基于行為視角的物理課堂直覺結構模式構建策略
——以“探究感應電流的產生條件”教學設計為例

郭振京

(江蘇省新沂市第一中學，江蘇 新沂 221400)

直接結構的行為模式是通過教學行為的預設、引導及合理架控,使學生在直接思維訓練的同時通過分析綜合與結構轉換建構新經驗,形成物理學科獨有的認知結構的學習模式．[1]而在模式實施過程中,教師有效的行為引導,對學生的探究過程與思維運演方向起到關鍵的作用.本文通過“探究感應電流產生的條件”一節教學設計為例,對教學行為視角下物理教學直覺結構模式的構建過程進行展述,例析直覺結行為模式的建構策略．

1 模式拆解與行為預設

(1) 總的設計思想是:直覺結構的行為操作模式(圖1).[2]

圖1

(2) 教師課堂行為預設把握點: 激發興趣、全員參與、體驗過程、互動生成．

(3) 教材重難點與學情分析.

本課的重點是探尋感應電流的產生條件．但認知要求需從初中的直接切割經驗躍遷到磁通量的變化,跨度較大．因此,教學難點是如何分解學生認知的跨度;如何進行有效的課堂行為調控與引導．基于此,進行了如下行為預設:由舊經驗“切割”入手,設計多組遞進式探究實驗,在學生合作互動過程中,融入有效的行為引導,逐步轉變認知結構,繼而歸納形成新的認知經驗．這樣編排符合學生的認知規律．

(4) 教學設計流程圖，如圖2所示.

2 直覺結構模式的具體行為導向策略展述(教學過程)

2.1 行為導入——創情境,由直覺經驗建構自然態場

演示:讓甲乙兩名學生分別拿一本書(甲拿的書中暗藏一只強磁鐵),穿過一與靈敏電流計相連的“發電門”(用100匝漆包線繞制)如圖3所示.

圖3

師:想法很好,那我們就再通過實驗多總結一下,看看產生電流的真正條件是什么?

學生觀察后驚奇:甲穿過門時電流計指針轉動而乙穿過時不動.

師:兩位同學穿過門時為何不同?并猜一猜這是我們學過的什么現象?

生(七嘴八舌討論后):第一個同學的書中可能有磁鐵,這應該是:電磁感應現象．

師:很準確,由此產生的電流叫什么?

生:感應電流．

師:很好,這節課我們就來探究這個問題．(板書課題:§4.2 探究感應電流產生的條件)

設計意圖: 激發興趣,培植學生學習欲望．

2.2 行為架控——結構轉換,合作探究建構類生態場

(1) 實驗探究: 融入有效的行為調控.

探究1:導體做切割磁感線運動.

圖4

投影:如圖4所示.師:我們在初中已經學過了電磁感應現象,我們一起來重溫初中學過的內容，請問感應電流產生的條件是什么?

生:當閉合電路的一部分做切割磁感線運動時,電路中會產生感應電流．(學生上臺演示切割磁感線運動,讓學生仔細觀察．)

圖5

師:為增強效果,換用多匝線圈代替導線,同學們仔細觀察(圖5):水平進入、水平出來——有電流;線圈進入后再切割——無電流．

提問:在場內水平切割時為何也沒有?

生1:因為全部在磁場中,不是部分導體切割的．

生2:他說的不對,大家看,還有部分導線和電流表在外面,還是部分導體切割磁感線．

師:這位同學觀察挺仔細的,確實是這樣,這說明什么?

生3:說明初中的結論可能是錯的．

生4:不能說是錯了,我認為可能是不完整,部分切割可能不是必要的條件,可能還有其它條件吧.

設計意圖:引發質疑,激發探究欲望．

圖6

探究2:磁體線圈相對運動.

(投影)給一個條形磁鐵、線圈、導線和電流表如圖6所示．小組合作探究,通過實驗,討論總結出你組的結論是什么,并將現象記入表1中,現在開始．

各小組展示發言:磁鐵運動或線圈運動是產生感應電流的條件,即相對運動．

師追問:不動行不行?

生:不行．

表1

圖7

師:法拉第卻得出了一個相反的結果:可以.投影如圖7所示.法拉第在軟鐵環上繞兩組線圈,形成兩個閉合回路,左邊電路開關通斷時,發現右側導線下小磁針擺動了．可是磁鐵與線圈之間并沒有運動啊?看來還有其他的規律我們還沒有發現,下面請大家沿著他的足跡,做這個實驗,找尋產生感應電流的真正條件．

探究3:磁體線圈均不動.

投影:如圖8電路,在保持大線圈A和電磁鐵B不動的情況下,進行實驗探究,如何使回路中產生感應電流?記入表2中.

圖8

操作方法能否產生電流大線圈內變化的物理量 第一步 第二步 其他嘗試1 其他嘗試2 其他嘗試3 得出結論通過通電螺線管的產生感應電流

展示結論: (1) 電路中電流變化時有電流．(2) 磁感應強度變化是產生感應電流的原因．

(2) 分析論證:師生互動目標達成.

教師引導:以上總結的條件瑣碎且有相互矛盾之處,物理規律應該具有簡潔之美,看來隱含的共性規律我們還沒發現,我們需要重新審視這幾個實驗,投影如圖9所示.

引導總結.

探究1:磁感應強度B不變,面積S變化;

探究2:面積S不變,磁感應強度B變化;

探究3:面積S不變,磁感應強度B變化.

學生總結:磁通量變化是感應電流產生的真正條件.

圖9

設計意圖:學會從大量的實驗中尋找共性的思維方法,領略科學研究方法的魅力,體驗成功的愉悅．

2.3 應用延伸——新經驗建構,形成個體內生態場

(1) 認知矯正—— 新經驗應用.

師: 課前智慧門實驗中產生電流的原因是什么?

學生回答后,接著演示:不用磁鐵,轉動門時,指針也轉動(學生驚訝).

師問:這是為何?

生(思后):有地磁場,轉動時穿過門的磁通量變化了．

引錯追問:地磁場的強度變了嗎?(生:沒變．);門的面積變了嗎?(生:沒變．)那為什么還會產生電流呢?

圖10

生辨析:Φ=B·S中的S為磁場內的有效面積, 轉動時有效面積變了,所以磁通量變了．

(2) 拓展延伸——逆向思維訓練.

暗箱實驗:演示如圖10所示,插有鐵芯的100匝線圈放在暗箱中,接上12 V交變電流,用約50匝漆包線繞制的直徑10 cm左右的線圈,兩端接有4個發光二極管,靠近暗箱,二極管發光,學生驚奇．問:為何發光?

生:盒內有磁場,線圈靠近時,穿過它的磁通量發生變化了．

再演示:線圈放在盒上不動,還亮.學生驚訝．追問:不動為何還亮?

學生討論后判斷:二極管發光,說明穿過它的磁通量變化了,一直發光,說明箱內磁場一直在變化,所以通入的應是持續變化的電流.

聯系實際——滲透科學方法教育.

投影:發電機、電磁爐、商場銷售報警器等．

師:我們感恩于法拉第，正是他的發現使我們現在的生活進入了文明美好的電氣時代.

設計意圖:體會物理與生活的聯系,滲透價值教育．

2.4 課堂回顧與分層作業—— 完成生態課堂的融合(略)

3 結語

基于行為視覺的直覺結構模式核心是以學生發展為本,采取圖形、圖像把握的認知方式,[3]圍繞學生自主構建這一主線.針對學生“最近發展區”設計教學流程,通過教學行為的預設、引導及合理架控,精心安排討論時機.學生在直覺思維運演過程體會與領略科學的研究方法,再適時融入有效的行為引導策略,加快學生新經驗的建構,同時收獲成功的愉悅.也通過策略的實施,培養學生物理學科獨有的認知與學習模式,從而達成高效課堂．