科学现象教学课堂中的问题主线与思维发展

周淑仪　何建东

“神奇的电磁铁”选自义务教育课程标准实验教科书《小学科学（粤教科技版）》六年级下册第2单元“能量及其转换”第12课。本单元围绕能量展开，教学目标是让学生从具体事例和装置中认识各种形式的能量，知道能量之间是能够转换的。基于学生已经学习过能量形式的转换，本课将对能量转换进行更深入的探究：电能如何转换成磁能。以具体装置—电磁铁—让学生深入体会能量的转换，在探究中发现规律，得出电磁铁的神奇特性。本课采取问题主线教学，对教材内容进行问题凝练，根据核心问题有层次地设计了2个探究活动，活动一：如何制作一个电磁铁;活动二：电磁铁有哪些特性。活动以问题形式一次性呈现，让学生围绕核心问题开展自主探究，在完整的探究过程中培养结构化思维。

一、 教学过程

1.环节一：现象引入——创设真实情境，凝练核心问题

师：老师这里有一根铁棒，一条磁铁。现在我想把回形针吸起来，你们建议我选择哪一种工具？

生：磁铁。

师：（演示磁铁能吸起回形针）磁铁能非常轻易地把回形针吸起来。那铁棒能吸起回形针吗？

生：不能。

师：老师这就给大家变一个小魔术，这是一个神奇的纸盒。请同学们仔细观察，当铁棒放入纸盒后，再靠近回形针时，会有什么现象呢？

生1：我发现一开始铁棒是吸不起回形针的，当铁棒放进小盒子后，能吸起一堆回形针。

师：这位同学描述得很详细，这是我们刚才看到的现象，接下来你对什么科学问题感兴趣呢？

生1：为什么普通的铁棒不能吸起回形针，而放进盒子的铁棒就能吸起来呢？

生2：我想知道盒子里面藏有什么。

生3：能吸起回形针的铁棒是不是像磁铁一样？

【点评】教师通过演示实验的对比，巧设悬念，令学生产生了认知冲突，引发了好奇心，点燃学生探究电磁铁的激情。从而引导学生提出感兴趣的科学问题，顺势进入探究。

2.环节二：探究活动——分解核心问题，搭建探究支架

师：请一个同学上来为我们揭秘纸盒，看看里面到底藏着什么材料。

生1：（拆开纸盒）里面有电池、导线和铁棒。

师：这些材料就能让铁棒拥有磁性吗？它们是如何组装的？我们来观察一下这个装置的效果图。谁能给我们说一说？

生2：把导线朝一个方向缠绕在铁棒上，然后把电池安装在电池盒里，两端连接在导线上，给导线通电。

师：你从完成的效果图中就能知道如何组装，非常厉害！铁棒绕上导线，通电后铁棒有了磁性，它和磁铁很像，但得通电才有磁性，你能给这样的装置起个名字吗？

生2：电磁铁。

师：这个名字不错。你知道电磁铁的磁能是由什么能量转换而来的吗？

生3：电磁铁的磁能是由电能转换而来的。

师：是的，电磁铁是一种能将电能转换成磁能的装置。通电才有磁性，这是电磁铁一个神奇的特性！电磁铁还有哪些神奇的特性呢？要探究这个问题，我们首先要做一个电磁铁。如何制作一个电磁铁？电磁铁有哪些特性？请同学们借助学习单，完成探究任务。需要注意的是：在这个电路中，导线会因通电时间过长而发烫，因此我们每一次测试完成后都要马上断开电源！现在开始探究！

（学生分组探究，教师巡视指导。）

【点评】教师带领学生揭秘“暗盒”，观察盒子里的材料，并从装置效果图中思考电磁铁的组装以及其中的能量转换，发现电磁铁的神奇特性，为学生后续的自主探究铺路。“如何制作一个电磁铁？”“电磁铁有哪些特征？”两个问题同时呈现给学生，给予学生充足的自主探究时间，采用大开大合的教学策略，让问题主线落到实处。

3.环节三：问题解决——解决核心问题，建构科学概念

师：哪个小组愿意跟大家分享一下你们组在探究过程中的发现？

生1：我们首先将导线均匀并向同一方向绕于铁棒上，将导线两端连接在电池盒上，通电。

师：你们是如何判断铁棒是否有磁性的呢？

生1：通过看它能不能吸起回形针来判断铁棒有没有磁性。我们发现铁棒两端的磁性最强，并且一样强。铁棒中间几乎没有磁性。

师：其他小组的发现和他们一样吗？

生2：我们的发现和他们组的一样，我们认为电磁铁的中间部分就像条形磁铁的中间，磁力非常弱，几乎没有。

师：请你向大家演示。

生2：（拿起条形磁铁，分别演示磁铁中间段和两端各自吸起回形针的情况）磁铁的中间部分几乎没有磁力，不能吸起回形针。（接着拿起电磁铁装置来演示）我们可以看到这现象和磁铁几乎是一样的。

师：谢谢你的对比演示，让我们发现了电磁铁和磁铁的一些共同点。电磁铁又有哪些特征是磁铁不具备的呢？

生3：我们小组发现电磁铁的磁极能调换！

师：你们是如何发现的？

生3：我们选择用指南針来判断电磁铁两端的磁极。依据的原理是：当指南针遇到相同的磁极时，红色指针会和磁极相斥。当指南针遇到相反的磁极时就会相吸。根据这个原理，我们判断出铁棒的螺纹端是南极，圆端是北极。

生4：当我们调转电磁铁装置正负极两端接线后，再次通电，发现圆端是南极，螺纹端才是北极。从这个现象中，我们小组得出了这样的结论：电磁铁不仅有磁极，随着正负极接线的调换，电磁铁的磁极方向还会改变。

师：你们小组不仅善于动手探究，还善于总结规律，发现了电磁铁不仅有南极和北极，磁极方向还能调换。这也是电磁铁的神奇的地方。其他小组在探究过程中还有什么发现呢？

生5：我们小组发现不仅可以用指南针来判断南北极，还能用磁铁来判断。

师：你觉得哪一种更好用？

生5：我觉得两者各有好处。指南针的体积小一点，更灵敏。而磁铁上标明南北极，更方便判断磁极方向。

师：你真的非常细心。同学们通过探究发现了电磁铁神奇的特征，比如，有磁极，在改变装置正负极接线的时候，磁极方向能改变。

【点评】在教师设置的层层深入的问题情境中，学生通过多层次、多渠道的分享交流、批判反思，从认知冲突到认知统一，逐步发现电磁铁的规律，建构“电磁铁是电能转化为磁能的一种装置”的科学概念。

4.环节四：问题拓展——拓展核心问题，突破三大壁垒

师：老师发现有的组做的电磁铁能吸起九枚回形针，有的组只能吸起两三枚，这是为什么？

生1：因为他们的电磁铁磁力不够，所以只能吸起少量的回形针。

师：如何增大电磁铁的磁力？

生1：我觉得可以通过增加电池的数量来增大电力。

生2：我认为可以把导线多绕几圈，增加线圈的匝数。

师：这两位同学思维很活跃！这些猜想能行得通吗？你打算如何设计探究实验？我们下节课就来比一比谁的电磁铁吸起的回形针最多。期待同学们课后探究！

【点评】“如何增大电磁铁的磁力？”是对电磁铁课内知识的延伸，以比赛形式来增加探究的趣味性，实现知识概念和探究能力的迁移，让探究活动不因下课铃声响起而结束。

二、教学评析

教师通过实验巧设悬念，让学生看到铁棒被放进铁盒子后能够吸起回形针这一现象，引发了学生对电磁铁的好奇心和探究欲，让学生围绕电磁铁的神奇之处展开学习。教师把活动一和活动二以问题形式一次性呈现，让学生围绕核心问题开展自主探究，这是一个创新之举，避免了一问一答式的碎片化教学，实现了大开大合。在具体操作上，教师安排了足够的时间，引导学生深入探究“如何制作电磁铁”“电磁铁有哪些特性”，让学生经历了电磁铁结构分析、电磁铁制作、电磁铁吸起回形针这种自主探究的学习过程，从而自主建构“电磁铁是电能转化为磁能的一种装置”这一科学概念。

在听课过程中，邵同学和组员在开始用指南针寻找磁极的方向时，组员将指南针放在铁棒一端，邵同学观察到指南针的指针指向北方，认为这是电磁铁的北极。这时有组员提出了质疑，并说磁铁有同极相斥，异极相吸的特性，认为这应该是电磁铁的南极。邵同学听后点了点头。可见在邵同学及组员在学习过程方面亲历了探究与协同，展开了建构与反思，让学习真正发生。

本课教学从问题提出、问題探究到问题解决、问题拓展，都指向思维的培养，变“教教材”为“用教材”，变知识主线为问题主线，变知识课堂为思维课堂。学生严谨的科学思维，条理清晰的课堂发言、强烈的质疑批判精神，让课堂闪耀着思维的光芒。

（作者单位：1.广东省东莞松山湖中心小学;2.广东省东莞市教育局教研室）

责任编辑：孙昕

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