以“楞次定律”教學(xué)為例談自主探究學(xué)習(xí)

張新華

摘要：促進(jìn)學(xué)生自主探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的主動建構(gòu)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的根本途徑。本文結(jié)合“楞次定律”的主要教學(xué)過程。嘗試了包括“提出或生成物理問題——設(shè)計(jì)探究方案——實(shí)施探究方案——建構(gòu)物理知識”等基本環(huán)節(jié)的物理自主探究學(xué)習(xí)模式，以激發(fā)學(xué)生探究欲望，培養(yǎng)物理自主探究學(xué)習(xí)的意識，促進(jìn)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)能力的提升。

關(guān)鍵詞：自主探究；自主建構(gòu)；楞次定律

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）4（8）-0008-3

激活學(xué)生探究欲望，培養(yǎng)和提高學(xué)生自主探究的意識和能力是學(xué)生發(fā)展的內(nèi)在需要。促進(jìn)學(xué)生自主探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的主動建構(gòu)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的根本途徑。物理自主探究學(xué)習(xí)是指學(xué)生圍繞物理問題、文本或材料。在教師的指導(dǎo)下，自主尋求或自主建構(gòu)答案、理解或信息的過程。我們在實(shí)踐中構(gòu)建了物理自主探究學(xué)習(xí)的基本框架。如圖1所示：

2013年12月，筆者有幸參加浙江省高中物理2013年會，執(zhí)教“楞次定律”觀摩課，嘗試了包括“提出或生成物理問題—設(shè)計(jì)探究方案——實(shí)施探究方案——建構(gòu)物理知識”等基本環(huán)節(jié)的物理自主探究學(xué)習(xí)模式，收到了很好的效果。在此向各位同仁介紹主要教學(xué)過程，意在和大家一起探討。

1 自主探究物理問題的生成

探究學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識建構(gòu)的情境脈絡(luò)。情境脈絡(luò)強(qiáng)調(diào)的是知識產(chǎn)生的背景，知識發(fā)揮作用的場景或情境。教學(xué)情境能對教學(xué)過程起導(dǎo)引、定向、調(diào)節(jié)和控制的作用。有價(jià)值的物理情境一定是內(nèi)含問題的情境，情境中的物理問題應(yīng)具有目的性、匹配性和新穎性。

比如，在“楞次定律”教學(xué)中，通過展示情景，提出問題：

教師選用自制實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2），木架一個(gè)，黑色背景的面板一塊（用來襯托燈光），紅色、綠色發(fā)光二極管（1.8V）各一個(gè)，彈簧一根（上端懸掛于木架的頂部）。由兩個(gè)磁性很強(qiáng)的圓柱形磁鐵組成一個(gè)磁體（上端附帶掛鉤），漆包線繞成的線圈（600-800匝），導(dǎo)線若干。

結(jié)合圖3，“一看”：小燈珠發(fā)光了。使學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識，為新課教學(xué)做好知識準(zhǔn)備。

“二看”：紅燈、綠燈在交替發(fā)光。引出了新課的主題——感應(yīng)電流的方向。

“三看”：紅燈、綠燈的交替發(fā)光與磁鐵的上下運(yùn)動有關(guān)。

使學(xué)生感受到?！案袘?yīng)電流方向的變化”存在著某種規(guī)律，從而很自然地引出了課題“探究感應(yīng)電流的方向具有什么規(guī)律”。

2 自主設(shè)計(jì)探究方案

課堂教學(xué)要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)研究的問題情境，明確探究目的和已有條件。經(jīng)歷制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，這主要包括嘗試選擇科學(xué)探究的方法及所需要的器材，嘗試考慮影響問題的主要因素，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等。

比如。在“實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流的方向具有什么規(guī)律”的教學(xué)中。小組討論：

（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

猜一猜：感應(yīng)電流的方向可能跟哪些因素有關(guān)？

議一議：實(shí)驗(yàn)的研究對象是誰？要用到哪些儀器？

畫出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案示意圖。

想一想：不限于給定的器材，你還想到了什么研究方案？

讓學(xué)生相互討論，逐步形成設(shè)計(jì)方案。（學(xué)生積極回答。教師肯定學(xué)生的成功之處，科學(xué)地進(jìn)行評價(jià)。）如何記錄感應(yīng)電流的方向？靈敏電流表、發(fā)光二極管……

（2）實(shí)驗(yàn)方案的確定

在學(xué)生充分討論、小組交流之后。教師引導(dǎo)學(xué)生選擇簡單、合理的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖4）。

（3）討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表

指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格，并投影部分學(xué)生設(shè)計(jì)的表格，學(xué)生評價(jià)各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

（投影）展示幾組學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表格。

3 合作背景下探究方案的開展

通過探究共同體各成員間的對話、協(xié)商和合作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，主要包括：具有安全操作的意識，會使用簡單的實(shí)驗(yàn)儀器并正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。觀察和實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，嘗試評估有關(guān)信息的科學(xué)性等。

比如，在“感應(yīng)電流的方向具有什么規(guī)律”實(shí)驗(yàn)探究方案的開展中，學(xué)生分成兩人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄當(dāng)條形磁鐵N極或S極移近或插入線圈、離開或從線圈中撥出時(shí)感應(yīng)電流的方向，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表格中。實(shí)驗(yàn)中需要通過探究共同體各成員間對話的問題主要有：靈敏電流表指針的偏轉(zhuǎn)與電流方向的關(guān)系；線圈繞向；線圈的原磁場方向……

4 自主建構(gòu)物理知識和反思

教師要在課堂教學(xué)中積極營造一種民主的氛圍，讓學(xué)生自行地發(fā)現(xiàn)規(guī)律，大膽地表達(dá)規(guī)律。當(dāng)學(xué)生面臨情景時(shí)。教師需把學(xué)生引入到共同體中進(jìn)行共同協(xié)商和建構(gòu)。

如，在“感應(yīng)電流的方向具有什么規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析過程中，讓學(xué)生充分體驗(yàn)“山重水復(fù)疑無路”的感覺，真正感受改變分析角度發(fā)現(xiàn)規(guī)律的“柳暗花明又一村”的喜悅。

教學(xué)實(shí)錄：

師：感應(yīng)電流的方向跟線圈內(nèi)磁通量的變化有什么關(guān)系？

生：……

師：磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的方向如何？

生：逆時(shí)針或順時(shí)針方向。

師：這說明感應(yīng)電流的方向只與磁通量變化有關(guān)嗎？

生：還跟線圈內(nèi)原磁場方向有關(guān)。

師：如何尋找“一個(gè)變化”（Φ變化）、“兩個(gè)方向”（I感方向、B原方向）間的關(guān)系呢？

生：……

師：（啟發(fā)學(xué)生思考）同類物理量間的方向關(guān)系可能更容易找到。那么，我們能否找到一個(gè)與B原同類、又與I感有關(guān)的物理量？

生：感應(yīng)電流的磁場。

在上述實(shí)驗(yàn)記錄表格中添上一列（感應(yīng)電流的磁場方向），并投影展示。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)：當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反：當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí)。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析“增則反，減則同”，把這一關(guān)系概括為“阻礙”變化。從而概括出楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

綜上所述，在自主探究學(xué)習(xí)中，教師呈現(xiàn)的情境，其內(nèi)含的問題，要能使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，引發(fā)認(rèn)知需求，激起學(xué)生探究的欲望。接下來的一切建構(gòu)行動都是由這個(gè)生成的認(rèn)知需求啟動的。通過探究共同體各成員間的協(xié)商與合作、自主地生成問題和解決問題。在自主探究學(xué)習(xí)中，知識建構(gòu)是學(xué)生圍繞自身的認(rèn)知需求而自主完成的。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭志湖.構(gòu)建學(xué)生自主探究的物理學(xué)習(xí)模式的探索[J].課程·教材·教法，2011，（3）：81.

[2]徐立海，徐招茂.楞次定律的教學(xué)引入實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué)，2008，（5）：62.

（欄目編輯 趙保鋼）