王輝生

(海安縣教育局教研室,江蘇海安 226600)

1 “弱”教材探究的背景

在高中物理新課程教學(xué)過程中,科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容,又是重要的學(xué)習(xí)方法,期望學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)家進(jìn)行探究時(shí)的相似過程,體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣,學(xué)到科學(xué)探究的方法,領(lǐng)悟科學(xué)探究的精髓.為此,教材安排了一些探究學(xué)習(xí)的內(nèi)容.

例如,人教版高中物理選修 3-2第4章第2節(jié)“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”中,教材再現(xiàn)了初中學(xué)過的閉合回路部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),在“實(shí)驗(yàn)觀察”欄目中提供了“向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中抽出”和“模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)”兩個(gè)探究方案,學(xué)生根據(jù)教材中的方案進(jìn)行探究活動(dòng),探究的進(jìn)程順利了,但設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力沒有獲得充分提高.有了“分析論證”和“歸納結(jié)論”兩個(gè)欄目的內(nèi)容,學(xué)生在探究學(xué)習(xí)時(shí),往往不是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象,分析總結(jié)結(jié)論,而是直接從教材中尋找結(jié)論,也就失去了分析、論證能力的訓(xùn)練.這些引導(dǎo)和暗示的內(nèi)容,能引領(lǐng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)有序進(jìn)行,使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)研究的基本方法.但教材中過多暗示性幫助,制約了學(xué)生科學(xué)探究能力的提升,很容易讓探究學(xué)習(xí)流于形式.

2 “弱”教材探究的界定

“弱”教材探究,要求學(xué)生在教師的引領(lǐng)下,實(shí)施探究學(xué)習(xí)時(shí),先不使用教材,探究出結(jié)論后再回歸教材,總結(jié)提升.“弱”教材探究就是要變“教教材”為“用教材教”,以“弱化教材”來“強(qiáng)化探究”,要求教師在使用、處理教材時(shí),從探究教學(xué)的需要出發(fā),對(duì)教材深度開發(fā),設(shè)置符合學(xué)生心理和認(rèn)知水平的問題情景,使學(xué)生帶著種種疑問走進(jìn)課堂,在解釋疑問的過程中,產(chǎn)生新的問題,通過合作探究,激發(fā)創(chuàng)新思維,體驗(yàn)探究方法,完成知識(shí)建構(gòu).

3 “弱”教材探究的策略

“弱”教材探究,需要“弱化教材”對(duì)教學(xué)進(jìn)程的暗示和引領(lǐng)作用,為了達(dá)到高質(zhì)高效,應(yīng)實(shí)施如下教學(xué)策略.

(1)創(chuàng)設(shè)問題情境,引發(fā)自主探究

創(chuàng)設(shè)問題情境就是在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生求知心理之間形成“思維差”,將學(xué)生引入與物理問題有關(guān)的情境之中,這些情境是教師有意讓學(xué)生觀察的現(xiàn)象、進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)、閱讀的資料以及生活的體驗(yàn)等等,由此造成懸念,引發(fā)探究欲望.

新課教學(xué)引入片斷:

師:同學(xué)們,在初中已學(xué)過電磁感應(yīng)現(xiàn)象的初步知識(shí),請(qǐng)思考在什么條件下能實(shí)現(xiàn)“磁生電”?

生:閉合電路中,部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生電流.

師:很好.我們回顧演示初中的實(shí)驗(yàn).(實(shí)驗(yàn)用到一個(gè)蹄形磁鐵,它的中間是勻強(qiáng)磁場(chǎng),將導(dǎo)體棒、導(dǎo)線、小量程電流表、開關(guān)構(gòu)成一個(gè)回路,分別將導(dǎo)體棒在蹄形磁鐵中向里、向外、向上、向下運(yùn)動(dòng).)

生:當(dāng)導(dǎo)體棒里外運(yùn)動(dòng)時(shí),切割磁感線,有電流產(chǎn)生;導(dǎo)體棒上下平動(dòng)時(shí),不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生.

師:一定要導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)嗎?磁鐵運(yùn)動(dòng)行不行?(教師將蹄形磁鐵相對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).)

……

這樣的教學(xué)引入,要求學(xué)生課前回憶初中“電磁感應(yīng)”的相關(guān)內(nèi)容,但不能讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材關(guān)于感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的具體內(nèi)容,課上演示初中實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生思考磁鐵運(yùn)動(dòng)能否產(chǎn)生電流,通過實(shí)驗(yàn)演示,引發(fā)探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)原因.

(2)設(shè)計(jì)教學(xué)過程,體驗(yàn)探究方法

美國(guó)著名心理學(xué)家布魯納曾說:掌握一般概念和原理是通向普遍遷移的大道.因此,在設(shè)計(jì)教學(xué)過程時(shí),應(yīng)把基本概念和規(guī)律的教學(xué)放在首位.堅(jiān)持用教材教,適當(dāng)整合教材,把新的概念、規(guī)律與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的概念、規(guī)律相聯(lián)系并納入其中,使概念和規(guī)律的呈現(xiàn)方式更貼近學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.同時(shí)使新概念、規(guī)律與原有的概念、規(guī)律進(jìn)一步融合,進(jìn)而深刻認(rèn)識(shí)概念、規(guī)律的本質(zhì)特征.

新課教學(xué)過程片斷:

師:用條形磁鐵和螺線管來代替蹄形磁鐵和導(dǎo)體棒,能否產(chǎn)生感應(yīng)電流?大家討論一下,如何操作?

學(xué)生分組討論,教師組織學(xué)生到講臺(tái)前展示實(shí)驗(yàn).

生:將螺線管和電流表組成一個(gè)閉合回路(圖1),把條形磁鐵插入螺線管,觀察到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).

生:如圖1,條形磁鐵不動(dòng),螺線管上下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生電流.

生:如圖1,條形磁鐵靜止在螺線管中時(shí),沒有電流產(chǎn)生.

師:很好,請(qǐng)大家根據(jù)幾個(gè)小組展示的現(xiàn)象,歸納結(jié)論.

生:無論磁鐵動(dòng)還是線圈動(dòng),當(dāng)它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),有電流產(chǎn)生;相對(duì)靜止時(shí),沒有電流產(chǎn)生.

師:這里面是否還隱藏著更本質(zhì)的東西呢?在圖1實(shí)驗(yàn)中,磁鐵靠近和遠(yuǎn)離線圈時(shí)線圈周圍的磁場(chǎng)發(fā)生了變化,而磁鐵靜止在線圈中時(shí)線圈周圍的磁場(chǎng)不變,磁場(chǎng)變化是否是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.

(投影)引導(dǎo)設(shè)計(jì)的思考題:

①用已學(xué)過的什么器材替代圖1中條形磁鐵,可以使線圈中的磁場(chǎng)強(qiáng)弱發(fā)生變化?

②使用這個(gè)器材,可以通過哪幾種方法,改變線圈中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱?

③為了論證線圈中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱改變時(shí),可能產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)該進(jìn)行哪些操作和觀察.

④畫出實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖.

圖1

圖2

分組討論,交流實(shí)驗(yàn)方案,嘗試實(shí)驗(yàn).

(投影)展示實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖;

生:首先通過滑動(dòng)變阻器改變電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)弱,然后保持電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

生:還可以通過開關(guān)的閉合與斷開來改變線圈中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱.

教師投影實(shí)驗(yàn)記錄的表格如下,要求學(xué)生對(duì)應(yīng)表1中項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和記錄.提醒學(xué)生通過變阻器改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱時(shí),移動(dòng)滑片要快.

表1

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),匯報(bào)實(shí)驗(yàn)記錄,根據(jù)表格信息,小結(jié)結(jié)論.

生:螺線管線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),也能產(chǎn)生感應(yīng)電流.

師:閉合電路磁場(chǎng)不變,部分導(dǎo)體切割磁感線,回路面積變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流;閉合電路的面積不變,磁場(chǎng)變化,閉合電路中也有電流產(chǎn)生.可見磁場(chǎng)是否變化也不是唯一條件,那么,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件到底是什么呢?在磁場(chǎng)部分什么物理量既與磁場(chǎng)有關(guān)又與面積有關(guān)?

生:磁通量 Ф!它等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的乘積.

生:產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件應(yīng)該是閉合電路的磁通量發(fā)生變化!

師:對(duì),不論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路就有電流產(chǎn)生.你們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了非常了不起的規(guī)律!

板書:產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.

……

以上教學(xué)片斷,為了突出探究感應(yīng)電流的條件這一主題,不在設(shè)計(jì)表格上過多耗時(shí),在沒有教材的背景之下,學(xué)生很難意識(shí)到必須快速移動(dòng)滑片才能使指針明顯偏轉(zhuǎn),這些都由教師直接給出,以此推動(dòng)探究的進(jìn)程.

在不依賴教材的前提下,根據(jù)探究需要設(shè)計(jì)方案,而不是從教材中讀取方案,學(xué)生自己謀劃出來的方案,存在著某些不足,通過教師對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的問題引導(dǎo),巧妙設(shè)問,合理點(diǎn)撥,引領(lǐng)學(xué)生分析論證,借助學(xué)生間的交流,讓一籌莫展的同學(xué)受到啟發(fā),發(fā)現(xiàn)不足,完善認(rèn)知.學(xué)生的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出思考的力量,迸發(fā)出智慧的光芒,真正體驗(yàn)到通過探究獲得成功的快樂,在探究過程中學(xué)到物理學(xué)的研究方法.

(3)問題引領(lǐng)回歸,提升思維品質(zhì)

在探究出感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件之后,設(shè)計(jì)如下問題,讓學(xué)生自主回歸教材,完善知識(shí)體系,反思探究成果.

①哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流?分別說明3個(gè)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.

②根據(jù)3個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.

③對(duì)照教材,小結(jié)本節(jié)合作探究的具體收獲.

學(xué)生對(duì)問題③有如下小結(jié):這是一堂自主、自我的課,教師沒有直接授予知識(shí).在探究過程中,不讓我們看教材,對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),以問題追問的形式出現(xiàn),同學(xué)們互助合作,沒想到還真能設(shè)計(jì)出了第3個(gè)實(shí)驗(yàn)電路,同時(shí)發(fā)現(xiàn)了變化磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電流.本節(jié)課憑我們自己的雙手、大腦來形成知識(shí),教師只是引導(dǎo)我們的思維,我想這是個(gè)好方法,我們能深刻掌握這些知識(shí).

學(xué)生的小結(jié)一語道破天機(jī),沒想到學(xué)生也能悟出教學(xué)設(shè)計(jì)的意圖.通過實(shí)驗(yàn)方案的過程設(shè)計(jì),借助合作學(xué)習(xí),學(xué)生不知不覺地走進(jìn)教材中的探究實(shí)驗(yàn),獲得科學(xué)的探究結(jié)論.這樣的教學(xué)流程,可能因探究而磕磕碰碰,在看似不流暢的教學(xué)活動(dòng)中,學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法,掌握知識(shí)與技能,進(jìn)而落實(shí)三維教學(xué)目標(biāo).

綜上所述,“弱化教材,強(qiáng)化探究”,構(gòu)建真正意義上的物理探究教學(xué)——“弱”教材探究,能夠促使教師獨(dú)立地按照新課標(biāo)的理念對(duì)物理教材進(jìn)行深度開發(fā),有效地組織學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng),從而把教材與教學(xué)有機(jī)地統(tǒng)一起來,使教學(xué)成為課程開發(fā)、創(chuàng)生、構(gòu)建的過程,引領(lǐng)師生共同走進(jìn)真實(shí)而又鮮活的課程改革.

1 李寶銀.物理“弱”教材探究教學(xué)的研究.教學(xué)月刊(中學(xué)版)2010(4):3-6

2 王輝生.嘗試初中物理“弱教材教法”,實(shí)施真實(shí)探究.物理教學(xué)探討.2010(6):35-38