基于行為視角的物理課堂直覺(jué)結(jié)構(gòu)模式構(gòu)建策略
——以“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

郭振京

(江蘇省新沂市第一中學(xué)，江蘇 新沂 221400)

直接結(jié)構(gòu)的行為模式是通過(guò)教學(xué)行為的預(yù)設(shè)、引導(dǎo)及合理架控,使學(xué)生在直接思維訓(xùn)練的同時(shí)通過(guò)分析綜合與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換建構(gòu)新經(jīng)驗(yàn),形成物理學(xué)科獨(dú)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)模式．[1]而在模式實(shí)施過(guò)程中,教師有效的行為引導(dǎo),對(duì)學(xué)生的探究過(guò)程與思維運(yùn)演方向起到關(guān)鍵的作用.本文通過(guò)“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為例,對(duì)教學(xué)行為視角下物理教學(xué)直覺(jué)結(jié)構(gòu)模式的構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行展述,例析直覺(jué)結(jié)行為模式的建構(gòu)策略．

1 模式拆解與行為預(yù)設(shè)

(1) 總的設(shè)計(jì)思想是:直覺(jué)結(jié)構(gòu)的行為操作模式(圖1).[2]

圖1

(2) 教師課堂行為預(yù)設(shè)把握點(diǎn): 激發(fā)興趣、全員參與、體驗(yàn)過(guò)程、互動(dòng)生成．

(3) 教材重難點(diǎn)與學(xué)情分析.

本課的重點(diǎn)是探尋感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件．但認(rèn)知要求需從初中的直接切割經(jīng)驗(yàn)躍遷到磁通量的變化,跨度較大．因此,教學(xué)難點(diǎn)是如何分解學(xué)生認(rèn)知的跨度;如何進(jìn)行有效的課堂行為調(diào)控與引導(dǎo)．基于此,進(jìn)行了如下行為預(yù)設(shè):由舊經(jīng)驗(yàn)“切割”入手,設(shè)計(jì)多組遞進(jìn)式探究實(shí)驗(yàn),在學(xué)生合作互動(dòng)過(guò)程中,融入有效的行為引導(dǎo),逐步轉(zhuǎn)變認(rèn)知結(jié)構(gòu),繼而歸納形成新的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)．這樣編排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律．

(4) 教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖，如圖2所示.

2 直覺(jué)結(jié)構(gòu)模式的具體行為導(dǎo)向策略展述(教學(xué)過(guò)程)

2.1 行為導(dǎo)入——?jiǎng)?chuàng)情境,由直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)自然態(tài)場(chǎng)

演示:讓甲乙兩名學(xué)生分別拿一本書(shū)(甲拿的書(shū)中暗藏一只強(qiáng)磁鐵),穿過(guò)一與靈敏電流計(jì)相連的“發(fā)電門”(用100匝漆包線繞制)如圖3所示.

圖3

師:想法很好,那我們就再通過(guò)實(shí)驗(yàn)多總結(jié)一下,看看產(chǎn)生電流的真正條件是什么?

學(xué)生觀察后驚奇:甲穿過(guò)門時(shí)電流計(jì)指針轉(zhuǎn)動(dòng)而乙穿過(guò)時(shí)不動(dòng).

師:兩位同學(xué)穿過(guò)門時(shí)為何不同?并猜一猜這是我們學(xué)過(guò)的什么現(xiàn)象?

生(七嘴八舌討論后):第一個(gè)同學(xué)的書(shū)中可能有磁鐵,這應(yīng)該是:電磁感應(yīng)現(xiàn)象．

師:很準(zhǔn)確,由此產(chǎn)生的電流叫什么?

生:感應(yīng)電流．

師:很好,這節(jié)課我們就來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題．(板書(shū)課題:§4.2 探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件)

設(shè)計(jì)意圖: 激發(fā)興趣,培植學(xué)生學(xué)習(xí)欲望．

2.2 行為架控——結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,合作探究建構(gòu)類生態(tài)場(chǎng)

(1) 實(shí)驗(yàn)探究: 融入有效的行為調(diào)控.

探究1:導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng).

圖4

投影:如圖4所示.師:我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,我們一起來(lái)重溫初中學(xué)過(guò)的內(nèi)容，請(qǐng)問(wèn)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是什么?

生:當(dāng)閉合電路的一部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(學(xué)生上臺(tái)演示切割磁感線運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生仔細(xì)觀察．)

圖5

師:為增強(qiáng)效果,換用多匝線圈代替導(dǎo)線,同學(xué)們仔細(xì)觀察(圖5):水平進(jìn)入、水平出來(lái)——有電流;線圈進(jìn)入后再切割——無(wú)電流．

提問(wèn):在場(chǎng)內(nèi)水平切割時(shí)為何也沒(méi)有?

生1:因?yàn)槿吭诖艌?chǎng)中,不是部分導(dǎo)體切割的．

生2:他說(shuō)的不對(duì),大家看,還有部分導(dǎo)線和電流表在外面,還是部分導(dǎo)體切割磁感線．

師:這位同學(xué)觀察挺仔細(xì)的,確實(shí)是這樣,這說(shuō)明什么?

生3:說(shuō)明初中的結(jié)論可能是錯(cuò)的．

生4:不能說(shuō)是錯(cuò)了,我認(rèn)為可能是不完整,部分切割可能不是必要的條件,可能還有其它條件吧.

設(shè)計(jì)意圖:引發(fā)質(zhì)疑,激發(fā)探究欲望．

圖6

探究2:磁體線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng).

(投影)給一個(gè)條形磁鐵、線圈、導(dǎo)線和電流表如圖6所示．小組合作探究,通過(guò)實(shí)驗(yàn),討論總結(jié)出你組的結(jié)論是什么,并將現(xiàn)象記入表1中,現(xiàn)在開(kāi)始．

各小組展示發(fā)言:磁鐵運(yùn)動(dòng)或線圈運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,即相對(duì)運(yùn)動(dòng)．

師追問(wèn):不動(dòng)行不行?

生:不行．

表1

圖7

師:法拉第卻得出了一個(gè)相反的結(jié)果:可以.投影如圖7所示.法拉第在軟鐵環(huán)上繞兩組線圈,形成兩個(gè)閉合回路,左邊電路開(kāi)關(guān)通斷時(shí),發(fā)現(xiàn)右側(cè)導(dǎo)線下小磁針擺動(dòng)了．可是磁鐵與線圈之間并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)啊?看來(lái)還有其他的規(guī)律我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn),下面請(qǐng)大家沿著他的足跡,做這個(gè)實(shí)驗(yàn),找尋產(chǎn)生感應(yīng)電流的真正條件．

探究3:磁體線圈均不動(dòng).

投影:如圖8電路,在保持大線圈A和電磁鐵B不動(dòng)的情況下,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,如何使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流?記入表2中.

圖8

操作方法能否產(chǎn)生電流大線圈內(nèi)變化的物理量 第一步 第二步 其他嘗試1 其他嘗試2 其他嘗試3 得出結(jié)論通過(guò)通電螺線管的產(chǎn)生感應(yīng)電流

展示結(jié)論: (1) 電路中電流變化時(shí)有電流．(2) 磁感應(yīng)強(qiáng)度變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．

(2) 分析論證:師生互動(dòng)目標(biāo)達(dá)成.

教師引導(dǎo):以上總結(jié)的條件瑣碎且有相互矛盾之處,物理規(guī)律應(yīng)該具有簡(jiǎn)潔之美,看來(lái)隱含的共性規(guī)律我們還沒(méi)發(fā)現(xiàn),我們需要重新審視這幾個(gè)實(shí)驗(yàn),投影如圖9所示.

引導(dǎo)總結(jié).

探究1:磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,面積S變化;

探究2:面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化;

探究3:面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化.

學(xué)生總結(jié):磁通量變化是感應(yīng)電流產(chǎn)生的真正條件.

圖9

設(shè)計(jì)意圖:學(xué)會(huì)從大量的實(shí)驗(yàn)中尋找共性的思維方法,領(lǐng)略科學(xué)研究方法的魅力,體驗(yàn)成功的愉悅．

2.3 應(yīng)用延伸——新經(jīng)驗(yàn)建構(gòu),形成個(gè)體內(nèi)生態(tài)場(chǎng)

(1) 認(rèn)知矯正—— 新經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用.

師: 課前智慧門實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電流的原因是什么?

學(xué)生回答后,接著演示:不用磁鐵,轉(zhuǎn)動(dòng)門時(shí),指針也轉(zhuǎn)動(dòng)(學(xué)生驚訝).

師問(wèn):這是為何?

生(思后):有地磁場(chǎng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)門的磁通量變化了．

引錯(cuò)追問(wèn):地磁場(chǎng)的強(qiáng)度變了嗎?(生:沒(méi)變．);門的面積變了嗎?(生:沒(méi)變．)那為什么還會(huì)產(chǎn)生電流呢?

圖10

生辨析:Φ=B·S中的S為磁場(chǎng)內(nèi)的有效面積, 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有效面積變了,所以磁通量變了．

(2) 拓展延伸——逆向思維訓(xùn)練.

暗箱實(shí)驗(yàn):演示如圖10所示,插有鐵芯的100匝線圈放在暗箱中,接上12 V交變電流,用約50匝漆包線繞制的直徑10 cm左右的線圈,兩端接有4個(gè)發(fā)光二極管,靠近暗箱,二極管發(fā)光,學(xué)生驚奇．問(wèn):為何發(fā)光?

生:盒內(nèi)有磁場(chǎng),線圈靠近時(shí),穿過(guò)它的磁通量發(fā)生變化了．

再演示:線圈放在盒上不動(dòng),還亮.學(xué)生驚訝．追問(wèn):不動(dòng)為何還亮?

學(xué)生討論后判斷:二極管發(fā)光,說(shuō)明穿過(guò)它的磁通量變化了,一直發(fā)光,說(shuō)明箱內(nèi)磁場(chǎng)一直在變化,所以通入的應(yīng)是持續(xù)變化的電流.

聯(lián)系實(shí)際——滲透科學(xué)方法教育.

投影:發(fā)電機(jī)、電磁爐、商場(chǎng)銷售報(bào)警器等．

師:我們感恩于法拉第，正是他的發(fā)現(xiàn)使我們現(xiàn)在的生活進(jìn)入了文明美好的電氣時(shí)代.

設(shè)計(jì)意圖:體會(huì)物理與生活的聯(lián)系,滲透價(jià)值教育．

2.4 課堂回顧與分層作業(yè)—— 完成生態(tài)課堂的融合(略)

3 結(jié)語(yǔ)

基于行為視覺(jué)的直覺(jué)結(jié)構(gòu)模式核心是以學(xué)生發(fā)展為本,采取圖形、圖像把握的認(rèn)知方式,[3]圍繞學(xué)生自主構(gòu)建這一主線.針對(duì)學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”設(shè)計(jì)教學(xué)流程,通過(guò)教學(xué)行為的預(yù)設(shè)、引導(dǎo)及合理架控,精心安排討論時(shí)機(jī).學(xué)生在直覺(jué)思維運(yùn)演過(guò)程體會(huì)與領(lǐng)略科學(xué)的研究方法,再適時(shí)融入有效的行為引導(dǎo)策略,加快學(xué)生新經(jīng)驗(yàn)的建構(gòu),同時(shí)收獲成功的愉悅.也通過(guò)策略的實(shí)施,培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科獨(dú)有的認(rèn)知與學(xué)習(xí)模式,從而達(dá)成高效課堂．