新课程背景下探究式教学案例分析

　　上海嘉定第二中学　段玉文
　　教学目标
　　1．知识与技能
　　（1）知道电磁感应现象；
　　（2）理解感应电流产生的条件；
　　（3）培养学生的实验技能。
　　2．过程与方法
　　（1）体会科学探索的过程特征；
　　（2）领悟科学思维方法。
　　3．情感、态度和价值观
　　（1）感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神；
　　（2）通过对＂发现电磁感应现象的意义＂的讨论，感悟＂科学技术是第一生产力＂的论断；
　　（3）联系＂三峡电站＂＂神舟五号＂等内容，渗透爱国主义教育。
　　教具：条形磁铁、检流计、线圈a和b、滑动变阻器、电池组、开关、导线、漆包线、铁钉、小直流电动机、石英钟、录音机、多媒体课件等。
　　教学过程
　　1．情境引入
　　（1）网上图片及新闻
　　①三峡电站大型发电机定子；
　　②＂神舟五号＂飞船巨大的太阳能电池帆。
　　（2）学生利用自制的实验器材演示
　　①磁铁移近不闭合的铝环，磁铁移近闭合的铝环；
　　②小磁铁从铝管中竖直下落。
　　（3）网上资料
　　①奥斯特＂电生磁＂实验；
　　②法拉第＂磁生电＂的设想及其电磁感应现象的发现。
　　2．实验探究
　　（1）学生分组进行实验探究
　　实验方案　　　　　　　有无电流
　　实验1：条形磁铁在线圈中　 插入______________
　　拔出______________
　　实验2：线圈a在线圈b中　 　插入______________
　　拔出______________
　　实验3：线圈a在线圈b中不动，
　　开关　　　　　　　　　　　闭合______________
　　断开______________
　　实验4：线圈a在线圈b中不动，
　　滑动变阻器的电阻　　　　　增大______________
　　减小______________
　　实验5：（自己设计实验方案）______________
　　遇到的困难：______________
　　存在的问题：______________
　　产生的疑问：______________
　　萌发的设想：______________
　　实验的结论：______________
　　（2）小组讨论、汇报实验情况。
　　（3）多媒体演示：实验现象分析归纳。
　　感应电流产生的条件：（1）闭合回路（2）穿过闭合回路的磁通量发生变化
　　3．拓展应用
　　（1）多媒体演示
　　学生练习：矩形线圈穿入、穿出磁场，完全在磁场中平动，能否产生电流？
　　（2）拓展实验：闭合线圈在地磁场中产生感应电流。
　　（3）设计实验：利用较长的铁钉一根、漆包线若干、干电池一节、检流计、开关、导线等器材，设计一个合适的电路，验证产生感应电流的条件。
　　（4）思维拓展：
　　活动1：有小直流电动机、石英钟、导线等器材，如何使石英钟走动？
　　活动2：有录音机、线圈、磁铁、导线等器材，用两种以上方法使录音机发声。
　　4．历史回眸
　　网上阅读有关法拉第的资料，回答下列问题
　　（1）法拉第发现电磁感应现象有什么意义？
　　（2）你从有关法拉第资料中学到了什么？
　　5．作业
　　（1）观察磁带、磁盘、磁卡，思考为什么磁带要＂走＂，磁盘要＂转＂，磁卡要＂刷＂。
　　（2）自制简易发电机。
　　（3）上网查阅有关电力方面的资料。
　　教学说明
　　1．地磁场的电磁感应现象的实验。
　　在门的四角钉上钉子，用直径为0．1 1．0mm的漆包线沿门框绕一个几十匝的矩形线框，它的两端引出线接上检流计，将检流计放在实物投影仪上。握住门把手，将门快速转动，检流计指针就会发生偏转。如果墙面正好跟地球的磁子午线面垂直，那么检流计指针偏转会更明显。
　　2．利用较长的铁钉一根、漆包线若干，干电池一节、检流计、开关、导线等器材，设计一个合适的电路，验证产生感应电流的条件。
　　在铁钉上用漆包线绕两组线圈a和b，将线圈b的两端接上检流计，线圈a的两端接上电池和开关，闭合和断开开关，检流计的指针发生偏转，表明产生了感应电流。
　　3．有小直流电动机、石英钟、导线等器材，如何使石英钟走动？
　　将小直流电动机用导线与石英钟连接，将石英钟放在实物投影仪上，快速用手转动电动机的转轴（注意转动的方向），石英钟的指针就会走动。
　　4．有录音机、线圈、磁铁、导线等器材，用两种以上方法使录音机发声。
　　将线圈两端引出线用导线接在录音机话筒的插孔上。方法一：线圈不动，将磁铁在线圈中快速插入或拔出；方法二：磁铁不动，将线圈套住磁铁快速往返运动（此为话筒的原理）；方法三：线圈不动，将磁铁一极靠近线圈，在与线圈平行的平面上快速移动（此为录音机放音磁头的原理）；方法四：磁铁不动，将线圈靠近磁铁一极，让线圈在其平面方向上快速移动，都会使录音机发声。
　　案例分析
　　本案例是一个探究式学习的课堂--，整个设计贯穿了学生自主建构知识这一主线，抓住了探究式学习的本质和核心，充分调动了学生学习的主动性，体现出以下几个特点。
　　1．拓展了探究的时空，扩大了教学资源
　　如何解决探究式教学需要较多的时间，而课堂教学时间有限的矛盾，本案例进行了有效的尝试。
　　学生在课前自学了本节课的内容，仿照课本的实验器材，用易拉罐、吸管、针、泡沫块等自制了楞次定律演示仪，用铝管和磁铁做课本对比落体实验、探索有关规律。学生上网查阅了法拉第及其电磁感应方面的资料，既为新知识的学习进行了有益的准备，又为课堂的探究式学习奠定了基础，同时培养了学生的动手能力，收集、分析和加工整理信息的能力。课后作业自制简易发电机，上网查阅有关电力方面的资料，搭建了课堂所学物理知识与生活实际紧密联系的桥梁，拓宽了探究、运用知识的渠道，扩大了教学资源，拓展了学生探究式学习的时空。
　　2．激发探究的欲望，引发思维认知冲突
　　学生是知识的主动建构者，学生对所探究问题的热情程度及在探究过程中所表现出来的精神状态和情绪，直接影响教学的效果。本案例利用＂三峡电站＂＂神舟五号＂飞船巨大的太阳能电池帆等内容引入新课，以当前的热点新闻和重大事件为背景，体现了时代感，贴近了学生的实际。学生用自制的器材进行实验演示，作为新课的切入点，激发了学生的求知欲望，形成了探究的动力。用法拉第根据＂电生磁＂产生＂磁生电＂的设想，引发学生的思维张力，产生探究的兴趣与热情。
　　本案例突破了课本已有的四种产生感应电流方式的局限性，鼓励学生大胆设计，勇于尝试有别于课本的新方式。在实际探究过程中，许多同学将原线圈放在副线圈中不动，将铁芯拔出或插入；将原线圈放在副线圈外侧，靠近或远离，设计了多种方法产生感应电流，并由衷地感到了成功的喜悦。
　　通过实验探究，引导学生讨论交流，得出产生感应电流的条件，再用多媒体通过磁感线条数的变化，形象地演示磁通量的变化，最后运用多媒体进行巩固训练，促进学生认知结构的形成。
　　在此基础上适时提出仅有线圈、检流计、导线如何产生感应电流，进一步引发学生认知冲突。当学生将绕在门上的线圈随门一起转动，看到投影在屏幕上的检流计指针发生偏转时，都情不自禁地＂哇＂了一声。此实验带给每个学生震撼，给了学生终身难忘的经历。（一位听课老教师课后也深有感触地说，这种直接在地磁场中产生感应电流的实验，是他教了几十年物理第一次看到的实验。）
　　为了充分体现学生探究学习的自主性，有效锻炼学生的思维能力，本案例设计了学生利用简单器材验证感应电流的产生条件的实验，让学生用多种方式、从多种角度理解知识内容，从而形成良好的认知结构。
　　最后设计的两个思维拓展的学生活动，活动1直流电动机可以变成直流发电机，带动石英钟转动，既培养了学生的逆向思维能力，又培养了学生运用知识解决实际问题的能力。活动2利用磁铁和线圈等器材，用多种方法使收录机发声，并让学生设想其应用，将探究活动与实际应用紧密联系，使学生的思维得到充分地训练。当学生通过自主探究理解了话筒的原理和录音机放音磁头的原理，学生体验了探究的快乐，课堂气氛也推向了高潮。
　　3．让学生体验科学探究的一般过程，领悟科学研究方法
　　本案例设计将研究性学习有机融入课堂教学中，首先提出法拉第＂磁生电＂的设想，然后让学生自主进行实验探究，获得亲身经历和感性认识，通过小组交流，讨论分析，抽象出结论，再通过设计实验验证，最后通过思维拓展的两个活动，应用知识。体现了科学研究的一般历程：设想 实验探究 理论 再实验验证 应用。让学生在经历中感悟科学研究的一般方法，提高学生的科学素质。
　　学生在课堂教学中的探究式学习应体现科学探究的特征、方法和过程，但这种探究式学习与科学家进行的科学探究的目的、意义有着很大的不同，科学家探究的目的体现在一种真正意义上的创新、发现或发明，体现出首创性。而对于学生探究学习的课堂--，不能脱离＂学习＂而盲目追求探究的形式，探究式学习的目的是掌握探究的步骤，领悟探究的方法，自主地建构知识，因此需要教师给予必要的指导，对在课堂中进行的探究式学习，必须进行精心设计。本案例的设计体现了循序渐进、逐步深入的特点，由给学生一定的器材，按一定要求探究，到学生自己设计方案进行探究，最后到学生设计方案，进行探究，联想应用，使探究学习层层推进，思维训练逐步加强，自主性愈加凸显，让学生在经历中领会探究的精髓。
　　知识靠学习者自己建构，而不是由教师提供。本案例在探究问题的生成，探究方案的设计，探究行动的开展，探究结果的构建上，围绕学生知识的自主建构这一核心来展开，体现了探究式学习的本质。教师鼓励学生对自己的想法给出一种表达形式，鼓励学生设计自己的探究方案，反思他们做的事情，通过各种活动展示他们的想法，暴露他们的思维过程，并与其他人比较记录，从探究过程中发现了令他们高呼＂哇＂的情节。
　　本案例在学生构建知识的过程中，精心设计了问题，设置了障碍物，构建了一个充满适度竞争与阻碍的动态系统，创设了一个探索表达，分享思想、计划和产品的自我完善的时空，还给了学生进行意义建构、知识建构的学习领地，体现了学生知识自主建构是探究式学习的本质与核心这一课堂--思想。