郭建勛

[摘? ?要]教學(xué)設(shè)計與信息技術(shù)有機融合，可讓學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡，重新經(jīng)歷自主探究的過程，親身體驗科學(xué)家的心路歷程，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]信息技術(shù);科學(xué)探究;核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）05-0047-03

一、教材分析

《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》是普通高中課程標準試驗教科書物理選修3-2（人教版）第四章第二節(jié)的內(nèi)容。它秉承了上一節(jié)“奧斯特夢圓電生磁”和“法拉第心系磁生電”的科學(xué)思想，又啟發(fā)了下一節(jié)“利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向”的探究之路，因此本節(jié)內(nèi)容在教學(xué)中扮演著承上啟下的重要角色。必須強調(diào)的是，學(xué)生不可能在短短40分鐘內(nèi)完成先輩們歷經(jīng)十年艱辛的巨大工作量。因此，本節(jié)課的目的在于讓學(xué)生感受科學(xué)探究的魅力以及培養(yǎng)學(xué)生積極合作的團隊精神。

二、學(xué)情分析

對于電磁感應(yīng)的知識，學(xué)生在初中已經(jīng)有了初步的感性認識，知道“切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流”的規(guī)律，并且經(jīng)過選修3-1《磁場》的學(xué)習，對“磁感線的分布、磁通量的變化”等一些基本概念均有較為深刻的理性認識。在這基礎(chǔ)上，充分利用學(xué)生已有的心智模式，進行一系列的實驗探究，充分利用信息技術(shù)，從而實現(xiàn)分析推理能力、合作探究能力、深度學(xué)習能力的融合滲透。

三、核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標

1.物理觀念

（1）觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象，理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件;

（2）形成“閉合回路磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流”的相關(guān)電磁學(xué)物理觀念。

2.科學(xué)探究

（1）經(jīng)歷各種實驗探究活動，體會探究過程，提高分析論證能力;

（2）經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計方案、獲取信息、歸納結(jié)論、評估分析的科學(xué)探究過程。

3.科學(xué)思維

（1）通過探究活動培養(yǎng)學(xué)生分析綜合、推理論證的科學(xué)思維能力;

（2）通過電磁感應(yīng)的應(yīng)用，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新、模型構(gòu)建的科學(xué)思維能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責任

（1）認識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的聯(lián)系，形成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度;

（2）形成遵守科學(xué)規(guī)范、環(huán)境保護以及推動可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)責任感。

四、教學(xué)重點、難點

1.教學(xué)重點

（1）讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究的過程;

（2）讓學(xué)生對產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件進行歸納總結(jié)。

2.教學(xué)難點

（1）教師對實驗探究的引導(dǎo)和把控;

（2）學(xué)生由各個實驗總結(jié)出“磁通量發(fā)生變化”這一產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。

五、教學(xué)方法和策略

1.交互式教學(xué)：與信息技術(shù)深度融合，促使師生積極互動，碰撞出思維的火花。

2.探究式教學(xué)：開展小組實驗，培養(yǎng)學(xué)生“自主、探究、合作”的科學(xué)探究精神。

3.問題式教學(xué)：基于“問題”情境探索知識、掌握技能、學(xué)會思考，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

六、教學(xué)媒體和工具

多媒體設(shè)備（電腦、投影儀）、微課制作軟件Focusky（動畫演示大師）、智能手機、無線充電設(shè)備、導(dǎo)體棒、靈敏電流計、各種磁鐵、大小螺線管、10米長搖繩、滑動變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線等。

七、教學(xué)過程

利用微課制作軟件Focusky，制作微課《第二節(jié) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》，并放在班級Q群，讓學(xué)生進行課前預(yù)習，如圖1所示，為新課講授做好充分準備。

1.復(fù)習舊知，導(dǎo)入新課

（1）播放法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的相關(guān)錄像，展示部分歷史照片，如圖2所示。

（2）課堂上演示智能手機無線充電的前沿技術(shù)，如圖3所示。教師提問：“手機和充電器之間沒有任何連接，神奇的是手機居然能實現(xiàn)充電，原因在哪？下面讓我們一起來揭開它的神秘面紗?！?/p>

【設(shè)計思路】通過微課發(fā)布預(yù)習要求，讓學(xué)生課前預(yù)習，啟動內(nèi)部認知模式，以視頻、圖片播放以及手機的無線充電，激發(fā)學(xué)生的好奇心，為新課講授做好準備。

2.合作探究，尋找規(guī)律

師：剛才的實驗中，手機沒有連接電源卻能感應(yīng)出電流，從而使手機自行充電。那么這個電流究竟是如何感應(yīng)的呢？下面我們通過三個實驗進行深入探究。

（1）實驗一，部分導(dǎo)體切割磁感線

生：利用如圖4的器材，按照表1的要求進行切割磁感線產(chǎn)生電流的分組實驗。

[實驗操作 電路中有（無）電流 分析論證 導(dǎo)體棒靜止 導(dǎo)體棒平行磁感線運動 導(dǎo)體棒垂直磁感線運動 導(dǎo)體棒斜交磁感線運動 ]

生：小組總結(jié)，閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生感應(yīng)電流，切割包含了垂直切割和斜交切割兩種情況。

（2）實驗二，條形磁鐵插入、拔出螺線管

師：除了切割磁感線外，還有其他產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法嗎？請大家利用桌面上的實驗器材，分組討論，提出探究方案。

生：分組討論并參考課本實驗，初步得出如圖5所示的實驗方案，并按表2的要求進行條形磁鐵插入、拔出螺線管的分組實驗。

[實驗操作 螺線管中有（無）電流 分析論證 磁鐵靜置于螺線管內(nèi) N極插入（拔出）螺線管 S極插入（拔出）螺線管 ]

生：小組代表上臺利用實物投影演示實驗并分享探究成果，當磁鐵與螺線管發(fā)生相對運動時（即插入或拔出），螺線管與電流計組成的閉合回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

（3）實驗三，模仿法拉第的經(jīng)典實驗

生：受網(wǎng)上視頻和法拉第實驗的啟發(fā)，學(xué)生利用桌面上的器材自行設(shè)計實驗。經(jīng)小組討論研究后，確定利用圖8的方案，并按表3的要求進行模仿法拉第的分組實驗。

[實驗操作 螺線管b中有（無）電流 分析論證 開關(guān)閉合（斷開）瞬間 開關(guān)閉合，迅速移動滑阻器的滑片P 螺線管[a]的電流恒定且靜置于螺線管[b]內(nèi) 螺線管[a]的電流恒定插入（拔出）螺線管[b] ]

生：小組總結(jié)，在斷開、閉合開關(guān)瞬間、移動滑動變阻器的過程中以及螺線管a插入或拔出的過程中，螺線管b和電流計組成的回路均有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

【設(shè)計思路】本環(huán)節(jié)通過三個實驗的探究，讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的艱難探究過程，培養(yǎng)猜想假設(shè)、設(shè)計方案、獲取處理信息的科學(xué)探究能力，從而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。

3.分析論證，提煉觀點

師：請同學(xué)們根據(jù)剛才三個探究實驗的結(jié)果，總結(jié)歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

生：三個實驗中，感應(yīng)電流的產(chǎn)生都是由于磁感應(yīng)強度B或有效面積S的變化而引起的。

師：很好，B或S的變化，能否用我們學(xué)過的一個物理量來描述呢？

生：磁通量。

師：對！那么產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

生：閉合回路的磁通量發(fā)生變化。

【設(shè)計思路】本環(huán)節(jié)通過對實驗現(xiàn)象的歸納、推理、總結(jié)，最后得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，從而培養(yǎng)學(xué)生分析綜合、推理論證的科學(xué)思維能力。

4.剖析原理，擴展延伸

（1）利用當堂所學(xué)知識剖析手機無線充電原理

師：請同學(xué)們根據(jù)所學(xué)的知識，解析課堂開始時的“無線充電”原理。

生：交流電使充電器底座的線圈產(chǎn)生變化的磁場，從而使手機的內(nèi)置線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，其實，原理就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流。

（2）搖繩實驗的擴展延伸

把一條約10m長的電線的兩端連接在一個靈敏電流計的兩個接線柱上，形成閉合回路。由兩個學(xué)生沿東西方向搖動電線，可以看到靈敏電流計的指針有偏轉(zhuǎn)，故產(chǎn)生了感應(yīng)電流。

原理：電線與電流計組成的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，或電線做切割磁感線運動。

實驗現(xiàn)場如圖9所示。

【設(shè)計思路】本環(huán)節(jié)通過手機無線充電原理的剖析來鞏固“感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”這一結(jié)論;以搖繩發(fā)電實驗進行知識深化，進而培養(yǎng)學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力。

八、教學(xué)反思與評價

1.緊扣新課程標準，融合信息技術(shù)，與時代同步

黨的十九大提出：“落實立德樹人的根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進教育公平”;新課標要求“把學(xué)生培養(yǎng)成為具有良好科學(xué)文化素養(yǎng)、終身學(xué)習能力、自主發(fā)展能力的時代新人”。本教學(xué)設(shè)計充分體現(xiàn)了十九大的精神以及新課標理念，通過互聯(lián)網(wǎng)、電腦、實物投影、微課、視頻等多種信息技術(shù)手段，實現(xiàn)教與學(xué)、傳統(tǒng)與時代的深度融合。

2.實驗探究教學(xué)，滲透核心素養(yǎng)，彰顯關(guān)鍵能力

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力;對物理學(xué)科，核心素養(yǎng)包括“物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責任”四個維度。本教學(xué)設(shè)計通過三個實驗對“感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”進行深入探究，推理論證、歸納總結(jié)，從而實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)以及關(guān)鍵能力的提升。

3. 以“問題”為主線，以深度學(xué)習為目的，提升學(xué)生的綜合能力

基于“問題”的學(xué)習是由理解和解決問題的活動構(gòu)成的一種學(xué)習方式;深度學(xué)習是通過組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性，以發(fā)現(xiàn)規(guī)律分布特征的一種學(xué)習方式。本教學(xué)設(shè)計以“無線充電”引入問題，通過“感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實驗探究，從各種低層特征的實驗現(xiàn)象中總結(jié)出“磁通量變化”這一高層的抽象規(guī)律，并利用搖繩活動的設(shè)計進行擴展延伸，最終實現(xiàn)深度學(xué)習的升華，提升學(xué)生的綜合能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 陳報南.物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)研究[J].物理教學(xué)，2017（9）：16-19.

[2]? 趙惠松.核心素養(yǎng)理念下的物理課堂教學(xué)：以“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2018（5）：6-10.

[3]? 吳必龍.“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)啟示[J].物理教學(xué)探討，2013（6）：61-62.

（責任編輯 易志毅）