《电磁感应》探究式教学过程的构建与实施.doc

电磁感应探究式教学过程的构建与实施第20卷第1期2003年3月南宁师范高等专科学校0U玻瑚:弛0A瑚矾姗匠C匠皿VOL_20NO.1Mar.2o03电磁感应探究式教学过程的构建与实施曾克夫(广西责港市师范学校广西责港5371(10)摘要:探究式教学是指学生在教师指导下根据一定的教学目的,内容和任务.用类似”科学探完”的方式,主动地参与学习,获取知识和应用知识,并养戍科学精神和科学态度的教学活动本文探讨了如何运用探究式教学理念指导电磁感应教学,并按探究式教学程序给出了电磁感应探究式教学过程的构建框图关键词:电磁感应;探究式教学;建构主义中图分类号:G652文献标识码:A文章编号:IO08.696X(2003)01.0070.05ConstructionandImplementofAProbingTeachingProcessin”ElectromagneticInduction”ZengKefu(GuigangNormalSchool,GuangxiGuigang537100,China)Abstract:Intheessaytheauthormadeaprobeintohowtoguideourteachingin”ElectromagneticInduction”withaprobingteachingconceptandhowtoconstructandimplementaprobingteachingprocessin”ElectromagneticInductionII.Keywords:”ElectromagneticInduction”:aprobingteaching;constmctionalism电磁感应是中师物理电磁学中的核心内容,搞好电磁感应教学,不仅能对电场,磁场和恒定电流这几部分知识深化和拓展,而且能为后面交变电流,电磁振荡和电磁场与电磁波打下坚实的知识基础.电磁感应的内容,决定了它在中师物理中既是基础理论,又是教学重,难点.每届学生学到这一内容都感到难学,教师也感到难教.如何突破这一难点,便一直成为教学上的老话题.本文用探究式教学模式来建构<电磁感应教学过程,旨在对电磁感应课题探究式教学的理论应用和过程构建作一研讨.1<电磁感应课题探究式教学的可行性探究式教学,从广义的角度理解,泛指探索问题的教与学.在狭义上解释,是指学生在教师指导下根据一定的教学目的,内容和任务,选择确定研究的课题,用类似“科学探究”的方式,主动地参与学习过程,自主地获取知识,应用知识,解决问题,掌握”科学探究”的学习方法,并养成科学精神和科学态度的教学活动.”科学探究”其本义指的是科学家运用科学的方法,通过探索的途径,发现人类尚未认识的科学事物及规律的过程.”科学探究”运用于教学过程指的是学生用以获取知识领悟科学思想观念,领悟科学家们研究自然界所用的科学方法而进行的各种活动.显然”科学探究”有双层含义,一是科学家的探究过程,二是教学或学习的过程.前者为后者提供模式或经验,后者是对前者的模拟或学习.因此我们认为这种探究的学习是”科学探究”的探究,即用探究未知的方法去获取和运用知识,是一种能迅速提高学生的知识和知识应用,培养学生创新素质的学习方法.<电磁感应>讲述了产生感应电流和感应电动势的条件,研究法拉弟电磁感应定律和楞次定律,介绍自感现象,涡流现象和自感在日光灯上的应用.再现了物理学家法拉弟经过10g不懈探究,终于在1831年取得重大的突破,发现了利用磁场产生电流的条件,再现了揭示楞次定律和法拉弟电磁感应定律探究实验的过程.因而本章的内容是以探究性实验为基础,是实践性和理论性都很强的教学内容,用探究式教学方法具有更强的可行性和可操作性.2电磁感应)探究式教学过程的建构在认知发展基础上产生的建构主义的理念,主张教学要以学生为主体,教师为主导,建构包括情境,言语信息交流,协同合作和知识意义建构在内的学习环境,使学生由外部刺激的被动接受者和知识填鸭式灌输的”学习奴收稿日期:20021212作者简介:曾克夫(1953一),男,广西责港市师范学校讲师,从事物理教学和研究工作.一70<电磁感应>探究式教学过程的构建与实施作者曾克夫隶”,转变为信息收集加工的”学习主人”,知识意义的积极主动建构者,勇于探索研究的实践者和创造者;要求教师由传统的知识传授者,灌输者转变为学生主动建构知识,发展创造能力和实践能力的指路者,协助者和促进者.建构主义提倡给学生提供真实的世界和创设真实的(或模拟真实的)问题情境的空间,强调学生自主参与学习的全过程,主动用探索法,发现法在真实的问题解决实践中完成知识意义的建构.建构主义的理念统一了多种先进的教学模式,且与探究式学习理论特征有着异曲同工之处.探究式学习理论认为”科学的本质是探究”,建构主义提倡学生用探索法,发现法去认识和掌握尚未知的知识的学习过程,也是一种”探究的过程.显然,探究式学习要用探索和发现未知的方法去建构.这就为电磁感应课题探究式教学的建构提供了依据.那么,如何构建具有建构性教学功能的探究式教学过程呢?我们都知道,物理学是一f-i自然科学,一般地说自然科学探究的基本过程是:科研选题一收集相关信息资料一观察,实验一结果整理归纳一提出假说一假说检验一上升为理论.类似地,模拟”科学探究”过程,结合建构主义学习理念,探究物理学中的现象,规律,其基本的教学程序建构可归纳为:学习选题-+仓q设问题情境,提出问题一收集学习信息,资料和事实一提出假设或猜想一实验探究,验证,推理一发现规律,归纳结论一整合迁移,应用提高.根据上述程序结合电磁感应的教学目的,内容,要求及任务,结合学生的心理情感,现有的知识基础,思维水平构建电磁感应探究式教学过程,如图1所示.实际上,课题探究式教学过程就是在教师有目的,有组织的指导下,建构让学生主动参与发现的过程.2.1学习选题根据教材内容,通过对课题探究式教学可行性分析.选择课题.在这里我们选择了极具探究式教学可行性的电磁感应中的三个主课题,即<电磁感应现象,感应电流的方向楞次定律,法拉弟电磁感应定律作为探究式教学课题.2.2创设问题情境,提出问题探究源于问题,而疑则是问题之始,思索之端.宋代哲学家朱熹说得好:”学贵善疑”,”大疑则大悟,小疑Nd,悟,不疑则不悟”.爱因斯坦曾说过:”学习要善于思考,思考,再思考,我就是靠这个方法成为科学家的.”怀疑一问题一思考,是学有所成者的必由之路.“问题”在这里指的是对教学课题进行教学目标分析,了解新旧知识的联系,根据学生现有的知识水平和经验,对当前学习对象,具有不明确而又难以理解的基本内容.即认识客观世界的矛盾,建构一个引发认知冲突的结构不平衡的问题.而问题的提出通常依赖于问题情境的创设.“问题情境”是指当前探讨的学习内容与学生原有的认知水平,不适应而存在适应部分,不和谐但含和谐因素,不平衡而又急需解决的心理状态.因此,要创设问题情境提出问题,首先我们从物理知识的角度看看”电磁感应”的特点是什么?学生过去的知识基础,思维水平怎样.我们知道:在电磁感应之前,学生学过了电场,磁场和恒定电流的知识.学生初步了解了”场”的特殊物质形态以及存在”场”的原因,懂得了”场”的描述方法和”场强”和”场力”的计算.这些知识无疑为电磁感应的学习铺垫了基础,但我们也应看到这些知识比起电磁感应来,无论在知识的难度上或理论的抽象程度上都要低一个层面.因为就”场”的物理意义来说,前面所学的”电场”,”磁场”都只是”静态场”.各物理参量间的变化关系所揭示的物理过程都只属于”静变”过程.学生是比较容易理解和掌握的.而”电磁感应”现象就不同了.从表面上看”电磁感应”说的是”磁”生“电”的现象,但实质上并不那样简单,因为”磁”生“电”后,”电流”又再产生”磁场”,所以”电磁感应”现象揭示的是”磁”与”电”的相互转化的过程,在这物理过程中,变化的”原磁场”与”感应电流的磁场”相互作用,导致”原电流”与”感应电流”,”电流做功”与”外力做功”,”电能”和”其他形式的能量”之间发生了一系列”互变过程”.这种变化过程在未达到“动态平衡”之前,矛盾双方都具有”不确定性和可逆性”,所以”电磁感应”的过程是辨证关系的”动变”过程,这类物理过程与学生以前学过的”静变”过程相比,显然难度大得多.此外在电磁感应中,描述变化的物理量的种类多且性质复杂,既有”场量”也有”物质量”,既有空间量也有时间量,既有标量也有矢量,所以要掌握好”电磁感应”变化规律,不仅要有好的知识基础和逻辑思维能力,而且也要有很强的空间想象能力和相应的辩证思维能力.那么,学生在电磁感应之前具备了哪些思维水平和能力呢?应看到学生的思维水平和能力总是与知识的积淀和训练程度成正比的,在电磁感应之前,学生因受学习内容和训练的局限性,是不可能天生具有像电磁感应要求那样高层次的抽象逻辑思维水平和那样强的空间想象能力的.就中师生心理发展的一般规律而言,尽管他们的抽象逻辑思维方式已从”经验型”向”理论型”转化,但大多数学生”理论性”的抽象逻辑思维水平还比较低,且辩证思维正处在开始出现的阶段,因此他们在对物理知识的理解,分析,推理,归纳和整合应用等方面常常表现出一定的片面性,表面性,主观性,机械性等缺点.学习电磁感应知识,需要学生深刻理解”电”与“磁”这一对矛盾产生的条件和相互转化规律.因此,不仅要求学生具备较好的”理论性”抽象逻辑思维能力,而且要有一定的辨证观点.这就要求学生思维水平有一个跳一71<电磁感应>探究式教学过程的构建与实施作者,曾克夫跃,在物理观念上有一个更新.通过上述的分析,在电磁感应教学中将出现的困难是较多的,这就是我们上面提及到电磁感应教师难教,学生难学的原因.这一分析使我们在建构电磁感应教学情境和问题的提出界定了更合适的层面及立足点,为准确地选择,确定指导学生对问题探究的最隹策略提供了依据,在师生互动,生生互动的探究式学习过程中,更准确地抓住主要矛盾,引发出巧而生趣,准而能思的问题,促进学生主动探究的内驱力,使学生通过分析与思索对”电”与”磁”理解更深入一层,同时使逻辑思维能力,辫证思维能力和空间想象能力得到更进一步的提高.2.3收集相关教学信息资料和事实提供探索问题的背景材料和事实,架设新旧知识之间联系的桥粱,使学生在收集的信息资料和事实中努力寻找解决问题的线索,教师应引导学生自主搜集以往的信息资料和事实,培养学生加工处理信息的能力,找出解决问题的切入点或突破口.例如:通过回顾奥斯特实验”电”生“磁”,把学生思维逆向引导到研究”磁”生”电”的思考中.收集科学史中法拉弟”电磁感应”的研究资料,引发学生对问题的兴趣.联系上一章”磁感应强度”引出“磁通量”的概念.把初中”电磁感应”条件上升到”磁通量变化”上等.2.4提出假设或猜想用假设方法有根据地进行猜测,联想,明确问题解决的途径和方法是探究式教学过程中的一个重要环节.在电磁感应中根据一些事物的可逆关系类比,从”电”产生”磁”逆反猜想”磁”可以产生”电”.由于”感应电流”是由”磁通量”的变化引起的,可以由演绎式假设“感应电流”的方向跟磁场的方向有关,同样也可以假设跟磁通量的增加或减少有关.在探究式学习中教师应引导并鼓励不同水平层次的学生敢于提出自己的假设或猜测,组织协作学习,相互激励,支持对假设的合理性探讨,增强学生成功的自信心.2.5实验探究,验证,推理猜想,假设提出后,用探究式实验去验证,推理,这是探究式教学对所学知识的意义建构的又一重要环节.传统的学生物理实验一般是学生掌握结论后再进行的,难以激发他们的创造潜能.探究式实验是在实验前对结果只是一种假设或猜测,通过学生自主地进行实验,推翻或验证假设,而使假设上升为假说或理论,这就大大激发了学生学习的兴趣,培养了他们创造性的能力.在电磁感应学习中,建构了主课题中三个主要探究式实验:一是”观察电磁感应现象”探究式实验,发现”电磁感应”现象的特征及其产生的条件.该实验由两个子实验(1)【2)组成.在学生探究实验中.教师应注意引导学生了解”静磁”不能生”电”,实验(1)磁感应强度B不变,闭合电路面积s改变或实验(2)s不变,B改变.归纳为:都是因为磁通量的改变而使导体产生感应电流.二是探究”感应电流方向”的实验,发现”楞次定律”.”楞次定律”是确定感应电流方向的一般规律,由于它内容抽象,学生不易理解,因此是本章的难点,采用探究式实验,让学生自主参与实验全过程,他们独立操作,观察,独立分析,类比,归纳,调动了他们的积极性,最大限度发挥了他们的潜能,更有利于难点的突破.教师此时应成为他们突破难关的帮助者促进者,在课堂巡视中促进不同层次的学生水平的发挥,特别注意引导学生认识线圈中的两个磁场,分清哪个是引起感应电流的原磁场,哪个是由感应电流产生的磁场,并注意将学生引导飞跃到:什么原因会使原磁通量保持不变?怎样保持不变?等深层次的探究层面上.三是”感应电动势的大小跟哪些因素有关”的探究式实验,发现”法拉弟电磁感应定律”.以往的学生对”磁通量变化”及“磁通量变化率”易发生混淆,因前者无时间因素,后者有时间因素,学生不易区分,在探索实验时应引导学生从两方面去进行对比探究.让学生观察到磁通量是否变化,只决定感应电流(或感应电动势)的有无,而磁通量变化的快与慢决定着感应电流(或感应电动势)的大小.反复让学生控制磁棒插入(拔出)的快慢,观察时间因素,如何影响电流表指针摆动大小,即能产生深刻的感性认识.从而在区分上述两个量的同时领语出感应电动势的大小只与”磁通量变化率”有关.实践证明,探究式实验有利于难点的突破.2.6发现规律,归纳结论物理学基本概念和规律既是课题探究的对象,又是探究的基础.教师必须引导学生在验证假设的过程中,通过学习资料,实验观察结果,实验数据,进行选择,判断,解释.以探究的思维方式研究,才能在探究过程中领悟其实质.在积极的思考,进行科学的抽象过程中,运用比较,分类,归纳,概括,分析和综合等科学逻辑方法,从宏观和微观的结合上进行研究,才能真正完成知识的意义建构,发现规律,归纳出结论.(1)在课题<电磁感应现象学习中要归纳出一个结论:即磁通量变化是产生电磁感应现象的条件.由于电磁感应现象是一个新的概念.且学生初次接触”动变过程”.为了避免感到抽象,应尽量引导学生搜集与课题相关联的已有知识引出新的课题,通过探究实验得出的事实:”静磁”不能生”电”,而只有穿过闭合电路磁感应强度B发生变化或闭合电路所包围的面积s发生变化,闭合电路中才产生感应电流.由于实验事实是学生亲手得来的,他们对实验实质就十分的了解,于是由=BS#I/快归纳出:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就产生感应电流.【2)在感应电流的方向楞次定律一课探究式学习中,部分学生可能难于一72<电磁感应>探究式教学过程的构建与实施作者,克夫区分”磁通量”,”磁通量变化”和”阻碍磁通量变化”三个相关概念,因而应在前一节课指导学生把”磁感应强度”,”磁通量”概念掌握好,并能掌握B与S不垂直时,磁通量大小的判断及对B进行分解或对S取投影的方法计算磁通量.这样学生在判定”磁通量变化”就不成问题了.而”阻碍磁通量变化”的认识则借助探究式实验”研究感应电流的方向”中,对得出的四种实验现象的分析,归纳为两类:即磁铁插入:线圈中B增加,B与B方向相反.磁铁拔出:线圈中B减少,B与B方向相同.”阻碍”的方式是感应电流产生的磁场B与原磁场B方向相同或相反.学生在教师的帮助促进下,通过自主的分析与归纳将较快地得出”楞次定律”.事实上,也只有这样让学生自主地参与全过程的学习探究和体验,激发他们的兴趣,促进他们积极的思考,才能真正完成匍识意义的建构”,发现规律和结论.学生的素质才能获得真正的提高.2.7整合迁移,应用提高整合迁移,应用提高是探究式教学的必不可少的最后阶段.在这一阶段中,让学生整合电磁感应的知识,回顾思索探究的全过程,增强思维的发散与收敛,通过对本章知识的整合和迁移,新旧知识的联系,完善自己的认知结构.在应用提高上,特别要注意培养学生的空间想象力,逻辑思维能力和创新思维能力.探究式教学特别提倡协作,讨论与交流,在合作气氛中引发思维的共振,使应用能力得到升华.本章书图示较多,必须注重空间想象能力的培养.在训练学生识图画图时,首先让学生观察实物模型,按照模型画出在同一物理过程中的不同方位磁通量变化的透视图或剖视图,教师再引导学生对同一过程变换视线角度方位,画出它的正立,侧立,府视图,使学生建立图与模型的正确联系,然后启发学生找出最容易构思出”磁通量变化”的图景.只要学生坚持训练一段时间,空间想象能力将大大提高.在应用练习中注意培养学生逻辑思维和创新思维能力.设置一定量综合典型题.例如:导体在外力和电磁力共同作用下,从匀速运动逐渐变到加速运动过程中,用楞次定律,法拉弟电磁感应定律,左手右手定则,欧姆定律,牛顿定律,运动学,动力学,动量定理以及功和能等知识,去判定物体的状态和能量转化的关系,求解出有关的物理参量.组织学生交流,讨论和讲评.在交流,讨论和讲评中,提醒学生要从”电”与”磁”的相互联系,相互矛盾,相互转化辨证关系及条件中获取结论.鼓励快捷的,标新立异的作法.并让学生运用本章的知识,做小制作小发明的科技作品,培养学生应用知识的动手能力和创造能力.电磁感应课题探究式教学过程的构建与实施,是建立在学生主动参与,投入和主动建构认知结构基础上的,它给学生创设了一个自我发现,自我学习,亲身体验以及与老师和同学合作切磋,协同研讨的学习机会.实践证明与传统的教学形式相比,更具鲜明的探索感悟,更具实践性与创新性.采用探究式教学方式,能充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,师生互动,生生互动,共同协作,相互促进,学生素质得到很大的提高.参考文献:【11窦国兴.中等师范学校物理学第二册教学参考书fM.北京:人民教育出版社,19962】叶平.创新教育新