耿 建

（南通市天星湖中學(xué)，江蘇 南通 226010）

筆者在互聯(lián)網(wǎng)［1］上觀摩了2011年江蘇省高中物理優(yōu)課評比的視頻錄像.其中1節(jié)課的課題是人民教育出版社出版的《物理》選修3－1第3章第3節(jié)“幾種常見的磁場”，共有7位教師執(zhí)教了這節(jié)課.筆者從中挑選了3節(jié)進(jìn)行了仔細(xì)研究.通過對這3節(jié)課教學(xué)流程及相關(guān)細(xì)節(jié)的分析與比較，從課堂知識目標(biāo)的定位等角度進(jìn)行剖析，以引發(fā)大家對于課堂教學(xué)得到若干思考.這3節(jié)課分別稱為課例A、課例B、課例C.表1—表3是3節(jié)課主要的教學(xué)流程、各教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)用時及教學(xué)組織方式.

表1

表2

續(xù)表

表3

續(xù)表

這3節(jié)課都經(jīng)過了精心設(shè)計與打磨.總體來說，這3節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定位準(zhǔn)確，教學(xué)過程設(shè)計合理，實驗設(shè)計巧妙，教學(xué)方法靈活多樣，學(xué)生的三維目標(biāo)的達(dá)成度也高，應(yīng)該都是比較優(yōu)秀的課堂實例.這3節(jié)課又是基于同一課題異構(gòu)的課，因此必然存在差異.下面就從不同維度對這3節(jié)課的差異性進(jìn)行比較.

1 知識目標(biāo)選擇的差異

本節(jié)內(nèi)容包含5個方面的知識要求：磁感線、幾種常見的磁場（安培定則）、安培分子電流假說、勻強(qiáng)磁場、磁通量.這5個方面的內(nèi)容要在1節(jié)課上完成有難度，應(yīng)該用2節(jié)課來完成，但如何劃分為2節(jié)課應(yīng)該有所思考.磁感線可以形象描繪磁場、常見的幾種磁場的磁感線表示方法以及安培定則，這幾個知識是一種遞進(jìn)、上升的關(guān)系，不能分割到2節(jié)課上.安培分子電流假說來自于條形磁體與通電螺線管外部磁場的相似性，由此引發(fā)對于磁體產(chǎn)生磁場與電流產(chǎn)生磁場的本質(zhì)關(guān)系的思考.這3節(jié)課例都給出了條形磁體與通電螺線管的磁場外部磁場分布情況的演示實驗，將這一知識點也安排在同一節(jié)課進(jìn)行教學(xué)，更符合物理知識的認(rèn)知規(guī)律.教材本節(jié)內(nèi)容編排的次序也是將安培分子電流假說這一知識點放在勻強(qiáng)磁場之前，用意也在于體現(xiàn)知識前后的內(nèi)在邏輯關(guān)系.但是這3節(jié)課例都沒有安排安培的分子電流假說這一知識點的教學(xué).課例A只完成了前兩個知識點的教學(xué)任務(wù)，課例B與課例C安排了磁感線、幾種常見的磁場（安培定則）及勻強(qiáng)磁場3個知識點的教學(xué).也許執(zhí)教者認(rèn)為勻強(qiáng)磁場作為特殊的磁場應(yīng)該放在幾種常見的磁場之后進(jìn)行教學(xué).但筆者認(rèn)為，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，不能因為各個教學(xué)環(huán)節(jié)預(yù)設(shè)的精彩，而割裂、弱化了知識體系內(nèi)在的整體性、邏輯性.

2 新課引入的差異

新課的引入除了要能將學(xué)生的注意力吸引到課堂中來，更重要的是要能激發(fā)學(xué)生的理性思考.這種理性思考就來自于本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容是否能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的欲望.所謂進(jìn)一步探索就是學(xué)生在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生對知識更深層次認(rèn)識的沖動.學(xué)生在初中對磁感線已有了一定的認(rèn)識基礎(chǔ)（初中已介紹了磁感線可以方便、形象地描述磁場，曲線的箭頭方向表示磁場的方向），教師應(yīng)該了解學(xué)生已有的關(guān)于磁感線方面的認(rèn)識基礎(chǔ)，然后再利用相關(guān)設(shè)計引入新課，將學(xué)生帶人高中階段關(guān)于磁感線的學(xué)習(xí).

課例A通過阿爾法磁譜儀（核心部分是由我國科學(xué)家研制的）的介紹引入新課，這能激發(fā)學(xué)生的民族自豪感；課例B通過燈泡的光線引入新課，是利用了光線與磁感線模擬功能的相似性；課例C新課引入時教師直接說“前面我們研究了磁現(xiàn)象和磁場，知道磁體和電流的周圍都有磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量”，用一句話過渡到本節(jié)課.這3節(jié)課采用不同的引入方法，各有特色.但筆者認(rèn)為3節(jié)課例沒有關(guān)注到學(xué)生關(guān)于磁感線已有的認(rèn)識基礎(chǔ)，從而在加強(qiáng)學(xué)生新舊知識聯(lián)系的方面有所欠缺.

3 重點把握與難點突破的差異

3節(jié)課例涉及到磁感線、幾種常見的磁場、勻強(qiáng)磁場這3個知識點，重點在于完整構(gòu)建磁感線的概念.完整性是要在初中認(rèn)識的基礎(chǔ)上，能理解磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱、切線方向表示該點磁場方向以及磁感線的閉合特征.要形成磁場立體空間的認(rèn)識，認(rèn)識通電導(dǎo)線周圍的磁場分布并能準(zhǔn)確用視圖表示，掌握安培定則.難點在于磁感線切線方向表示該點磁場方向，磁感線閉合特征的得出，電流周圍磁場分布的視圖，安培定則，勻強(qiáng)磁場的感性認(rèn)識.3節(jié)課例在重點的把握上大體相同但又有所側(cè)重，難點的突破各有精彩之處.

課例A重點討論了磁體周圍磁感線的分布情況、通電直導(dǎo)線的磁場及平面視圖、環(huán)形電流的磁場及正視圖.關(guān)于磁感線疏密表示磁場的強(qiáng)弱、切線方向表示該點磁場方向是通過與電場線類比告訴學(xué)生，但缺少直觀演示，這一難點的突破略有欠缺.磁體周圍磁感線的分布情況是通過細(xì)鐵屑顯示條形磁體周圍磁場的演示實驗來展示，但這個環(huán)節(jié)忽視了學(xué)生這部分知識的初中認(rèn)識基礎(chǔ)，提問交流費時較多.磁場分布的立體空間特征借助了空間模型直觀地顯示出來，費時少效果好.利用分組實驗花了比較多的時間研究了通電直導(dǎo)線周圍的磁場及不同視圖的表示方法，通電直導(dǎo)線的安培定則沒有利用實驗結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納提煉，直接告訴學(xué)生結(jié)果，實驗資源利用不充分.教師將長直導(dǎo)線彎成環(huán)形線圈，引導(dǎo)學(xué)生利用磁場疊加的方法進(jìn)行理論分析，最后通過分組實驗顯示環(huán)形電流磁場分布的情況.這一教學(xué)過程有利于培養(yǎng)學(xué)生物理思維方法與能力，很好地從通電直導(dǎo)線磁場過渡到環(huán)形電流磁場的教學(xué).磁感線閉合的特征整節(jié)課中沒有很好的突破，教師只在給出通電直導(dǎo)線的磁場時交代一下磁感線的閉合特征，在講授通電螺線管的磁場時沒有提及，更沒有將磁體與通電螺線管進(jìn)行對比指出磁感線閉合的特征.通電導(dǎo)線周圍磁場強(qiáng)弱特征這一難點的處理，教師也只是引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗中細(xì)鐵屑的分布情況來判斷，停留在定性分析的基礎(chǔ)上，缺乏說服力.

課例B重點討論了通電直導(dǎo)線周圍的磁場及視圖、環(huán)形電流的磁場、安培定則、通電螺線管內(nèi)部的磁場及勻強(qiáng)磁場.教師借助于演示實驗和幻燈片給出了兩種磁體的磁感線分布圖，關(guān)于磁感線疏密表示磁場強(qiáng)弱、切線方向表示該點磁場方向這一知識點教師沒有明確交代.借助于學(xué)生手中的導(dǎo)線與紙片，教師引導(dǎo)學(xué)生將導(dǎo)線穿過紙片中心來思考導(dǎo)線周圍磁場的分布特征.這一設(shè)計解決了導(dǎo)線周圍磁場分布的平面特征，可惜的是教師沒有在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)磁場分布的立體空間特征.兩種電流的安培定則，教師都是在實驗得出磁感線的分布特征后，讓學(xué)生閱讀教材，告訴學(xué)生判定法則，缺乏引導(dǎo)歸納.在介紹了通電直導(dǎo)線的磁場分布特征后，借助于環(huán)形線圈模型引導(dǎo)學(xué)生分析直導(dǎo)線和環(huán)形導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場之間的關(guān)系，得出環(huán)形電流的磁場特征，這樣的設(shè)計符合知識內(nèi)部的邏輯關(guān)系.在得出通電直導(dǎo)線周圍的磁感線后，揭示了磁感線閉合的特征.在得出通電螺線管的磁感線后，再次說明磁感線的閉合特征.緊接著說明磁體的磁感線也應(yīng)該是閉合的.這樣的教學(xué)過程對于說明磁感線閉合的特征說服力較強(qiáng).教師在講授通電螺線管的磁場時，巧妙地將鋪有鐵屑的紙板插到螺線管內(nèi)部顯示其中的磁場，并借助于傳感器定量地測量出螺線管內(nèi)部磁場的強(qiáng)弱，準(zhǔn)確直觀地引入勻強(qiáng)磁場的概念.這樣的教學(xué)過程自然、合理、有效.

課例C重點討論了通電直導(dǎo)線磁場的磁感線分布特征及安培定則，環(huán)形電流的磁感線分布特征.在磁感線的定義中教師只是交代了一下磁感線疏密表示磁場強(qiáng)弱、某點的切線方向表示該點的磁場方向，沒有其他輔助說明和解釋.利用一個空間磁感線分布圖來說明磁感線分布的立體空間特征，沒有費時但直觀有效.利用細(xì)鐵屑和小磁針顯示通電直導(dǎo)線周圍的磁場之后，引導(dǎo)學(xué)生歸納出安培定則，使學(xué)生對于安培定則的理解有了感性的認(rèn)識基礎(chǔ).教師在細(xì)鐵屑和小磁針顯示通電直導(dǎo)線周圍的磁場之后，又借助于傳感器定量顯示通電直導(dǎo)線附近磁場的強(qiáng)弱，使學(xué)生對于通電直導(dǎo)線周圍磁場強(qiáng)弱有了清晰的直觀認(rèn)識.在實驗得出環(huán)形電流的磁感線分布圖后，發(fā)現(xiàn)越靠近導(dǎo)線磁感線分布越密集.教師引導(dǎo)學(xué)生利用微元法分析其合理性，既解釋了現(xiàn)象又滲透了物理思想方法.通過介紹通電螺線管內(nèi)部的磁場直接引入勻強(qiáng)磁場的概念，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識.磁感線閉合的特征只是在課堂總結(jié)時提到，在前面的實驗與教學(xué)過程中沒有及時加以歸納，略顯突兀.

4 探究環(huán)節(jié)的差異

探究作為新課程特別強(qiáng)調(diào)的教學(xué)方式在這3節(jié)課例中體現(xiàn)得比較充分.課例A與課例C明確提出了探究的任務(wù).如課例A提出：實驗探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場；課例C則先后給出了6個探究任務(wù)（見表3）.課例B沒有明確哪些屬于探究過程，但事實上一些教學(xué)過程就是探究過程，同樣能培養(yǎng)學(xué)生的探究意識與探究能力，若能再明確一下就更好.這些都說明探究教學(xué)可以滲透到我們?nèi)粘５脑S多教學(xué)內(nèi)容中去，而不僅僅局限在教材中明確的探究內(nèi)容.另一方面，探究也不能成為一種標(biāo)簽，想貼在哪兒就貼在哪兒.如在課例C中的探究1（同名與異名磁極間磁場的磁感線分布）只是實驗演示了一下同名與異名磁極間磁場的磁感線分布，探究3（勻強(qiáng)磁場）只是說明通電螺線管內(nèi)部是勻強(qiáng)磁場.這兩個教學(xué)環(huán)節(jié)沒有較好體現(xiàn)探究的特征.

探究首先就要培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力，即能結(jié)合相關(guān)背景知識，主動提出有意義的問題.下面以探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場這一任務(wù)為例，看3節(jié)課例是如何提出該問題的.課例A在解決了磁體周圍磁場分布的特征后，教師提問：“奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，引發(fā)了電磁學(xué)一系列的發(fā)展，那么電流周圍的磁場如何分布呢？”接著就提出“我們用實驗探究通電導(dǎo)線周圍的磁場”這一探究任務(wù)；課例B在完成了磁體的磁場分布特征和磁感線概念的教學(xué)任務(wù)后，教師問“是不是只有磁體周圍才產(chǎn)生磁場呢？”學(xué)生：“不是，電流周圍也有.”教師就接著問：“電流周圍的磁場是怎樣分布的？我們也用磁感線來表示電流周圍的磁場分布情況，我們應(yīng)該怎么畫？”接下去的教學(xué)過程其實就是探究電流周圍的磁場情況及磁感線表示方法；課例C在完成了磁體磁感線分布特征的教學(xué)任務(wù)后，教師就說“磁體的周圍有磁場，電流的周圍也有磁場.那么電流周圍的磁場是如何分布的呢？今天就用實驗探究的方法從最簡單的直線電流開始研究起.”由此開始了通電直導(dǎo)線周圍磁感線分布的探究.這3個課例都是從教師口中提出“電流周圍的磁場是如何分布的”這一問題，學(xué)生只能認(rèn)可接下來的任務(wù)就是解決這一問題.這對于培養(yǎng)學(xué)生的問題意識是有欠缺的.本節(jié)課的任務(wù)就是要學(xué)會用磁感線表示幾種常見的磁場，開始可以引導(dǎo)學(xué)生明確本節(jié)課的幾個任務(wù)，在這幾個任務(wù)的驅(qū)動下學(xué)生完全有能力提出需要解決的幾個問題.

對于問題結(jié)果的猜想是探究過程中很重要的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生敏感地認(rèn)識問題、把握問題的能力的過程.仍以探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場這一任務(wù)為例，3節(jié)課例在提出了該探究任務(wù)后，都沒有給學(xué)生對電流周圍磁場分布情況的猜想機(jī)會，就直接進(jìn)入實驗操作階段.

實驗方案的設(shè)計也是學(xué)生必備的探究能力之一.由于課堂教學(xué)時間的局限性，實驗所需儀器總是教師預(yù)先準(zhǔn)備好而擺在學(xué)生面前.若教師對實驗步驟和注意事項不做任何提示，就讓學(xué)生根據(jù)提供的實驗儀器自我設(shè)計一個實驗方案，擺弄一下眼前的儀器，試探性地去做實驗.這樣的過程學(xué)生也許會犯錯誤，但學(xué)生在犯錯誤的過程中掌握的規(guī)律才更符合科學(xué)認(rèn)識的規(guī)律.以探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場這一任務(wù)為例，課例A是學(xué)生分組實驗，課例B是演示實驗，課例C是學(xué)生和教師共同完成的演示實驗.課例A和課例C中，實驗前兩位教師都在幻燈片上羅列了實驗注意事項、記錄內(nèi)容，然后按步驟完成實驗.這樣的實驗探究過程是流暢的，實驗結(jié)果與規(guī)律吻合得很好.但從培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力角度講，這3節(jié)課在該環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計是值得商榷的.

以上涉及到的探究的3個環(huán)節(jié)也是常見的探究教學(xué)過程存在的普遍性問題：問題由教師提出、猜想與假設(shè)過程被忽略、實驗方案被明確.從某種程度上講，這些探究過程實際上還是教師導(dǎo)演下的教學(xué)過程，學(xué)生的主體性、主動性仍受控于教師.

5 問題設(shè)計的差異

課堂教學(xué)中有些問題是需要學(xué)生能給予答復(fù)的，以反饋學(xué)生關(guān)于該問題涉及到的知識的掌握情況.而有些問題不一定要學(xué)生作出回答，但能引發(fā)學(xué)生對下一階段的教學(xué)內(nèi)容作出思考，這樣的問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的宏觀意識.不妨將這樣總領(lǐng)性的問題稱之為“燈塔式”問題.在“燈塔式”問題下再根據(jù)教學(xué)實際情況設(shè)計一些小梯度的問題，從思維和知識內(nèi)在邏輯的層面逐步逼近教學(xué)總目標(biāo).由此可以呈現(xiàn)物理知識的結(jié)構(gòu)性，思維的螺旋遞進(jìn)性.但若設(shè)計的問題缺乏梯度、過于瑣碎，反而會約束學(xué)生思維的廣度與深度，不利于學(xué)生解決問題能力的養(yǎng)成.

3個課例在解決了磁體周圍磁場的分布特征后，都提出“電流周圍的磁場又是如何的”這一問題.這一問題就是課堂教學(xué)后一階段的“燈塔式”問題，學(xué)生不可能準(zhǔn)確回答該問題，但經(jīng)過探究通電直導(dǎo)線、通電線圈等周圍的磁場分布特征后，也就回答了這一問題.

課例B中提出了“通電螺線管的磁場分布是怎樣的”這一問題，學(xué)生不可能馬上給出準(zhǔn)確的答復(fù).這時教師就先讓學(xué)生判斷螺線管外某一點的磁場方向，讓學(xué)生嘗試性地畫出外部磁感線分布圖，再用實驗顯示出螺線管內(nèi)部的磁場分布特征.經(jīng)過師生間三、四個回合的互動，最后成功地總結(jié)出了通電螺線管磁場分布特征.這樣的問題設(shè)計就很好地引領(lǐng)、推動了該教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的從宏觀到微觀的思維能力就得到了潛移默化的熏陶.

課例C中給出了“探究通電直導(dǎo)線磁場的磁感線分布”任務(wù)后，又在幻燈片上明確了探究目的（探究某一垂直于直線電流平面內(nèi)磁感線的分布）和需要解決的3個問題（如何模擬磁感線分布？如何顯示磁感線的方向？如何改變磁場方向？）.這樣將總?cè)蝿?wù)“嚼碎”了喂給學(xué)生，表面上將探究任務(wù)肢解成3個小問題使該教學(xué)環(huán)節(jié)層次更加清晰，任務(wù)的操作性增強(qiáng)，結(jié)果是教學(xué)任務(wù)完成了，但在完成任務(wù)過程中學(xué)生的能力卻沒有得到鍛煉與提升.因為當(dāng)學(xué)生獨立面對問題時，需要對問題整體把握的能力、連續(xù)的思維能力和直覺的判斷能力.

6 課堂結(jié)束方式的差異

一節(jié)課既是獨立的，又是開放的.獨立的是指一節(jié)課有獨立的教學(xué)目標(biāo)、比較完整的教學(xué)內(nèi)容、相對完整的結(jié)構(gòu).開放是指這節(jié)課具有承上啟下的特征，是在學(xué)生已有基礎(chǔ)上的深化與延伸，又是下節(jié)課進(jìn)一步學(xué)習(xí)的前提.新課的引入是承上的過程，課堂結(jié)束不僅要對本節(jié)課進(jìn)行適當(dāng)總結(jié)，回顧這節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，也要提出適當(dāng)?shù)膯栴}，引發(fā)學(xué)生思考后續(xù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容.

課例A課堂結(jié)束時教師沒有對本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，留下3個問題：“條形磁鐵與通電螺線管外部磁感線很相似，由此你能想到什么？”，“磁場由磁體與電流產(chǎn)生，它們之間有沒有什么內(nèi)在聯(lián)系？”，“阿爾法磁譜儀內(nèi)部有一個巨大磁體，能產(chǎn)生特殊磁場，有興趣的同學(xué)課后可上網(wǎng)查看相關(guān)資料，這種特殊磁場又是怎樣的？”.課例B課堂結(jié)束時教師也沒有對本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)，留下一個問題：“條形磁鐵與通電螺線管周圍磁場很相似，它們之間是否還存在本源的聯(lián)系？”課例A中的前兩個問題和課例B中的問題就是下節(jié)課需要學(xué)習(xí)的“安培分子電流假說”，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)內(nèi)容的連續(xù)性，也體現(xiàn)了本節(jié)課的開放性.課例C課堂結(jié)束時總結(jié)了磁感線的5個特點，并留下一個探究題：在地磁場的電流假說的基礎(chǔ)上，分析地球帶電電性.該探究題需要運(yùn)用到安培定則，也可以看成是對本節(jié)課的總結(jié).這樣的結(jié)束方式體現(xiàn)了課堂的整體性與獨立性，但缺乏引發(fā)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的動力.

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