劉冰潔 支啟軍

(貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院,貴州貴陽(yáng) 550025)

1 問(wèn)題提出

“楞次定律”內(nèi)容位于人教版新教材選擇性必修2第2章第1節(jié),是判定感應(yīng)電流方向的一般規(guī)律.“楞次定律”是以磁場(chǎng)、電流的磁效應(yīng)等知識(shí)為基礎(chǔ),又為之后學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律、交變電流、電磁振蕩和電磁波奠定了基礎(chǔ),具有承上啟下的作用.楞次定律是電磁感應(yīng)規(guī)律的重要組成部分,它與法拉第電磁感應(yīng)定律一樣也是本章的一個(gè)教學(xué)重點(diǎn),是分析和處理電磁感應(yīng)現(xiàn)象問(wèn)題的兩個(gè)重要支柱之一.[1]本節(jié)課屬于規(guī)律探究課,規(guī)律探究的過(guò)程中,應(yīng)該注重學(xué)生在探究過(guò)程中的體驗(yàn)和思考,讓學(xué)生真正了解楞次定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,從而獲得過(guò)程體驗(yàn)和情感體驗(yàn),并通過(guò)表達(dá)促進(jìn)遷移反思.因此本文提出“三教”的教學(xué)理念,運(yùn)用“三教”理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),更多地關(guān)注學(xué)生的思考、體驗(yàn)和表達(dá).

2 “三教”理念融入物理教學(xué)中可行性分析

“三教”理念是指“教思考、教體驗(yàn)、教表達(dá)”的教育理念,是基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng),在學(xué)科教學(xué)中教學(xué)生積極思考、自主體驗(yàn)、善于表達(dá),以此促進(jìn)學(xué)生長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、悟道理的一種教育理念.所謂“教思考”,主要是指教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中幫助學(xué)生厘清數(shù)學(xué)知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu),找出解決問(wèn)題的思維線索,引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)活動(dòng)中領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想方法;所謂“教體驗(yàn)”,是指教師引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)活動(dòng)過(guò)程中獲得對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決和科學(xué)研究的過(guò)程體驗(yàn)和情感體驗(yàn),進(jìn)一步獲得對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的理解與把握;所謂“教表達(dá)”,既包括提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力,也包括提高學(xué)生的書(shū)面表達(dá)能力,對(duì)于數(shù)學(xué)教學(xué)而言,主要是指培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)討論數(shù)學(xué)、表述數(shù)學(xué)問(wèn)題、表達(dá)數(shù)學(xué)結(jié)論的能力.[2]

在我國(guó)新提出的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中均對(duì)“教思考、教體驗(yàn)、教表達(dá)”提出了相關(guān)的目標(biāo)要求(表1).[3-5]

表1 “三教”理念在物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的體現(xiàn)

因此,在物理教學(xué)中“教思考”就是在物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、提出問(wèn)題解決的方法,引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)活動(dòng)中領(lǐng)悟物理學(xué)的思想方法.在物理教學(xué)中“教體驗(yàn)”就是要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法建立物理概念、實(shí)施科學(xué)探究進(jìn)行知識(shí)建構(gòu),獲得概念建立、問(wèn)題解決、規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程體驗(yàn)和情感體驗(yàn),知道物理概念建立的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)思維方法,明確物理規(guī)律建立的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)方法.在物理教學(xué)中“教表達(dá)”就是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識(shí)解釋自然現(xiàn)象,對(duì)所學(xué)習(xí)的概念進(jìn)行物理意義闡述,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行口頭或書(shū)面語(yǔ)言的表達(dá),養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)的習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生的合作與表達(dá)能力.綜上所述,“三教”理念是對(duì)物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的高度凝練,適用于物理教學(xué)中,有助于教師的理念改變,幫助促進(jìn)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí).

3 “楞次定律”內(nèi)容分析

楞次定律的知識(shí)層面核心問(wèn)題是感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān).本節(jié)課將圍繞這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)探究,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,得出結(jié)論,總結(jié)反思.而楞次定律的本質(zhì)是能量守恒定律,進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的“守恒思想”,培養(yǎng)學(xué)生的“能量觀”.此外,楞次定律與慣性有相似的特點(diǎn),可以通過(guò)慣性來(lái)進(jìn)一步對(duì)楞次定律的本質(zhì)進(jìn)行理解.因此,本節(jié)課的重點(diǎn)是探究感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān),而本節(jié)課的難點(diǎn)是怎樣引入中間變量“感應(yīng)磁場(chǎng)”.

3.1 從能量守恒的角度看“楞次定律”

能量守恒定律是自然界的基本定律,它的內(nèi)容是能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生也不會(huì)憑空消失,它只會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量總量保持不變.楞次定律的常見(jiàn)表述為感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.從楞次定律的表述中可以看出,由于磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了感應(yīng)電流,也就是產(chǎn)生了電能,為了維持原來(lái)磁通量的變化,就必須有動(dòng)力的作用,這個(gè)作用需要克服感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的阻礙做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.

3.2 從“磁慣性”的角度看“楞次定律”

在“牛頓第一定律”的學(xué)習(xí)中,知道慣性是物體固有屬性,慣性會(huì)阻礙運(yùn)動(dòng)的變化.而感應(yīng)磁場(chǎng)也是感應(yīng)電流的固有屬性,由于感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,與慣性的概念相似.因此,通過(guò)類(lèi)比的方式更好地讓學(xué)生理解阻礙的含義.

4 “三教”理念對(duì)“楞次定律”教學(xué)的啟示

4.1 從“教思考”的角度來(lái)看

(1)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)物理情境提出問(wèn)題,學(xué)會(huì)從物理的角度發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題.

創(chuàng)設(shè)合適的物理情境,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境提出新的問(wèn)題,并根據(jù)之前的知識(shí)提出合理的猜測(cè).教師演示“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”的實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)過(guò)的感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的相關(guān)知識(shí).通過(guò)改變磁通量的變化,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)過(guò)程中電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向不同,從而引入本節(jié)課要探究的內(nèi)容:感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān).

(2)引導(dǎo)學(xué)生思考解決問(wèn)題的方法,提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力.

對(duì)“感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān)”的問(wèn)題進(jìn)行思考,提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案.對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià),進(jìn)一步體會(huì)到控制變量法的思想.并讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題.

(3)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),提高處理信息的能力.

在實(shí)驗(yàn)中可以直觀得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是感應(yīng)電流的方向、磁場(chǎng)的方向、磁極的運(yùn)動(dòng)方向,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)看不出3者之間明確的關(guān)系,因此需要引導(dǎo)學(xué)生思考并發(fā)現(xiàn)引入一個(gè)中間變量感應(yīng)磁場(chǎng),可以發(fā)現(xiàn)感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向和磁通量的變化方向有明確的關(guān)系,進(jìn)一步讓學(xué)生體會(huì)到感應(yīng)磁場(chǎng)的作用.

(4)引導(dǎo)學(xué)生思考“楞次定律”的本質(zhì),促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化.

提問(wèn)學(xué)生需要思考的幾個(gè)問(wèn)題:是誰(shuí)在阻礙?阻礙什么?如何阻礙?能否阻止?為什么不能阻止?學(xué)生能回答出是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在阻礙,阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化,增反減同的方式阻礙,不能阻止,因?yàn)橐a(chǎn)生感應(yīng)電流,阻止時(shí)磁通量不再變化,感應(yīng)電流就不能產(chǎn)生.通過(guò)這些問(wèn)題,學(xué)生對(duì)于楞次定律的知識(shí)進(jìn)一步理解和結(jié)構(gòu)化,知道楞次定律的本質(zhì)是能量守恒.

4.2 從“教體驗(yàn)”的角度來(lái)看

(1)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程,獲得過(guò)程體驗(yàn)和情感體驗(yàn).

規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程就是科學(xué)家經(jīng)歷的探究過(guò)程,重構(gòu)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,有助于學(xué)生獲得過(guò)程體驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的情感體驗(yàn),進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的積極性.

在本節(jié)課程中,通過(guò)讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),進(jìn)行實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生體會(huì)控制變量法的使用以及知道靈敏電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系,體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論的過(guò)程,對(duì)靈敏電流計(jì)與電流方向的關(guān)系有深刻的認(rèn)識(shí).再通過(guò)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,記錄數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.最后,通過(guò)楞次演示儀的演示實(shí)驗(yàn),引入中間變量感應(yīng)磁場(chǎng),從而發(fā)現(xiàn)感應(yīng)磁場(chǎng)的方向阻礙磁通量的變化,并通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)可以判斷感應(yīng)電流的方向,體驗(yàn)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的艱辛快樂(lè).

(2)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)規(guī)律的應(yīng)用過(guò)程,加深對(duì)規(guī)律的遷移運(yùn)用.

通過(guò)書(shū)上的習(xí)題讓學(xué)生先感受楞次定律使用的過(guò)程,再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié):先確定原磁場(chǎng)的方向,再判斷磁通量是增加還是減小,根據(jù)楞次定律得出感應(yīng)磁場(chǎng)的方向,通過(guò)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,并寫(xiě)出結(jié)構(gòu)圖(如圖1所示),最后與學(xué)生同做一道題遷移反思.

圖1 “楞次定律”運(yùn)用流程圖

4.3 從“教表達(dá)”的角度來(lái)看

(1)引導(dǎo)學(xué)生“說(shuō)物理”,培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力.

讓學(xué)生以口頭或作圖的方式根據(jù)控制變量法表達(dá)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,促進(jìn)學(xué)生表達(dá)能力提升.表達(dá)的同時(shí),學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行反思.引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的思考回答出關(guān)于楞次定律的本質(zhì)問(wèn)題,對(duì)于楞次定律的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步,幫助學(xué)生對(duì)自己的認(rèn)識(shí)進(jìn)行反思.將阻礙一詞與慣性聯(lián)系起來(lái)思考,幫助學(xué)生理解“阻礙”,同時(shí)也與之前的知識(shí)聯(lián)系,形成結(jié)構(gòu).

(2)引導(dǎo)學(xué)生“寫(xiě)物理”,促進(jìn)學(xué)生的遷移反思.

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生對(duì)楞次定律的使用過(guò)程進(jìn)行總結(jié)并表達(dá),加深印象以及促進(jìn)思維的發(fā)展.根據(jù)課后的例題1,讓學(xué)生嘗試自己做出線圈中感應(yīng)電流的方向,經(jīng)歷遷移運(yùn)用的過(guò)程,并讓學(xué)生寫(xiě)出楞次定律的運(yùn)用流程,解析例題2.

5 “楞次定律”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上的分析,基于“三教”理念對(duì)“楞次定律”一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì),表2列出完整的主要環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì).“三教”理念并不是單獨(dú)存在于某一個(gè)環(huán)節(jié)中,一般是每個(gè)環(huán)節(jié)中并存,但是一些環(huán)節(jié)有一定的側(cè)重點(diǎn).

表2 “楞次定律”教學(xué)設(shè)計(jì)

續(xù)表

6 結(jié)語(yǔ)

教育學(xué)家杜威曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“如果我們?nèi)杂米蛱斓慕逃齺?lái)培養(yǎng)今天的兒童,那么我們就是在剝奪他們的明天”.新時(shí)代的到來(lái)使得教師應(yīng)該使用新的教育理念來(lái)適應(yīng)新的教育.“三教”理念使得教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí),更多地關(guān)注到學(xué)科知識(shí)的本質(zhì),關(guān)注學(xué)生的思考、體驗(yàn)和表達(dá);更好地促進(jìn)以學(xué)生為主體的課堂的達(dá)成,促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).