成既相互排斥又相互依賴的矛盾，在回路中對立統(tǒng)一，正是“阻礙”的形成產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

6.5 課堂小結(jié)、新課鞏固

(1)探究過程:發(fā)現(xiàn)問題——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——分析現(xiàn)象——總結(jié)規(guī)律——理論探究——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——?dú)w納方法。

(2)楞次定律內(nèi)容(兩種角度看)——突出“阻礙”的含義。

(3)課外延伸(處理學(xué)案練習(xí))—— 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。

6.6 學(xué)生通過思考與討論理論分析總結(jié)得出右手定則(詳細(xì)過程略。)

7 布置作業(yè):課外探究，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)探究四:如圖9開關(guān)合上、斷開瞬間，觀察電流計(jì)的指針情況;探究感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化及原電流方向的關(guān)系。

課外探究實(shí)驗(yàn)記錄表:

8 課后反思

探究課強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的參與和體驗(yàn)，讓學(xué)生成為課堂學(xué)習(xí)的真正主人。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和理論的結(jié)合，學(xué)生們獲得了“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的快樂，也獲得了發(fā)表見解后的贊賞。至此，楞次定律的得出和理解便水到渠成。具體到探究課的設(shè)計(jì)，我覺得在強(qiáng)調(diào)“過程性”的前提下總體上應(yīng)該把握好幾個(gè)環(huán)節(jié):激發(fā)學(xué)生進(jìn)入問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與 ， 促使學(xué)生用心體驗(yàn)，激勵(lì)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)規(guī)律后不斷探索。

創(chuàng)設(shè)情境，培養(yǎng)興趣，使物理學(xué)習(xí)更加生動(dòng)、活潑。學(xué)生通過對演示實(shí)驗(yàn)的探究，分析得出閉合鋁環(huán)能夠運(yùn)動(dòng)是因?yàn)楫a(chǎn)生了感應(yīng)電流，從而受到安培力的作用，為了要找出判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律和方法，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究得出了與感應(yīng)電流方向有關(guān)的因素，最后得出楞次定律，并讓學(xué)生進(jìn)一步理解定律的內(nèi)容，學(xué)會(huì)用它解決實(shí)際問題。這樣在觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，探究問題，得出結(jié)論的過程中，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，并讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識到物理知識在實(shí)踐中的重要作用，體會(huì)到應(yīng)用所學(xué)知識去認(rèn)識未知世界的喜悅，產(chǎn)生對物理學(xué)習(xí)的濃厚興趣。

討論、合作探究的學(xué)習(xí)方式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在教師引導(dǎo)下教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生相互討論合作探究，使教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間面對面在一起學(xué)習(xí)，增進(jìn)彼此親近感，學(xué)生的主動(dòng)性受到了激發(fā)，使每個(gè)學(xué)生都能獲得成就感。另外，教師只起引導(dǎo)作用，把絕大部分講話時(shí)間讓給學(xué)生，因此，在這種探究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生思考、討論、發(fā)言的機(jī)會(huì)比傳統(tǒng)物理課堂多得多。整個(gè)課堂氣氛很輕松、熱烈，突出了學(xué)生的主體地位，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)新性思維。

(欄目編輯張正嚴(yán))