在探究式高中物理教學中培養學生的遷移能力

張亞云

在當今知識主宰經濟的時代里，遷移能力的培養和提高，則是培養復合型、應用型人才及進行高素質教育的重要內涵之一.具有較強遷移能力的人，對各種不同環境和事物，尤其對意料之外的或從未從事過的或從未遇過的事物與環境，能夠靈活將所學知識和已有能力遷移于其它領域解決問題，成功應變，順利完成新領域中的任務.

與其他學科相比，高中物理的教學過程中更側重對學生思維方法的培養，而且，學習內容前后是相互銜接，具有嚴密的邏輯體系，這種思維程序對以后的遷移學習具有影響性的作用.因此，探究式教學也就成為高中物理教學重要教學模式，讓學生善于注意觀察生活中的物理現象、提出問題問題，善于設置物理實驗在問題中探究、在收集信息中探究、在探究中解決問題.通過探究過程，學生逐漸學會懂得如何最佳地分析問題、解決問題，學生參與探究過程越多，越能將此過程遷移到解決其他問題的情景之中.下面以《探究感應電流的產生條件》的探究式教學為例，談談如何在在探究式高中物理教學中培養學生的遷移能力.

1 巧用魔術引入課題，激起質疑遷移能力

探究式高中物理教學中強調學生善于觀察身邊的物理現象、提出質疑，教師不要直接告訴學生與教學有關的知識和認知策略， 而是創造一個特定的學習環境， 讓學生從問題情境中提出問題.這樣，可以激起學生質疑遷移能力.例如，在《感應電流的產生條件》一節的課堂引入中，筆者打破常規方法：從電流的磁效應產生疑問——既然電流周圍產生磁場，那利用磁場能否產生電流呢？筆者通一個魔術表演，激起學生去質疑產生感應電流的本質條件到底是什么呢？具體教學設計如下：

師：同學們，大家想一下，要讓燈泡亮起來，可采取怎樣的方法？

生：讓燈泡跟電源相連.

師：如果燈泡跟電源不直接連接，行不行呢？（學生搖頭）

師：下面，我們來玩一個魔術.導線做成一個線圈，和燈泡組成閉合回路，而后將裝了水的金屬鍋放在電磁爐的臺板上（圖1），接通電磁爐的電源、打開開關，電磁爐開始工作，這時，再將線圈與燈泡組成的閉合回路靠近電磁爐.

師：看好了，見證奇跡的時刻就要到了.（把電磁爐接通電源，燈泡亮了，學生很驚訝）燈泡亮了，說明燈泡和線圈組成的閉合導體回路中有沒有電流？

生：有.

師：那這里究竟發生了怎樣的物理現象呢？

生：電磁感應現象.

師：很好！電磁感應現象里產生的電流叫感應電流.那產生感應電流的條件是什么呢？

這就是本節課我們要一起探究的問題——探究感應電流產生的條件.

（PPT展示課題）

師：請大家回憶一下，初中，我們已經學過的感應電流的產生條件是什么？

生：閉合導體回路中，部分導體在磁場中做切割磁感線的運動.

師：很好！關鍵詞：①閉合；②切割.

（flash）演示實驗1：閉合導體回路的部分導體切割磁感線.

師：何為切割？若導線前后、上下運動，有沒有切割？

生：沒有.

師：所謂切割，如圖2，是指導體的運動方向與磁場方向不平行.

結論：閉合導體回路的部分導線切割磁感線，回路中會有感應電流產生.

師：用這一切割理論能否解釋剛才燈泡亮的現象呢？這里有切割嗎？

生：沒有.

師：沒有切割，那這里又是怎么會產生感應電流的呢？為了搞明白這個問題，我們今天有必要通過其他的實驗裝置來進一步探究感應電流產生的條件.

（PPT展示課題，同時黑板上板書）

學生們一下子興奮起來，對這個魔術產生了極大的好奇，同時也對初中學過的感應電流的產生條件開始質疑.這樣，也很自然地引入了課題.同時，也讓學生養成遇事都要問問“為什么”的習慣，激發學生對物理現象質疑遷移能力.

2 發揮教師主導作用，滲透自主遷移能力

好多的物理規律，科學家們也是在通過許多年的不懈努力才取得的成就，不可能讓學生在一節課上就憑空想象研究得出結論，更何況學生往往存在智力差異.因此，若沒有教師的正確引導，學生往往很難自己去設計實驗方案、完成探究的.所以， 教師應充分發揮其主導作用， 善于創設有利于啟發學生的問題的情境，針對不同層次的學生，提出不同層次的問題.要注意創造特定的學習環境， 讓學生根據教師的引領，利用所給的實驗器材，進行分組實驗，主動進行科學探究，注意觀察實驗現象，并收集各種證據，通過分析、比較，最后得出自己的結論.這樣，便于所有學生都能參與探究活動， 激活學生的思維， 培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，還有利于培養學生的科學探究能力、實事求是和敢于創新的探索精神， 體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法， 培養學生自主學習遷移能力.例如，在《感應電流的產生條件》一節教學中利用其他裝置來探究感應電流條件時，筆者根據教材（圖3），給學生提供現成的實驗器材，再讓學生去探究在什么情況下會產生感應電流.具體教學環節如下：

師：我們來看這個實驗裝置.（PPT展示實驗儀器及導體回路圖）

師：請你按照表格要求，將觀察到的現象記錄在表格中，并討論能得到怎樣的結論？

（flash演示磁鐵插入、拔出、不動三種情況）

師：下面各小組就根據給器材開始實驗，注意觀察、收集實驗現象并記錄在學案上的表1中.

（用手機拍照傳到電腦、展示學生研究的成果）

實驗二：把磁鐵插入螺線管或從螺線管中拔出

學生分析：本組的探究成果說明：在磁鐵插入線圈和從線圈拔出的瞬間，電流計的指針都發生了偏轉，說明該閉合導體的回路中有感應電流產生；磁鐵放在線圈中保持靜止時，指針不偏轉，說明沒有感應電流產生.

師：很好！大家要不要給她來點掌聲呢？

師引導學生：這里是否還隱藏著更本質的東西呢？如圖，當磁鐵插入線圈和從線圈拔出時，線圈周圍及內部的磁場如何變化？

生：磁鐵插入線圈時，線圈周圍及內部的磁場變強；磁鐵從線圈中拔出時，線圈周圍及內部的磁場變弱.

師：總這，當磁鐵插入線圈和從線圈拔出時，穿過回路的磁感應強度B發生變化——回路中產生感應電流.

師：如果磁鐵保持靜止，回路中能產生感應電流嗎？

學生：能，讓線圈運動.

師：可見，只要磁鐵和線圈發生相對運動，線圈中的磁感應強度發生變化，就會產生感應電流.

師：這是不是產生感應電流的本質條件呢？我們仍需要進步通實驗來探究.

（3）模擬法拉第的實驗

提示：已學過的什么器材可以代替條形磁鐵呢？

生：通電螺線管.

師：很好！下面請大家用所給器材連接好通電螺線管的電路圖.

（PPT展示電學元件：電源、螺線管A、開關、滑動變阻器）

根據所給器材，連接實物電路，為了便于調節線圈A中的電流大小，串接一滑動變阻器.（手機展示學生連接的實物電路圖（圖4）進行評講）

師：我們可以模仿剛才的實驗，將線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，同樣可以觀察到產生感應電流的現象.（flash展示A線圈插入線圈B或從線圈B中拔出）

師：難道只有運動才會產生感應電流嗎？

師：使用這套器材，除了將線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，還可以通過哪些方法改變線圈B中磁場的強弱？

生：可以通過開關的閉合與斷開來改變線圈B中磁場的強弱.

生：可以通過移動滑動變阻器的滑片改變線圈B的磁場強弱.

師：下面，同學們把線圈A插入線圈B中，按照表2的要求，試試以下幾種操作中線圈B中是否有感應電流產生，并記錄觀察到的現象.

學生：分組實驗，記錄現象.

（手機拍照通過“茄子快傳”展示學生研究成果，并請該組的學生代表上臺匯報）

學生：根據探究結果可看出：在閉合、斷開電鍵的瞬間和保持電鍵閉合并迅速移動滑動變阻器滑片時，回路中都有電流產生；而在保持開關閉合、滑動變阻器滑片不動時沒有感應電流產生.

（flash展示電路圖，動畫演示實驗，引導學生分析這里產生感應電流的原因）

結論：線圈A中的電流變化——線圈A周圍的磁場變化——線圈B中的磁感應強度B發生變化——線圈B與靈敏電流計組成的閉合回路中產生感應電流.

通過這一環節，不僅培養學生團結協作的精神以及分析問題、解決問題的能力，同時也滲透自主學習遷移能力的培養.

3 引發思維認識沖突，提升歸納遷移能力

“授人以魚，不如授人以漁.”在知識更新飛速發展的時代，讓學生學會學習已成為當今教育的迫切需要.探究性學習總是從具體的事實出發，去認識學科的基本事實、基本概念和基本原理，是一種歸納的過程.作為高中物理教師，在教學中，要注意利用各個實驗結論，引發思維認識沖突，分組討論、交流成果，概括出結論，注意運用圖表等信息進行歸納、比較，抓住關鍵，通過邏輯推理，自主地得出正確結論，并強調在以后其他的知識學習中也注意學會運用這些方法，從而培養學生歸納遷移能力.在剛才通過模擬法拉第的實驗得出結論后，教師馬上將用flash動畫演示剛才兩個實驗裝置圖（圖5）.

學生通過兩個實驗研究、分析，尋找到相同的結論：當閉合回路的磁感應強度發生變化時，回路中就會產生感應電流.這能否作為產生感應電流的本質條件呢？有不少學生點頭說“是”.這時，筆者馬上展示出剛才的切割磁感線的實驗圖（圖6）.

同時，提出問題：剛才實驗1中，磁場并未改變，但也產生了感應電流.這是為什么呢？使學生認識到利用實驗2中的方法也會產生感應電流，與學生已有知識“閉合電路的部分導線做切割磁感線運動產生感應電流”產生強烈的認知沖突，進一步激起了學生探究的欲望和對真理的追求，把學生的注意力深深地吸引在了課堂之中.各小組馬上開始討論起來，經過引導分析，學生明白：剛才實驗1中，磁場雖未改變，但導線在切割磁感線的過程中，閉合導體回路所包圍的面積發生變化了.通過比較分析，學生發現：閉合導體回所包圍的面積S不變，磁感應強度B變化，回路中會產生感應電流；或閉合導體回所包圍的面積S改變，磁感應強度B不變，回路中也會產生感應電流.這時，教師繼續引導學生：物理學中，哪一個物理量既跟面積S有關，又跟磁感應強度B有關呢？這樣，學生就很快明白：B發生變化，或S發生變化，最終是磁通量發生了變化.因此，感應電流的產生條件可以概括為：穿過閉合導體回路的磁通量發生變化.

4 回眸經典物理學史，內化精神遷移能力

尋找到感應電流的產生條件后，筆者乘勢提出：“”磁能否生電“，我們剛才通過幾個簡單的實驗就解決了，可以法拉第為代表的許多科學家為什么顯得那么困難呢？”而后，筆者故意演示科拉頓實驗的場景，將螺線管、靈敏電流計各放在講臺的兩頭，將條形磁鐵插入螺線管時，教師有意地從講臺后面繞過來.學生發現指針偏了，但教師卻沒有觀察到指針偏轉現象.用PPT展示科拉頓當時實驗的場面，讓學生認識到科拉頓遺憾的原因，同時讓學生認識到：從這里可以看出，雖然，當時因實驗條件簡陋，導致很多科學家沒有發現這個重要的結論，但最關鍵的還是思想觀念的影響.當時人們研究問題總是從“穩態”思想出發，沒有轉到“暫態”的角度考慮問題，所以很多人讓這個重大發現從鼻子底下溜走了，科拉頓便是一個典型例子.他的實驗裝置的設計完全正確，這個實驗也是成功了，只不過科拉頓沒有看見而已，所以說科拉頓的失敗是一次“成功的失敗”，也是一次“遺憾的失敗”.但觀念也不能憑空產生，法拉第做了大量的實驗，歷經無數次的失敗，但法拉第堅信，電與磁有著密切的聯系，決不是相互孤立的，他以堅忍不拔的意志，歷經了十多年的不懈努力，反復研究，終于在1831年找到了答案，開創了人類歷史的電氣化新時代.通過這些經典物理學史的介紹，激勵學生以科學家在創造偉大業績中所表現的人格力量為榜樣，培養學生科學探究精神，確立為科學而奮斗、為真理而獻身的崇高品德.

5 解釋魔術本質原因，促進應用遷移能力

學生們通過實驗探究、小組討論、歸納分析，最終尋找到探究感應電流的本質條件.在這個情況下，筆者又讓一小組拆開一廢棄的電磁爐，讓全班學生仔細觀察電磁爐的內部結構，同時用手機拍下照片，通過“茄子快傳”上傳到電腦上，能過屏幕放大電磁爐的內部結構.學生才恍然大悟：當電磁爐通電工作時，線圈中交變電流產生的磁場也在不斷變化，在臺板上的導線環中的磁通量發生了變化，產生了感應電流，小燈泡就亮了.這樣，不僅與課堂開頭魔術呼應，同時也培養了學生的知識應用能力.同時，也讓學生領悟到：物理就在我們身邊，我們要善于從日常生活中發現物理問題，探究物理規律，并注意促進將我們學到的物理知識應用于生產和生活中的應用遷移能力的培養.

總之，我們要充分利用高中物理學科的特點，開展探究式教學模式，培養學生的各方面的遷移能力.