利用薩奇曼模式探究楞次定律

朱加沐

(南通市天星湖中學(xué) 江蘇 南通 226000 )

1 薩奇曼探究模式[1]

心理學(xué)家斯騰伯格指出,在學(xué)校中所探討的問題與日常生活中遇到的問題之間存在著很大的不同.美國(guó)教學(xué)法專家理查德·薩奇曼教授的探究模式，正是試圖將學(xué)生在學(xué)校中學(xué)習(xí)的問題解決與真實(shí)生活中遇到的問題解決統(tǒng)一起來，讓學(xué)生掌握科學(xué)家用以組織知識(shí)形成原理的各種方式，教會(huì)學(xué)生進(jìn)行探究的一般程序及掌握探究的技巧.薩奇曼認(rèn)為,探究教學(xué)不僅僅是教師的一種教學(xué)方式,更是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，當(dāng)然，要讓學(xué)生掌握科學(xué)家們探索未知的方法要經(jīng)過一定的科學(xué)訓(xùn)練，其探究模式便建立于這一前提之上.

薩奇曼還根據(jù)科學(xué)研究的一般步驟設(shè)計(jì)了探究訓(xùn)練教學(xué)模式的5個(gè)教學(xué)程序.

(1)明確課題，設(shè)置情境.

課題的設(shè)定要能引起學(xué)生足夠的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，而且利用現(xiàn)有的知識(shí)可以探究、解決.先要向?qū)W生介紹開展探究過程的規(guī)則，使學(xué)生明確如何去尋求可能的解決方案，然后,教師給出階梯狀的問題情境，并鼓勵(lì)他們像科研人員一樣提出問題，分析研究[2].

(2)搜集資料，獲取信息.

教學(xué)中同樣注重學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，在搜集資料的過程中可以提出問題以獲得更多的信息，教師充當(dāng)資料的提供者，僅做肯定或否定回答，幫助學(xué)生澄清問題.

(3)驗(yàn)證假設(shè)，形成結(jié)論.

本階段鼓勵(lì)學(xué)生提出多種結(jié)論，它不應(yīng)該跟已有的理論相矛盾，如果無法解釋說明例題現(xiàn)象的話，則要進(jìn)行再一次的搜集—分析—驗(yàn)證的循環(huán)過程.

(4)解釋理論，形成系統(tǒng).

經(jīng)歷了從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)之后，要對(duì)這一理論的原則或效果或條件，以及應(yīng)用于其他情境的預(yù)測(cè)性價(jià)值進(jìn)行分析、理解、表達(dá).

(5)分析過程，提高素養(yǎng).

討論總結(jié)經(jīng)歷的探究過程，探究的技巧.例如，如何達(dá)成才最有效，這類問題如何切入等，從而提高學(xué)生的探究技能.

2 薩奇曼探究模式的優(yōu)勢(shì)

作為當(dāng)前美國(guó)中小學(xué)的科技教育所倡導(dǎo)的一種教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比較，薩奇曼探究模式主要是師生角色的轉(zhuǎn)變而帶來的一系列影響.就學(xué)生而言，第一，尊重了學(xué)生的需求和學(xué)生的主動(dòng)參與，真正落實(shí)了學(xué)生的主體地位，從感興趣的課題著手，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不同學(xué)生之間的優(yōu)勢(shì)可以得到互補(bǔ)，培養(yǎng)其科學(xué)的協(xié)作精神；第二，鍛煉了學(xué)生的理智能力，探究過程可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)如何解決問題，如何擯棄試誤法作出合理的假設(shè)，如何將新信息與已有知識(shí)聯(lián)系起來尋找問題的突破口，如何堅(jiān)持到底直至問題解決[1]；第三，訓(xùn)練了學(xué)生的探究技巧，只有通過練習(xí)和開展探究過程，學(xué)生才會(huì)懂得如何最佳地解決問題，學(xué)生參與探究過程的練習(xí)越多，就越能夠?qū)⑦@一過程遷移到解決其他問題的情境之中[3]；第四，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)梯度，學(xué)生更容易記住自己發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容，科學(xué)概念在不同的情況下出現(xiàn)，并以不同的方式敘述，學(xué)生更容易掌握.但對(duì)教師而言，要求提高了，要備足知識(shí)、設(shè)計(jì)好情境與營(yíng)造氛圍，要接觸學(xué)生、欣賞學(xué)生，要及時(shí)了解課堂表現(xiàn)好的學(xué)生，給予評(píng)價(jià),還要?jiǎng)討B(tài)生成課堂上碰到的各種問題等[4].

3 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

楞次定律教學(xué)的一般設(shè)計(jì)為：重溫演示實(shí)驗(yàn)—學(xué)生觀察記錄—教師引導(dǎo)分析—學(xué)生概括結(jié)論—解題歸納思路—隨堂訓(xùn)練—課后練習(xí).教師在課前往往先給學(xué)生預(yù)設(shè)如下表格(表1).

表1 教師課前預(yù)設(shè)表格

現(xiàn)象實(shí)驗(yàn) 原磁場(chǎng)的方向磁通量的變化G表指針擺動(dòng)方向感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向兩磁場(chǎng)方向關(guān)系N極朝下抽出S極朝下抽出結(jié)論

不難看出，這種教學(xué)模式仍為接受式的教學(xué)，學(xué)生并沒有體驗(yàn)到科學(xué)家當(dāng)時(shí)的困惑與思考方向，學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新意識(shí)亦難以進(jìn)一步提升.試問，當(dāng)時(shí)楞次也是有人給他設(shè)計(jì)了表格，讓他找規(guī)律么？學(xué)生解題時(shí)，也總是靠教師幫助審題給思路嗎？日常生活中的問題也是其他人包辦填空么？也有正確的答案嗎？

結(jié)合教學(xué)要求，筆者根據(jù)薩奇曼的探究訓(xùn)練教學(xué)模式設(shè)計(jì)了如下5個(gè)教學(xué)程序.

3.1 明確課題 設(shè)置情境

演示上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)(教材圖4.2-2)，發(fā)現(xiàn)了有感應(yīng)電流的現(xiàn)象，但還發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針左右擺動(dòng)的現(xiàn)象，說明了感應(yīng)電流有方向之分.下面向?qū)W生宣布課題，即如何判斷線圈中感應(yīng)電流的方向？并展示教材圖4.3-1.

3.2 搜集資料 獲取信息

學(xué)生：電流表指針擺動(dòng)的方向與哪些因素有關(guān)？

教師：這個(gè)答案不能告訴你，換種問法，或者查找《物理·選修3-1》教材中的磁電式電表的原理.

學(xué)生：擺動(dòng)方向不同，說明安培力的方向不同，表明電流的方向不同？

教師：是.

學(xué)生：也就是說，我們先要獲知流進(jìn)電流表的電流與指針擺動(dòng)方向的關(guān)系？

教師：是，怎么獲知？

學(xué)生：有內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖或者說明書？

教師：否，但可以利用桌子上的器材.

學(xué)生：連接電路，改變電源接入電路的極性，應(yīng)該可行吧？

教師：試試看.

學(xué)生動(dòng)手操作，得出電流由正極流進(jìn)，指針往正極擺動(dòng)，反之，指針往負(fù)極擺動(dòng).

教師：也就是說,哪一極流進(jìn)，指針擺向哪一極(板書).再做圖4.3-1實(shí)驗(yàn).

學(xué)生：我們還發(fā)現(xiàn)環(huán)螺線管上的紅色導(dǎo)線，是不是表示導(dǎo)線的繞向？

教師：是的，那電流表指針的左、右擺動(dòng)就可以標(biāo)在線圈上了.試一試.

學(xué)生： N極向下插入，N極向下抽出，指針擺動(dòng)、電流方向不同，應(yīng)該表明這兩次操作是有區(qū)別的?

學(xué)生：研究對(duì)象都為線圈，那也就是，穿過線圈的某些物理量有區(qū)別?

教師：很好，能具體一點(diǎn)么？

學(xué)生：是磁通量的變化不同引起的?

教師：是，那你為什么這樣假設(shè)？能否形象地表示這種變化不同？

學(xué)生：引起感應(yīng)電流的原因是磁通量的變化，第一次操作變大，第二次操作變小，可以作磁體周圍的磁感線.

學(xué)生：但磁體N極插入和S極插入，磁通量都變大，電流方向卻也不同，為什么會(huì)這樣呢？

教師：是不同，但我不能夠回答你，有沒有哪種方式很形象地表示幾次操作異同點(diǎn)？

(學(xué)生列表，這是關(guān)鍵，此處只能得出G表指針擺動(dòng)方向，感應(yīng)電流的方向，磁通量的變化，教師后面要不斷地補(bǔ)充表格，最終演變成表1)

學(xué)生：表格中感應(yīng)電流方向與磁通量的變化無直接關(guān)系，還需要其他物理量輔助思考？

教師：是的，那此情境一定還能確定一些物理量哦.

學(xué)生討論感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，條形磁體的磁場(chǎng).

學(xué)生：這里電流的磁場(chǎng)也可用右手螺旋定則來判斷嗎？

教師：當(dāng)然，只要是電流與之產(chǎn)生磁場(chǎng)方向的互判，都可以的.

學(xué)生：要確定的感應(yīng)電流方向與確定它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向是一回事的，是吧？

教師：是的.

學(xué)生：感應(yīng)電流在這里的作用是不是產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是與磁體的磁場(chǎng)相反？

教師：否，但已經(jīng)接近核心了，只是有點(diǎn)兒片面！再全面把握，整體分析看看.

學(xué)生：我們把4次操作，磁體分別插入與抽出，作出對(duì)比，發(fā)現(xiàn)如果磁通量變大，感應(yīng)磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)相反，而磁通量變小，感應(yīng)磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)相同.這是不是我們要得到的？

教師：可能這就是理論，讓我們記到黑板上看看.

3.3 驗(yàn)證假設(shè) 形成結(jié)論

對(duì)于結(jié)論的驗(yàn)證，給出教材例題1(圖4.3-3)，利用變壓器的原副線圈演示,一方面可以驗(yàn)證結(jié)論，另外還可以歸納應(yīng)用楞次定律解題的步驟.

3.4 解釋理論 形成系統(tǒng)

鼓勵(lì)學(xué)生用更加簡(jiǎn)潔的語言描述理論上兩磁場(chǎng)的關(guān)系，得到楞次定律的內(nèi)容.接著，理解“阻礙”，提出問題，誰阻礙，阻礙誰，如何阻礙，為何阻礙，阻礙結(jié)果等等，歸納應(yīng)用楞次定律的步驟.由教材思考與討論的圖4.3-6來判斷導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流的方向，得出楞次定律的特例——右手定則.

3.5 分析過程 提高素養(yǎng)

教師和全體學(xué)生討論總結(jié)經(jīng)歷的探究過程、收獲.例如,原磁場(chǎng)的產(chǎn)生有幾種情況？磁通量的變化可能有哪幾種情形？突破口在哪里？有無更直觀的判斷方法？等等，從而提高學(xué)生的探究技能.

從上面的教學(xué)設(shè)計(jì)，我們可以看出,薩奇曼模式在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)理解的實(shí)質(zhì)，而不僅僅是信息的量，盡量多地為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生嘗試建立與已有技能間聯(lián)系的能力.也只有這樣，才能將探究過程遷移到解決其他問題的情境之中.其實(shí)，我們?cè)诮鉀Q物理題目時(shí)，不就是一個(gè)讓學(xué)生提出問題，建立情境，分析信息，形成結(jié)論的過程嗎？只不過，有時(shí)學(xué)生不太容易確定，需要教師作出肯定或否定的評(píng)論.

總之，物理課堂教學(xué)要面向全體學(xué)生，關(guān)注學(xué)生的需求，關(guān)注學(xué)生的探究能力，關(guān)注學(xué)生終身學(xué)習(xí)的愿望與能力，追求知識(shí)與過程的統(tǒng)一.而薩奇曼探究模式不失為一個(gè)很好的課堂教學(xué)模式.

參考文獻(xiàn)

1 薩奇曼探究模式.http://www.docin.com/p-254959484.html

2 管建祥.在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用薩奇曼探究教學(xué)理論的體會(huì).中學(xué)物理,2012,30(01):7～8

3 對(duì)美國(guó)中小學(xué)課堂教學(xué)模式的認(rèn)識(shí)與思考.http://wenku.baidu.com/view/592a474533687e21af45a96d.html

4 王高榮.讓探究動(dòng)起來.物理教師,2006(11)