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

何海衛

(浙江省象山中學 浙江 寧波 315700)

1 問題提出

前蘇聯著名教育家、心理學家贊科夫曾說：“無論學校的教學大綱編得多么完善,學生畢業后必然會遇到他們不熟悉的科學上的新發現和新技術．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、新發現,掌握新技術，如果沒有一套行之有效的科學方法是很難辦到的．所以，在物理教學中不僅要教給學生基本的科學文化知識，更重要的是要教給學生恰當的科學方法．

“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，它是指在物理教學過程中，以教材中的知識發展過程和伴隨知識的發展過程所蘊涵的科學方法為基礎，將知識的發展過程及其所運用的科學方法整理出線索，使“知識線”和“方法線”在師生互動的教學過程中同時展開、并行前進的一種教育模式[1]．

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

2 課例及評價

2．1 現象導入 設疑引思

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，另一同學同時在鋁管下端去抓鋁塊；(同學抓物失敗)

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：我覺得結合上一節課的學習，磁鐵穿過鋁管時，由于存在磁場和金屬圓管，可能發生了電磁感應現象，是感應電流使磁鐵下落得慢．

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

反思評價：著名的教育家于漪說:“在課堂教學中，要培養激發學生的興趣，首先要抓住導入的環節，一開課就能把學生牢牢地吸住．課的開始好比提琴家上弦，歌唱家定調，第一個音定準了，就為演奏或歌唱奠定了基礎．上課也是如此，第一錘應敲在學生心靈上，像磁石一樣把學生牢牢地吸引住．”20世紀70年代美國教育家C·特耐等人提出導入功能為：引起注意、激起動機、構建教學目標、明確學習任務以及建立聯系．他們認為，在新的教學內容開始時，吸引學生的注意是很重要的；求知欲是學習動機中最現實、最活躍的成分；導入要構建的學習目標，使學生進入良好的心理準備狀態，全神貫注地、有意義地開展學習．

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

2．2 大膽猜想 小心設計

板書：猜想與假設、實驗方案設計

師：同學們回顧一下有哪些方法可以產生感應電流？

生：①閉合電路部分導線切割磁感線[圖1(a)].

②磁鐵插入或拔出閉合線圈[圖1(b)].

③線圈A內電流變化使線圈B中感應出電流[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電流的方向比較好？為什么？

學生通過討論可能會形成以下意見:

(1)覺得圖1(a)方案較好，因為該裝置結構比較清楚．

(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構過于復雜．

師：選擇用來做科學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．

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

學生通過實驗進行觀察，進行各種推論：

(1)可能與產生感應電流的磁場有關；

(2)可能與產生感應電流的磁場的變化有關；

(3)可能與產生感應電流的磁通量有關；

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

反思評價：猜想是對學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見，要按照科學方法，運用物理知識和規律進行合理的猜想．很多時候我們為了完成科學探究的一般程序，不加任何引導就讓學生進行猜想，這樣往往會讓猜想成為“無源之水”“無本之木”，學生活動看似很活躍，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、有科學價值的猜想應該建立在一定的事實基礎和知識基礎之上．

本環節先從教材上一節內容中產生感應電流的3種方式入手，引導學生對科學探究方案與裝置選擇，確定以圖1(b)裝置為探究依據后再結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，引導學生對實驗裝置進行分析篩選的過程，實際上是培養學生科學探究重要思想——從簡單入手，從典型出發——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，導線)設計實驗方案，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方向與電流方向的關系.

教師演示說明靈敏電流計指針偏轉方向與電流流向有關．請學生用一節舊電池與滑動變阻器串聯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方向，確定所用電流計的電流方向與指針偏轉方向的關系．同時提醒學生不同的電流計電流方向與指針的偏轉方向關系不一定相同．

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象，下面請大家設計記錄實驗步驟和現象的表格[2,3]．

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

表1 探究感應電流方向實驗現象記錄表

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節，好的實驗方案能讓實驗現象更明顯，更方便后面環節的操作．而合理的實驗操作才能較為準確地得到實驗現象，也使得實驗規律的總結成為可能．

在學生進行實驗之前，及時引導學生去判斷電流表的偏轉方向與電流流向的關系是涉及到實驗能否順利進行的首要問題，更是實驗探究嚴謹性的體現．在引導過程中筆者提醒學生使用舊電池、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，但嚴謹的科學態度也是我們探究課堂應該傳遞給學生的重要信息．在實驗操作之前讓學生根據實驗方案討論設計實驗記錄表格是學生對實驗方案的再梳理，在本環節的最后筆者再設計一步：讓學生自行設計實驗記錄表格，將本課的探究性體現在細微處．

2．4 歸納結論 沖破“阻礙”

板書：歸納總結

師：現在，各個小組都完成了實驗，哪個小組愿意將結果展示出來？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果？……好，你們的表現真不錯！有沒有哪個小組總結出了幾個量之間簡單的關系，從而得到了感應電流的方向所滿足的規律呢？

生：沒有，好像沒辦法總結出關系．

師：根據實驗結果尋找結論和規律的方法往往決定著能否得出正確的結論，那么我們處理實驗結果的方法有哪些？

生：圖像法．

師：圖像法一般適合有具體實驗數據的實驗結果處理．本次實驗我們記錄的是實驗現象，這類問題怎么尋找規律呢？

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電流方向之間的關系．

師：下面請同學們嘗試用控制變量法來尋找它們三者之間的關系．

學生思考、討論.

生：我感覺表格中感應電流方向與磁通量的變化無直接關系．

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．

學生討論后.

生：可以先分析感應電流的磁場方向．

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

表2 探究感應電流方向實驗現象記錄表

學生補充完成表格內容后，注意到感應電流產生磁場的方向與原磁場的方向有一定關聯．

師：感應電流產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，我們是否可以更進一步精簡表述．感應電流的磁場對原磁場產生的磁通量的變化起到一個什么作用？

生：阻礙作用，感應電流的磁場總是在阻礙原磁場產生的磁通量的變化．

師：早在1834年俄國物理學家海因里希·楞次通過大量的實驗就總結出了感應電流方向的規律楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．

通過剛才我們自己的總結過程發現，“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：感應電流磁場阻礙原磁場磁通量的變化，原磁通量增加時，感應電流磁場就與原磁場方向相反，原磁通量減少時，感應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:根據實驗現象總結歸納出感應電流的方向所遵從的規律是本節課的重點也是難點．而在歸納的過程中如何引出“感應電流的磁場方向”這一中間“橋梁”更是突破難點的關鍵所在．

本環節筆者在操作過程中始終堅持體現物理探究課堂的“方法”滲透，當學生面對表格所記錄的現象“一籌莫展”的時候，適時引導學生去思考物理實驗結果處理的一般方法，讓學生順利走到“控制變量法”這條路上，當學生陷入“山重水復疑無路”的感覺困境，筆者巧妙“引路”——將“感應電流”轉為“感應電流的磁場”，從而讓“電”和“磁”統一．讓人有“柳暗花明又一村”的感覺，“楞次定律”的主要思想的出現也就“順理成章”了．對“楞次定律”中“阻礙”二字的理解，設計了4個層層遞進的小問題以減緩學生的思維坡度．這3處設計，不僅有效克服了本節課的難點，還較好地培養了學生科學探究的思維品質．

2．5 應用規律 釋疑問題

板書：應用與驗證

師(再次出示課前小實驗)：請結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，導致穿過鋁管的磁通量發生變化，從而產生感應電流，感應電流的磁場要阻礙原磁場的變化，導致磁鐵受到一定阻力，因而磁鐵比鋁塊下落得慢．

最后教師結合課堂板書設計對課堂內容進行小結如圖3所示.

圖3 對本節課堂內容小結的板書

反思評價:孔子云：“學而不思則罔，思而不學則殆”表明了學習與思考之間的辯證關系．課堂小結是課堂教學環節中的重要一環，一方面借助對課前小實驗的科學分析對本節所學內容進行梳理、歸納、總結和應用．另一方面，利用課堂板書理清知識脈絡，構建知識框架結構，進行學法指導，是深化、升華情感態度與價值觀的過程．

3 課后反思

本節課是高中物理中最具代表性的規律探究課，其難度在于要將學生對感應電流的認識“從有方向提升到方向如何”這一高度，即依據上節內容基礎通過實驗現象總結歸納提煉出“楞次定律”，其主要的“知識線”是探究“楞次定律”的主要內容，在這一過程中體現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的控制變量法等等．然而，筆者認為本課最重要的“方法線”應該如圖4所示.

本節課在推進時，“知識線”與“方法線”相互依

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

圖4 本節課的“方法線”

參考文獻

1 徐志長．高中物理科學方法教育的研究．課程·教材·教法，2002(6)

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

3 王俊．還原規律探究過程發展科學思維能力--楞次定律的教學反思與改進．物理教學探討，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”一課中的習題教學的設計.物理通報，2014(1):69～71