例谈《磁体与磁场》一课的巧妙设计

1理论基础

2011年版新课程标准的修订，让我们从顶层设计中体会到了三维目标的重要性.如何优化初中物理课堂教学，使学生掌握知识与技能的同时，更能掌握过程与方法，在学习兴趣、实践意识、分析习惯、科学态度和方法能力等方面都获得提升，这是我们一线物理教师值得思考和研究的问题.

在教育改革不断深入的过程中，许多西方的教育理论也逐渐被我们一线教师认可，并付诸实践，这里重点谈一下建构主义理论.建构主义（constructivism）也译作结构主义，是认知心理学派中的一个分支.皮亚杰（J.Piaget）是认知发展领域最有影响的一位心理学家，他所创立的关于儿童认知发展的学派被人们称为日内瓦学派.皮亚杰关于建构主义的基本观点是，儿童是在与周围环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展的.儿童与环境的相互作用涉及两个基本过程：“同化”与“顺应”.同化是指个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内的过程；顺应是指个体的认知结构因外部刺激的影响而发生改变的过程.同化是认知结构数量的扩充，而顺应则是认知结构性质的改变.认知个体通过同化与顺应这两种形式来达到与周围环境的平衡：当儿童能用现有图式去同化新信息时，他处于一种平衡的认知状态；而当现有图式不能同化新信息时，平衡即被破坏，而修改或创造新图式（顺应）的过程就是寻找新的平衡的过程.儿童的认知结构就是通过同化与顺应过程逐步建构起来，并在“平衡―不平衡―新的平衡”的循环中得到不断的丰富、提高和发展.

由建构主义理论，我们可以看出意义的建构是在新旧知识的不断交流和碰撞中逐步产生的，所有的认知突破都必须要有旧知识作为基础.从这一点就能说明我们教师在进行教学设计时，需要充分了解学情，了解学生已知了什么？未知什么？学生中的易错点在哪里？对他们来说，哪些知识的获得是难点，有较大的困难等等.我们在进行教学设计时，在重点的处理和难点的突破上要为学生提前做好铺垫，埋下伏笔，创设好情境，设计好问题串，只有这样，才能保证学生顺利地进行意义的建构.

2实践和反思

本文以《磁体和磁场》一节课为例做如下的阐述，重点突出建构主义理论在物理课堂中的渗透和运用，特别是通过运用铺垫的方法创设情境来帮助学生进行认知和建构知识.《磁体与磁场》一课分为两个环节：第一个环节是磁体，涉及磁性、磁极、磁极间的相互作用规律、磁化等知识；第二个环节是磁场，是这节课的重点，涉及磁场的基本性质、磁场方向的规定、磁感线、地磁场等知识.笔者将从起点设计和难点突破两个角度谈一下如何帮助学生进行意义的建构.

2.1起点的设计

环节一：磁体部分的起点设计

师：（手拿磁铁）同学们小时侯玩过磁铁吧！磁铁俗称叫什么？生：叫吸铁石.

师：那它能吸引什么物质？生：吸铁.

师：除了铁，还能吸引什么呢？生：……

环节二：磁场部分的起点设计

师：下面再请大家看桌上放好的3个磁针.（手指着桌上刚才放着的3个磁针）现在，3个磁针处于什么状态？生：静止状态.

（演示3个对比实验：第一个小磁针用手轻推一段距离）

师：你看到了什么？生：小磁针转动了起来.

师：那磁针运动状态改变的原因是什么呢？生：受到了力的作用.

师：谁施加了这个力？生：手.

（第二个用嘴吹动）

师：这个小磁针受到力的施力物体是谁呢？生：空气，流动的空气.

（第三个把内部藏有磁铁的小盒子绕着磁针慢慢转2圈，引起足够的注意后拿走）

师：猜猜看，这个盒子里面藏着什么？生：磁铁.

师：这里的施力物体是谁呢？生：磁铁.

师：磁铁跟磁针直接接触了吗？生：没有.

师：不直接接触的两个物体之间也有力的作用，这个作用是通过什么物质传递的呢？生：（可能预习过）磁场.

师：对，说磁场的同学，你们的知识面还是挺广的，那么什么是磁场呢？（板书：二、磁场）

师：磁场是磁体周围存在的一种看不见、摸不着的物质.那这个磁针受到的力是谁施加的？生：磁场施加的……

点评：从两个起点的设计来看，每个起点都是站在学生已有的知识经验基础之上的.比如：磁体环节，小学科学课上有所涉及，学生知道叫“吸铁石”，那么很自然的就过渡到吸铁石当然能够吸引铁了，那除了铁呢？这样的设计则自然过渡到了磁性概念上了.再看磁场环节，这种人眼看不见摸不着的物质，学生要一下子就认识它、理解它相当困难，但是学生的旧知识中具备了初二时学过了“力和运动的关系”，知道物体的运动状态如果改变了，那说明物体一定受到了非平衡力的作用.这个已有的知识经验可以帮助教师在教学设计上安排一组对比实验，通过类比引导到我们要学的新知识上.这些设计过程都体现了建构主义的理论，意义的建构是在新旧知识的不断交流和碰撞中不知不觉产生的，符合学生的认知心理规律，所以说科学合理的安排可以让学生感觉到学得十分轻松，教师引导起来也很顺畅很自然.

2.2难点突破的设计

难点一：用铁屑来代替小磁针研究磁场

笔者以前也看到过一些关于探究活动“用铁屑来进一步研究磁场”的教学设计，但是教师的引导和铺垫都很生硬，甚至直接就告诉学生接下来我们就用铁屑来研究磁场.至于为什么要用铁屑呢？用铁屑的好处是什么呢？怎么就想起用铁屑做实验器材了呢？这些深层次的思考对于学生来说十分缺失，都是教师说要用就用吧！笔者则进行了一下改进.先在环节一磁体的设计中，当讲到磁化这个概念时，笔者进行了这样的设计和铺垫：

师演示，同学们再来看刚才磁铁吸引大头针的情况，大头针原来有没有磁性？生：没有磁性.

师：现在，这些大头针被磁化了，有磁性了.

师：同学们看老师这里有根长铁棒，现在它有磁性吗？

（演示：铁棒磁化实验）

生：没有.

师：现在呢？生：有磁性了.

师：我们把原来没有表现出磁性的物体获得磁性的过程，称为磁化.

（再由老师引导）

师：铁棒如果被碾磨得粉碎，就变成了什么？生：铁粉、铁屑.

师：铁棒可以被磁化，铁屑可以吗？生：也可以

（老师演示铁屑的磁化）

师：大家看，铁屑被磁化后，一个个地吸在了一起，现在这些铁屑有没有磁性？生：有.

师：它们已经变成了无数个什么呀？ 生：小磁铁、小磁体、微小的磁体.

在这儿设置了铺垫之后，再进行到研究磁场环节，特别是要用铁屑来进一步研究磁场时就显得特别自然，有一种水到渠成的感觉.

师：同学们，磁体周围是不是就这几个地方有磁场啊？生：当然不是.

师：那我们要想研究更多地方的磁场，应该怎么办呢？生：放更多的小磁针.

师：也就是说，我们需要更多更小的小磁针吧！刚才其实我们已经看到了更多更小的小磁针了，还记得吗？生：铁屑.

师：对了，下面我们就用铁屑来探究磁体周围的磁场.

点评：这样的铺垫很自然地为后面学生自己想到需要用铁屑来研究磁场创设了情境，也不会在突然说到用铁屑研究磁场时显得那么突兀了.

难点二：磁感线方向

教师在进行教学设计时，除了了解学情之外，很重要的一点是要研读课标，研读教材.对于教材的使用，笔者的观点是用教材教，而不是教教材.就拿这节课来说，受到器材的限制，一般学校没有那么多的小磁针用来进行学生分组实验，更重要的一点是小磁针在实验室摆放不注意，等到下一学年要用时，有很多小磁针会被重新磁化，南北极出现偏差.这些客观因素导致了一般学校这个实验是不可能进行学生分组实验的，而铁屑实验则可以让学生分组尝试探究.但是当铁屑撒好并且敲击玻璃板之后，直接把小磁针放在玻璃板上，则又要特别小心，因为很容易把铁屑的位置移动，于是在这个难点的处理上，笔者采用了以下的铺垫，一举多得.

在磁场一节学习磁场方向的规定时，笔者进行了如下的设计：

师：大家看，小磁针静止时，红色的北极指向哪儿？生：向右.

师：（手再轻拨180°，松手等静止）现在呢？生：还是向右.

师：换一个磁针呢？生：还向右.

师：小磁针的指向有没有变化？生：没有.

师：小磁针在这儿受力吗？生：受啊！（之前刚学了磁场的基本性质了）

师：那小磁针的指向固定不变，说明受到力的什么也是固定的？生：力的方向固定.

师：那请同学们继续思考，小磁针放其他位置，受力方向是不是也这样的呢？怎么证明？生：再放个小磁针.

（演示：再放2个小磁针在其他位置）

师：现在，3个小磁针的指向一样吗？生：各不一样.

师：说明这3个位置的小磁针受到力的方向一样吗？生：不一样.

师：每个小磁针都有几个磁极？生：两个.

师：两极都要受到力的作用.我们规定把小磁针静止时北极所指方向定义为该点的磁场方向.那么S极所指方向就与之相反.

师：那么这样我们就可以把这3处的磁场方向标注出来了吧！

（师在白纸上用红笔将3处的小磁针北极所指方向标注出来，并撤去小磁针）

师：如果我们想知道其他几个地方的磁场方向，我们可以怎么做呢？生：再放入小磁针.

（演示：在条形磁铁周围其他位置再放上3个小磁针）

师：那我们就用刚才的办法也把它们记录下来.（一共6个红色的箭头标记在了白纸上）

这张固定有条形磁铁并标注了6个红箭头的白纸，在这个环节讲解完之后，笔者并没有就此丢开，而是充分的利用了这张白纸，为后面讲解磁感线方向埋下了伏笔.

（在学生分组用铁屑探究磁体周围的磁场实验，分析出可以用一条条线代替铁屑研究磁场后）

师：下面，我们就拿画出来的这些线代替铁屑来进一步研究磁场.

师：大家再来看刚才画在白纸上6个箭头，还记得这6个箭头表示什么吗？生：该处磁场的方向.

师：这几个点的磁场方向，是不是正好和这条线有这样的位置关系啊？（板画：画出线和切线）

师：在数学上，我们将来会学到，这些方向正好和这条曲线相切.（因为当时学生在数学上还没有学到圆和切线的知识）

师：大家看，这上面每个点的切线方向都是一定的，那这条线的方向是不是有这样一个趋势？（做手势）

师：用类似的方法，我们能知道这里每一条线的方向了.（投影磁感线图）

师：和同学们刚才想到的这些线相比，现在线上多了什么？生：箭头.

师：标上方向的这些线，我们称为“磁感线”.

点评以上的难点突破，也采用了埋伏笔，巧铺垫的方法，红色箭头的标出，不仅为学习磁场的方向规定创设了情境，而且为后面进一步研究磁场，学习磁感线方向埋下了伏笔，标箭头时是教师自己投影演示完成的，而当教师将学生分组完成的作品（玻璃板上的铁屑）再一次投影到刚才的白纸上时，底下的红箭头又巧妙的反映了磁感线上每一个点的切线方向.这样的情境创设巧妙自然，为了能让学生的思维流淌，将学生的思维引向深处，可以看出设计过程中教师的用心良苦.