趙青

摘 要：本文從高端備課的角度，依據(jù)科學(xué)認(rèn)知規(guī)律，對磁感應(yīng)強(qiáng)度教學(xué)重新做了設(shè)計，重視物理教學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)，落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理高端備課；核心素養(yǎng)；合作學(xué)習(xí)；實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）5-0078-3

物理高端備課是指以物理課程與教學(xué)理論為指導(dǎo)，采用“備課”的形式，研究既符合物理學(xué)的內(nèi)在邏輯，又符合教學(xué)規(guī)律，同時符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律并接受課堂教學(xué)實踐檢驗的教學(xué)設(shè)計。通過高中物理高端備課，能夠表達(dá)物理教學(xué)邏輯，實現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律與物理學(xué)科邏輯的統(tǒng)一。

物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科素養(yǎng)中最基本、最重要的素養(yǎng)，是學(xué)生在接受教育過程中，形成具備物理學(xué)科特征的核心素養(yǎng)體系，即物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。本文以某版本選修“3-1”第三章第二節(jié)《磁感應(yīng)強(qiáng)度》為例，探討如何運(yùn)用高端備課來培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

1 教材分析

對教材進(jìn)行分析，是高中物理高端備課的起點。磁感應(yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)的基本概念之一，是本章的重點。磁場對磁極和電流的作用力遠(yuǎn)比電場對電荷的作用力復(fù)雜，如何尋找描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量也是本章教學(xué)的一個難點。用小磁針N極受力方向定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，用電流元受磁場力與電流元之比定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，是符合學(xué)生認(rèn)知水平的。教材從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，實驗和理論相結(jié)合，形象、生動地再現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念建立的過程。

筆者認(rèn)為本節(jié)教材的部分內(nèi)容存在不足：“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”演示實驗的實驗裝置開放性不夠，不利于學(xué)生之間合作開展探究，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究素養(yǎng)；“一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度”表格提及的情景，學(xué)生相對陌生，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。

2 高端備課

筆者借助Dislab擴(kuò)大實驗的開放性，通過設(shè)置一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入思考，深度參與課堂，讓學(xué)生在操作、觀察、分析和交流中提升實驗探究素養(yǎng)。應(yīng)用數(shù)字式特斯拉計直接測量一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，讓學(xué)生之間相互交流、討論，形成磁場的物質(zhì)觀，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)；最后，讓學(xué)生合作介紹特斯拉的成就，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。

片段一：

教師：無法測出小磁針?biāo)艽艌隽Υ笮〉那闆r下，應(yīng)該以什么為研究對象呢？

學(xué)生：可以研究通電導(dǎo)線。

教師：但通電導(dǎo)線是一種“線模型”，會涉及到放置方向問題。

學(xué)生：老師是指通電導(dǎo)線與磁場方向可以有不同的角度？

教師：是的，那么通電導(dǎo)線所受磁場力的方向與導(dǎo)線、磁場方向會不會也有角度問題？

學(xué)生：有可能，可以借助實驗來探究。

設(shè)計意圖 借助Dislab可以定量地測量通電導(dǎo)線與磁場所成夾角從0°到360°變化過程中磁場力的大小和方向。學(xué)生之間進(jìn)行組內(nèi)分工和相互合作，自己設(shè)計實驗、動手實驗、記錄數(shù)據(jù)、得出結(jié)論，由實驗表象向歸納結(jié)論逐步過渡，主動建構(gòu)知識，有助于學(xué)生實驗探究素養(yǎng)的形成。

片段二：

教師：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場垂直時所受磁場力最大，能否直接用此時的磁場力大小反映磁場強(qiáng)弱？

學(xué)生：不太清楚。

教師：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場垂直時，在相同磁場中，控制通電導(dǎo)線中電流大小不變，改變導(dǎo)線的長度，磁場力大小是否變化？

學(xué)生：有可能。

教師：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場垂直時，在相同磁場中，控制通電導(dǎo)線長度不變，改變電流大小，磁場力大小是否變化？

學(xué)生：應(yīng)該會變，那就不能用磁場力大小反映磁場強(qiáng)弱。

借助Dislab，測出當(dāng)導(dǎo)線中電流大小不變時，通電導(dǎo)線所受的磁場力F與導(dǎo)線的長度L的數(shù)值，并求出F與L的比值；測出當(dāng)通電導(dǎo)線長度不變時，通電導(dǎo)線所受的磁場力F與導(dǎo)線中電流I的數(shù)值，并求出F與I的比值。

設(shè)計意圖 通過設(shè)置這樣逐步深入的小組合作學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以讓各小組借助已有的電場強(qiáng)度概念和比值法，在集體思維碰撞中一步步歸納出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。這個環(huán)節(jié)學(xué)生之間合作完成實驗操作和數(shù)據(jù)的測量、分析，有助于提升自己的實驗探究能力和科學(xué)推理能力。

片段三：

教師：根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義公式，算出上述實驗中B的大小。

學(xué)生：B的大小為102 mT。

教師：現(xiàn)在有一種儀器——數(shù)字式特斯拉計，可以直接測出磁場強(qiáng)弱。同學(xué)們動手測量一下。

學(xué)生：約100 mT。

教師：常見的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度是100 mT這個數(shù)量級，體會教材上“一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度”表格中的數(shù)據(jù)。

設(shè)計意圖 知識只有在實際情境中應(yīng)用時才有活力。本活動能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引爆學(xué)習(xí)熱情，有力驅(qū)動學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解釋現(xiàn)象，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。同時，也讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，體會探究成功后的喜悅。

片段四：

教師：最后請同學(xué)們交流特斯拉的生平。

學(xué)生：尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856.07—1943.01），塞爾維亞裔美籍發(fā)明家、機(jī)械工程師、電氣工程師。他被認(rèn)為是電力商業(yè)化的重要推動者之一，并因主持設(shè)計了現(xiàn)代交流電系統(tǒng)而最為人知。在邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁場理論的基礎(chǔ)上，特斯拉在電磁場領(lǐng)域有著多項革命性的發(fā)明。他的多項相關(guān)專利以及電磁學(xué)的理論研究工作是現(xiàn)代無線通信和無線電的基石。

設(shè)計意圖 適時滲透物理文化、思想和方法教育，避免生硬說教，同時關(guān)注學(xué)生成長，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

3 備課啟示

本文從一個新的視角設(shè)計了磁感應(yīng)強(qiáng)度的教學(xué)過程，力求引導(dǎo)學(xué)生體驗物理概念的建立過程。縱觀整個教學(xué)過程，可以得出以下啟示。

3.1 物理高端備課，強(qiáng)調(diào)問題引領(lǐng)

問題，一是指需要研究解決的矛盾或障礙，二是指要求回答或解釋的題目。結(jié)合課堂教學(xué)，前者應(yīng)是教學(xué)要點和重點的意思，后一個含義等同于“提問”。

本節(jié)課教師在充分了解學(xué)生的認(rèn)知障礙，在教學(xué)過程中為學(xué)生設(shè)計邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、難度梯度適當(dāng)?shù)膯栴}和實驗系列，把知識問題化、問題情境化，將學(xué)生置于問題的情境中，收獲知識與方法，提升核心素養(yǎng)。

3.2 物理高端備課，重視學(xué)生深度參與

新課標(biāo)倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)，都是以學(xué)生的積極參與為前提的。學(xué)生要實現(xiàn)主動發(fā)展，參與是最基本的條件。實踐證明，學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，參與的廣度與深度，直接影響著課堂教學(xué)的效果。正如有的專家所說，“沒有學(xué)生的主動參與，就沒有成功的課堂教學(xué)質(zhì)量”。參與不是表面化的“是”“不是”，課堂教學(xué)需要學(xué)生的深度參與。

深度參與包含三個層面，行為參與，即學(xué)生通過動口、動手、動眼等外顯的行為參與課堂；思維參與，即學(xué)生對知識進(jìn)行認(rèn)真思考的過程，是一種隱性參與；情感參與，即學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容作出的情感投入。三個層面的參與是有機(jī)的結(jié)合，相互支持、相互促進(jìn)的，缺一不可。

為實現(xiàn)學(xué)生的深度參與，本節(jié)課教師從以下幾方面入手：

（1）創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；

（2）設(shè)置探究活動，誘導(dǎo)學(xué)生參與；

（3）“因材施問”，優(yōu)化激勵。

總之，本節(jié)課結(jié)合學(xué)生的具體情況進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，活動步步為營，問題環(huán)環(huán)相扣，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念，極大地發(fā)揮學(xué)生的主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本節(jié)課引人入勝，知識水到渠成，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突是開端，自主建構(gòu)是發(fā)展，應(yīng)用遷移是高潮，能有效提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃利華.善用科學(xué)猜想培養(yǎng)核心素養(yǎng)[J].中學(xué)物理，2017（9）：32-36.

[2]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014.