合理拉长知识链构建体验式学习

冯文俊+王俊

现代教育理念认为，能力并不是教会的，而是学生在学习过程中通过自主体验、感悟，进而通过类化、迁移而逐步形成的。真正的有效学习是学习者用自己的心智去感受、体验，从而把一个陌生的对象转变为融于心智的感悟。

物理概念、规律和经典的实验都是物理科学家在探索客观事物本质属性的实践中发现并提炼出来，再通过教材呈现给学生的。这些基础知识都是被压缩了的知识链。笔者认为：不能因为有了现成的结论，也不能因为课堂时间紧而忽视概念的建构过程、规律的发现过程、实验方案的设计过程，必须合理拉长知识链。这就要求教师能够科学地处理教材，充分挖掘教学资源，重新创设问题情境，引导学生经历概念的提炼过程、规律的探索过程、实验方案的设计和优化过程，体验其中重要的物理思想和科学思维方法，并使之成为学生思维活动的源头活水，不断提升学生的思维能力和品质。

一、经历实验设计过程，体验物理思想方法

教材上，通电、断电自感实验都是演示实验，没有设计实验方案的要求。因此，通常情况下，教师会直接把如图1所示的电路呈现给学生，并要求学生注意观察开关闭合瞬间两只灯泡的发光情况，然后引导学生分析现象产生的原因，最后得到自感电动势方向与原电流方向之间的关系。这样的教学，过程一定是顺畅的，结论的得出也是“水到渠成”的。但是，从新课程的三维目标来看，这样的教学仅仅达成了“知识与技能”的目标，学生只是知道了“自感电动势阻碍原电流变化”的结论，明显欠缺“过程与方法”的体验。因此，部分学生会产生这样的疑惑：老师怎么会想到用如图1所示的电路来观察、研究通电自感的？为了避免疑惑，笔者合理拉长了通电自感实验的教学过程，创设问题链，引导学生设计并逐步优化实验方案，让学生经历“亚研究”过程，并从中体验重要的思想方法——类比和比较。设计思路是：利用断电自感设计“电击实验”→自主建构“自感”概念→粗略分析“断电自感电路不能产生明显通电自感现象”的原因→通电自感实验方案的设计与优化。课堂实录如下。

【教学片段1】建构“自感”概念并设计通电自感电路

实验器材：线圈（日光灯用镇流器）、1.5V干电池2节、开关、导线若干。

实验演示：如图2所示，让学生（约10名）手拉手，与线圈并联后接在干电池的两端。闭合开关时，学生没有任何感觉，但开关断开时，学生都有了被电击的感觉。

问题1：同学们有被电击的感觉，这是谁“惹的祸”？

问题2：如果把同学们换成灯泡，如图3所示，灯泡会被电击吗？

实验演示：开关断开的瞬间，小灯泡闪亮一下。

问题3：开关断开，电源停止供电，让小灯泡闪亮一下的电流是从何而来的？

问题4：如图3所示，开关断开的瞬间，线圈会产生自感电动势。那么，开关闭合的瞬间，线圈会产生自感电动势吗？为什么？

问题5：既然这样，开关闭合的瞬间，为什么没有发生明显的自感现象？

问题6：设计什么样的电路就可以观察到开关闭合瞬间的自感现象？

实验演示：闭合开关时，能够观察到灯泡延迟发光，但很不明显。

问题7：如何改进电路才可以观察到明显的自感现象呢？

教师引导：同学们，我们先来思考这样一个问题，有两位运动员都说自己跑得快，我们该怎么判断？

学生活动：可以用“比赛”的方法判断哪位运动员跑得快，类似地，可以用“比较”的方法判断灯泡发光快慢。自然就会提出如图4所示的实验方案。

教师引导：同学们，采用图4所示的方案进行实验，这样比较，“公平”吗？

实验演示：闭合开关的瞬间，灯泡A2立即变亮，灯泡A1延迟变亮。

二、经历规律探究过程，体验科学研究方法

教材内容是根据法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式，但教材没有提出进行实验探究的要求。因此，教师通常只是从理论探究的角度，引导学生推导出自感电动势的表达式。然后，根据推导过程得到影响自感电动势大小的因素以及理解自感系数的物理意义。笔者认为如此教学是有所偏颇的，因为实验结合理论是科学的研究方法。通过实验能够发现新现象，依靠理论能够发掘现象间的本质联系并预测新事物，理论是否正确要由实验来检验。物理教学中，教师应该对教材进行合理的拓展和重组，创设恰当的问题情境，尽可能将实验探究和理论探究有机结合，让学生经历科学研究的一般过程，并从中体验科学的研究方法。鉴于此，笔者合理拉长了探究自感电动势大小的教学过程，增设了实验探究阶段。设计思路是：观察现象→合理猜想→实验验证→理论推导→得出结论。课堂实录如下。

【教学片段2】探究自感电动势的大小

问题1：在图1和图3所示的实验中，所用的线圈分别是1600匝和800匝，而且都要加一个大铁芯，这是为什么呢？

学生猜测：自感电动势的大小与匝数、有无铁芯有关。

问题2：请同学们设计实验验证自己的猜想。设计实验的思想方法是什么？判断自感电动势大小的依据是什么？

学生活动：经过交流讨论，给出图5（自感电动势与有无铁芯的关系）和图6（自感电动势与匝数的关系）所示的实验方案。

实验演示：教师利用“自制实验装置（自感线圈为学生用可拆变压器）”展示自感电动势与有无铁芯的关系（如图7所示）、自感电动势与匝数的关系（如图8所示）。进而发现：有铁芯、匝数越多，自感电动势越大。

问题3：前面实验中，通过开关的闭合、断开改变电流，为何不用滑动变阻器呢？

学生猜测：自感电动势的大小与电流变化的快慢有关。

实验演示：利用如图9所示的电路展示自感电动势与电流变化快慢的关系。开关断开的瞬间，小灯泡会闪亮一下。移动滑片时，灯泡不是闪亮一下，而是亮度逐渐变化。这就说明：电流变化越快，自感电动势越大。

问题4：自感电动势也是感应电动势，请利用法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式。

师生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

问题5：自感系数L的大小跟哪些因素有关？

教师引导：这些因素都是线圈本身的属性，因而自感系数L由线圈本身决定。

问题6：自感系数L越大，表示的物理意义是什么？

学生回答：在电流变化快慢一定的情况下，自感系数L越大，产生的自感电动势越大。

教师引导：由此可见，自感系数L反映了线圈产生自感电动势的本领。

问题7：自感系数L的单位是什么？

物理教学到底要给学生什么？物理教学不仅要让学生掌握知识，更要让学生体验知识的形成过程，获得对知识的理解，领悟认识发展螺旋式上升的规律。这是因为，真正的知识来自于“探索”，因而获得知识的秘密就是返回到“探索的过程”，并在那里去寻找、发现和感悟。教师要科学地处理教材，充分挖掘培植学生科学素养的教学资源，合理拉长知识链，精心设置问题情境，让学生在情境中体验，在体验中感悟，在感悟中建构。与此同时，学生会逐步养成自我探究、自我反思和自我建构的良好学习习惯。

（作者单位：江苏省扬州中学教育集团树人学校）endprint

现代教育理念认为，能力并不是教会的，而是学生在学习过程中通过自主体验、感悟，进而通过类化、迁移而逐步形成的。真正的有效学习是学习者用自己的心智去感受、体验，从而把一个陌生的对象转变为融于心智的感悟。

物理概念、规律和经典的实验都是物理科学家在探索客观事物本质属性的实践中发现并提炼出来，再通过教材呈现给学生的。这些基础知识都是被压缩了的知识链。笔者认为：不能因为有了现成的结论，也不能因为课堂时间紧而忽视概念的建构过程、规律的发现过程、实验方案的设计过程，必须合理拉长知识链。这就要求教师能够科学地处理教材，充分挖掘教学资源，重新创设问题情境，引导学生经历概念的提炼过程、规律的探索过程、实验方案的设计和优化过程，体验其中重要的物理思想和科学思维方法，并使之成为学生思维活动的源头活水，不断提升学生的思维能力和品质。

一、经历实验设计过程，体验物理思想方法

教材上，通电、断电自感实验都是演示实验，没有设计实验方案的要求。因此，通常情况下，教师会直接把如图1所示的电路呈现给学生，并要求学生注意观察开关闭合瞬间两只灯泡的发光情况，然后引导学生分析现象产生的原因，最后得到自感电动势方向与原电流方向之间的关系。这样的教学，过程一定是顺畅的，结论的得出也是“水到渠成”的。但是，从新课程的三维目标来看，这样的教学仅仅达成了“知识与技能”的目标，学生只是知道了“自感电动势阻碍原电流变化”的结论，明显欠缺“过程与方法”的体验。因此，部分学生会产生这样的疑惑：老师怎么会想到用如图1所示的电路来观察、研究通电自感的？为了避免疑惑，笔者合理拉长了通电自感实验的教学过程，创设问题链，引导学生设计并逐步优化实验方案，让学生经历“亚研究”过程，并从中体验重要的思想方法——类比和比较。设计思路是：利用断电自感设计“电击实验”→自主建构“自感”概念→粗略分析“断电自感电路不能产生明显通电自感现象”的原因→通电自感实验方案的设计与优化。课堂实录如下。

【教学片段1】建构“自感”概念并设计通电自感电路

实验器材：线圈（日光灯用镇流器）、1.5V干电池2节、开关、导线若干。

实验演示：如图2所示，让学生（约10名）手拉手，与线圈并联后接在干电池的两端。闭合开关时，学生没有任何感觉，但开关断开时，学生都有了被电击的感觉。

问题1：同学们有被电击的感觉，这是谁“惹的祸”？

问题2：如果把同学们换成灯泡，如图3所示，灯泡会被电击吗？

实验演示：开关断开的瞬间，小灯泡闪亮一下。

问题3：开关断开，电源停止供电，让小灯泡闪亮一下的电流是从何而来的？

问题4：如图3所示，开关断开的瞬间，线圈会产生自感电动势。那么，开关闭合的瞬间，线圈会产生自感电动势吗？为什么？

问题5：既然这样，开关闭合的瞬间，为什么没有发生明显的自感现象？

问题6：设计什么样的电路就可以观察到开关闭合瞬间的自感现象？

实验演示：闭合开关时，能够观察到灯泡延迟发光，但很不明显。

问题7：如何改进电路才可以观察到明显的自感现象呢？

教师引导：同学们，我们先来思考这样一个问题，有两位运动员都说自己跑得快，我们该怎么判断？

学生活动：可以用“比赛”的方法判断哪位运动员跑得快，类似地，可以用“比较”的方法判断灯泡发光快慢。自然就会提出如图4所示的实验方案。

教师引导：同学们，采用图4所示的方案进行实验，这样比较，“公平”吗？

实验演示：闭合开关的瞬间，灯泡A2立即变亮，灯泡A1延迟变亮。

二、经历规律探究过程，体验科学研究方法

教材内容是根据法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式，但教材没有提出进行实验探究的要求。因此，教师通常只是从理论探究的角度，引导学生推导出自感电动势的表达式。然后，根据推导过程得到影响自感电动势大小的因素以及理解自感系数的物理意义。笔者认为如此教学是有所偏颇的，因为实验结合理论是科学的研究方法。通过实验能够发现新现象，依靠理论能够发掘现象间的本质联系并预测新事物，理论是否正确要由实验来检验。物理教学中，教师应该对教材进行合理的拓展和重组，创设恰当的问题情境，尽可能将实验探究和理论探究有机结合，让学生经历科学研究的一般过程，并从中体验科学的研究方法。鉴于此，笔者合理拉长了探究自感电动势大小的教学过程，增设了实验探究阶段。设计思路是：观察现象→合理猜想→实验验证→理论推导→得出结论。课堂实录如下。

【教学片段2】探究自感电动势的大小

问题1：在图1和图3所示的实验中，所用的线圈分别是1600匝和800匝，而且都要加一个大铁芯，这是为什么呢？

学生猜测：自感电动势的大小与匝数、有无铁芯有关。

问题2：请同学们设计实验验证自己的猜想。设计实验的思想方法是什么？判断自感电动势大小的依据是什么？

学生活动：经过交流讨论，给出图5（自感电动势与有无铁芯的关系）和图6（自感电动势与匝数的关系）所示的实验方案。

实验演示：教师利用“自制实验装置（自感线圈为学生用可拆变压器）”展示自感电动势与有无铁芯的关系（如图7所示）、自感电动势与匝数的关系（如图8所示）。进而发现：有铁芯、匝数越多，自感电动势越大。

问题3：前面实验中，通过开关的闭合、断开改变电流，为何不用滑动变阻器呢？

学生猜测：自感电动势的大小与电流变化的快慢有关。

实验演示：利用如图9所示的电路展示自感电动势与电流变化快慢的关系。开关断开的瞬间，小灯泡会闪亮一下。移动滑片时，灯泡不是闪亮一下，而是亮度逐渐变化。这就说明：电流变化越快，自感电动势越大。

问题4：自感电动势也是感应电动势，请利用法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式。

师生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

问题5：自感系数L的大小跟哪些因素有关？

教师引导：这些因素都是线圈本身的属性，因而自感系数L由线圈本身决定。

问题6：自感系数L越大，表示的物理意义是什么？

学生回答：在电流变化快慢一定的情况下，自感系数L越大，产生的自感电动势越大。

教师引导：由此可见，自感系数L反映了线圈产生自感电动势的本领。

问题7：自感系数L的单位是什么？

物理教学到底要给学生什么？物理教学不仅要让学生掌握知识，更要让学生体验知识的形成过程，获得对知识的理解，领悟认识发展螺旋式上升的规律。这是因为，真正的知识来自于“探索”，因而获得知识的秘密就是返回到“探索的过程”，并在那里去寻找、发现和感悟。教师要科学地处理教材，充分挖掘培植学生科学素养的教学资源，合理拉长知识链，精心设置问题情境，让学生在情境中体验，在体验中感悟，在感悟中建构。与此同时，学生会逐步养成自我探究、自我反思和自我建构的良好学习习惯。

（作者单位：江苏省扬州中学教育集团树人学校）endprint

现代教育理念认为，能力并不是教会的，而是学生在学习过程中通过自主体验、感悟，进而通过类化、迁移而逐步形成的。真正的有效学习是学习者用自己的心智去感受、体验，从而把一个陌生的对象转变为融于心智的感悟。

物理概念、规律和经典的实验都是物理科学家在探索客观事物本质属性的实践中发现并提炼出来，再通过教材呈现给学生的。这些基础知识都是被压缩了的知识链。笔者认为：不能因为有了现成的结论，也不能因为课堂时间紧而忽视概念的建构过程、规律的发现过程、实验方案的设计过程，必须合理拉长知识链。这就要求教师能够科学地处理教材，充分挖掘教学资源，重新创设问题情境，引导学生经历概念的提炼过程、规律的探索过程、实验方案的设计和优化过程，体验其中重要的物理思想和科学思维方法，并使之成为学生思维活动的源头活水，不断提升学生的思维能力和品质。

一、经历实验设计过程，体验物理思想方法

教材上，通电、断电自感实验都是演示实验，没有设计实验方案的要求。因此，通常情况下，教师会直接把如图1所示的电路呈现给学生，并要求学生注意观察开关闭合瞬间两只灯泡的发光情况，然后引导学生分析现象产生的原因，最后得到自感电动势方向与原电流方向之间的关系。这样的教学，过程一定是顺畅的，结论的得出也是“水到渠成”的。但是，从新课程的三维目标来看，这样的教学仅仅达成了“知识与技能”的目标，学生只是知道了“自感电动势阻碍原电流变化”的结论，明显欠缺“过程与方法”的体验。因此，部分学生会产生这样的疑惑：老师怎么会想到用如图1所示的电路来观察、研究通电自感的？为了避免疑惑，笔者合理拉长了通电自感实验的教学过程，创设问题链，引导学生设计并逐步优化实验方案，让学生经历“亚研究”过程，并从中体验重要的思想方法——类比和比较。设计思路是：利用断电自感设计“电击实验”→自主建构“自感”概念→粗略分析“断电自感电路不能产生明显通电自感现象”的原因→通电自感实验方案的设计与优化。课堂实录如下。

【教学片段1】建构“自感”概念并设计通电自感电路

实验器材：线圈（日光灯用镇流器）、1.5V干电池2节、开关、导线若干。

实验演示：如图2所示，让学生（约10名）手拉手，与线圈并联后接在干电池的两端。闭合开关时，学生没有任何感觉，但开关断开时，学生都有了被电击的感觉。

问题1：同学们有被电击的感觉，这是谁“惹的祸”？

问题2：如果把同学们换成灯泡，如图3所示，灯泡会被电击吗？

实验演示：开关断开的瞬间，小灯泡闪亮一下。

问题3：开关断开，电源停止供电，让小灯泡闪亮一下的电流是从何而来的？

问题4：如图3所示，开关断开的瞬间，线圈会产生自感电动势。那么，开关闭合的瞬间，线圈会产生自感电动势吗？为什么？

问题5：既然这样，开关闭合的瞬间，为什么没有发生明显的自感现象？

问题6：设计什么样的电路就可以观察到开关闭合瞬间的自感现象？

实验演示：闭合开关时，能够观察到灯泡延迟发光，但很不明显。

问题7：如何改进电路才可以观察到明显的自感现象呢？

教师引导：同学们，我们先来思考这样一个问题，有两位运动员都说自己跑得快，我们该怎么判断？

学生活动：可以用“比赛”的方法判断哪位运动员跑得快，类似地，可以用“比较”的方法判断灯泡发光快慢。自然就会提出如图4所示的实验方案。

教师引导：同学们，采用图4所示的方案进行实验，这样比较，“公平”吗？

实验演示：闭合开关的瞬间，灯泡A2立即变亮，灯泡A1延迟变亮。

二、经历规律探究过程，体验科学研究方法

教材内容是根据法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式，但教材没有提出进行实验探究的要求。因此，教师通常只是从理论探究的角度，引导学生推导出自感电动势的表达式。然后，根据推导过程得到影响自感电动势大小的因素以及理解自感系数的物理意义。笔者认为如此教学是有所偏颇的，因为实验结合理论是科学的研究方法。通过实验能够发现新现象，依靠理论能够发掘现象间的本质联系并预测新事物，理论是否正确要由实验来检验。物理教学中，教师应该对教材进行合理的拓展和重组，创设恰当的问题情境，尽可能将实验探究和理论探究有机结合，让学生经历科学研究的一般过程，并从中体验科学的研究方法。鉴于此，笔者合理拉长了探究自感电动势大小的教学过程，增设了实验探究阶段。设计思路是：观察现象→合理猜想→实验验证→理论推导→得出结论。课堂实录如下。

【教学片段2】探究自感电动势的大小

问题1：在图1和图3所示的实验中，所用的线圈分别是1600匝和800匝，而且都要加一个大铁芯，这是为什么呢？

学生猜测：自感电动势的大小与匝数、有无铁芯有关。

问题2：请同学们设计实验验证自己的猜想。设计实验的思想方法是什么？判断自感电动势大小的依据是什么？

学生活动：经过交流讨论，给出图5（自感电动势与有无铁芯的关系）和图6（自感电动势与匝数的关系）所示的实验方案。

实验演示：教师利用“自制实验装置（自感线圈为学生用可拆变压器）”展示自感电动势与有无铁芯的关系（如图7所示）、自感电动势与匝数的关系（如图8所示）。进而发现：有铁芯、匝数越多，自感电动势越大。

问题3：前面实验中，通过开关的闭合、断开改变电流，为何不用滑动变阻器呢？

学生猜测：自感电动势的大小与电流变化的快慢有关。

实验演示：利用如图9所示的电路展示自感电动势与电流变化快慢的关系。开关断开的瞬间，小灯泡会闪亮一下。移动滑片时，灯泡不是闪亮一下，而是亮度逐渐变化。这就说明：电流变化越快，自感电动势越大。

问题4：自感电动势也是感应电动势，请利用法拉第电磁感应定律推导出自感电动势的表达式。

师生合作：

E=n■=n■=nS■=nSk■，即E自=L■

问题5：自感系数L的大小跟哪些因素有关？

教师引导：这些因素都是线圈本身的属性，因而自感系数L由线圈本身决定。

问题6：自感系数L越大，表示的物理意义是什么？

学生回答：在电流变化快慢一定的情况下，自感系数L越大，产生的自感电动势越大。

教师引导：由此可见，自感系数L反映了线圈产生自感电动势的本领。

问题7：自感系数L的单位是什么？

物理教学到底要给学生什么？物理教学不仅要让学生掌握知识，更要让学生体验知识的形成过程，获得对知识的理解，领悟认识发展螺旋式上升的规律。这是因为，真正的知识来自于“探索”，因而获得知识的秘密就是返回到“探索的过程”，并在那里去寻找、发现和感悟。教师要科学地处理教材，充分挖掘培植学生科学素养的教学资源，合理拉长知识链，精心设置问题情境，让学生在情境中体验，在体验中感悟，在感悟中建构。与此同时，学生会逐步养成自我探究、自我反思和自我建构的良好学习习惯。

（作者单位：江苏省扬州中学教育集团树人学校）endprint