黃曉澤　趙鵬　饒黃云

摘要：當前的中學物理教學在新人教師眼中存在理念上的不足，大部分新人物理教師在教學過程中所憑借的是自身的教學經(jīng)驗，缺乏相關(guān)理論的支撐。同時自2010以來，布魯姆教育目標分類得到各專業(yè)教育者的青睞，中學物理領(lǐng)域也涌現(xiàn)了關(guān)于這一理論的相關(guān)研究，其認知領(lǐng)域的六個層次在教育專業(yè)的研究趨勢日益上升。以“互感和自感”的教學研究為例，融入布魯姆教育目標分類，初探這一理論在物理教學中的研究。

關(guān)鍵詞：布魯姆教育目標 分類教學設(shè)計 互感和自感

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1009-5349（2020）09-0058-03

在當前的物理教育中，新人教師們往往憑借著自己的經(jīng)驗編寫教案，制定教學策略，其中融入了許多自己的看法和觀點，這樣的做法會在一定程度上給學生帶來負面的影響。例如，在教學過程中對于路端電壓與電源電壓的混淆，力與加速度之間關(guān)系的誤解，以及振動圖象與波形圖之間的錯誤認知。歸根結(jié)底，新人教師憑借經(jīng)驗主義、缺乏理論支撐的教學方法，并不適合當前中國2017年版《普通高中物理課程標準》對于核心素養(yǎng)的要求。

一、布魯姆教育目標分類

2012年，安德森和克拉斯沃爾修訂了現(xiàn)有的布魯姆分類法，他們認為在布魯姆分類法的認知領(lǐng)域應該分為記憶（C1）、理解（C2）、應用（C3）、分析（C4）、評價（C5）和創(chuàng)造（C6）等6層，其相關(guān)關(guān)系如表1所示。

在制定教學設(shè)計過程中，針對的每一章節(jié)都應該包含高階思維的六個方面，同時結(jié)合2017年版《普通高中物理課程標準》以及《2019—2020年高考課標實驗版物理考試大綱與解讀》的相關(guān)要求，融入教學教材內(nèi)容，確定每一部分知識的具體教學過程。

二、教學設(shè)計

下面根據(jù)當前國家對核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，結(jié)合布魯姆教育目標分類方法，以“互感和自感”為例探討高中物理教學設(shè)計問題。

（一）教材分析

本節(jié)選自普通高中教科書物理選擇性必修第二冊第二章第4節(jié)“互感和自感”。由2017年版《普通高中物理課程標準》可知，通高中教科書物理選擇性必修二這一模塊由“磁場”“電磁感應及其利用”“電磁振蕩與電磁波”“傳感器”四個主題構(gòu)成，而本章屬于“電磁感應及其利用”的相干知識結(jié)構(gòu)。本節(jié)知識點以電磁感應為主線，具有承上啟下的地位，既對前面3節(jié)知識進行了系統(tǒng)復習，同時就電磁感應現(xiàn)象中的相關(guān)知識進行了升華。學生將會經(jīng)歷探究電磁感應互感和自感現(xiàn)象的過程，充分體現(xiàn)“讓學生經(jīng)歷知識的形成過程，掌握知識的獲取方法，體會科學探究精神”的理念[1]。

（二）學情分析

學生在接觸本節(jié)課以前已掌握了楞次定律、法拉第電磁感應定律、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等相關(guān)知識，因此他們對本節(jié)課的內(nèi)容有一定的認知。除此之外，自感和互感現(xiàn)象在實際生活中的應用非常廣泛，而后面將要學習的變壓器的知識與本節(jié)課的內(nèi)容也有著密切的聯(lián)系，因此學生對本節(jié)課的教學內(nèi)容有一定的現(xiàn)實生活經(jīng)驗。

（三）教學目標

1.物理觀念

知道互感、自感現(xiàn)象中存在能量的轉(zhuǎn)移的觀念。

2.科學思維

創(chuàng)新“簡易電吉他”教具驗證其中存在電磁感應現(xiàn)象;通過法拉第電磁感應定律推導自感電動勢與電流變化率之間成正比的關(guān)系。

3.科學探究

以互感演示實驗的“問題串”為主線，磁通量變化為核心解釋互感概念;通過斷電自感游戲讓學生明白自感規(guī)律。

4.科學態(tài)度與責任

培養(yǎng)運用知識預防自感斷電造成危害的責任感;圍繞能量轉(zhuǎn)化和磁通量變化的角度闡述互感和自感的科學本質(zhì)。

（四）重點和難點

1.教學重點

互感和自感產(chǎn)生的條件、存在的規(guī)律，以及相關(guān)的應用與分析。

2.教學難點

理解自感電動勢對原電流變化的阻礙作用。

（五）教法與學法

1.教學方法

布魯姆教育目標分類法，以及情景假設(shè)法相結(jié)合的教學策略。

2.學習方法

以經(jīng)驗為基礎(chǔ)、以過程為主線、以邏輯分析為中心進行理解與記憶的方法。

（六）教具準備

1.互感實驗

（1）簡易電吉他：1個強力磁鐵、1根電吉他琴弦、1個200匝線圈、1個400匝線圈、1個音響、若干導線和釘子。

（2）手機代替電吉他：1個可以播放音樂的手機、1個200匝線圈、1個400匝線圈、1個音響、若干導線。

2.通電自感實驗

2個完全一樣的燈泡、2個滑動變阻器、開關(guān)、電源、線圈。

3.斷電自感實驗

燈泡（到后面讓學生們手拉手代替燈泡）、開關(guān)、電源、線圈。

三、教學過程

（一）新課引入

【教師活動】播放事先準備好的簡易版古箏演奏的視頻，然后拿出兩個自制教具，進行簡單介紹后讓學生參與進來進行實驗操作：將線圈A插入線圈B，學生們能聽到聲音;將線圈A拔出，學生們將不能聽到聲音。提問：為什么會有這樣的現(xiàn)象？結(jié)合我們前面所學的知識，我們可以猜測音響中的電流是感應電流，即在線圈B中產(chǎn)生了感應電動勢。

【學生活動】學生聚精會神聽老師解析教具結(jié)構(gòu)并參與到演示實驗當中，在看到老師的演示實驗之后會覺得很有趣并產(chǎn)生好奇，思考實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，然后開始沿著教師的邏輯提示進行思考。

【設(shè)計意圖】創(chuàng)設(shè)環(huán)境，烘托氣氛，引出自制教具。在與學生進行互動中拋出問題，加強學生對實驗現(xiàn)象的理解與分析，凸顯創(chuàng)新的科學思維。破除學生原有的認識，讓學生意識到“傳遞”電流不一定需要導線相連，再引出我們本節(jié)課所要學習的內(nèi)容——互感。根據(jù)情境教學法，在破除了原有的認識之后，要建立新概念，并在此基礎(chǔ)上進行驗證，讓學生體會互感概念的建構(gòu)過程，對應布魯姆教育目標分類中的“理解”部分。

（二）復習提問

【教師活動】拋出三個問題：在電磁感應現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應電動勢的條件是什么？影響磁通量變化的因素有哪些？線圈A的磁場有沒有產(chǎn)生變化？如果有，請說明原因。

【學生活動】學生們根據(jù)老師所提出的三個問題依次聯(lián)系前面所學知識，同時還會將已有知識與剛剛的實驗現(xiàn)象聯(lián)系在一起。

【設(shè)計意圖】讓學生們回憶舊知識，學生們將依次知曉剛剛實驗現(xiàn)象的原因。這三個問題組成的“問題串”圍繞磁通量變化突出科學探究，同時為接下來的內(nèi)容埋下伏筆，并帶領(lǐng)學生們復習已有知識，承上啟下，在一定程度上達到“分析”層次的效果。

（三）互感新課教學

【教師活動】先強調(diào)兩個實驗的邏輯分析，然后引入互感概念、互感現(xiàn)象的利用和互感的弊端，同時提出問題：互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中應用非常廣泛，大家知道有哪些例子嗎？

【學生活動】學生會將課本翻到第38頁，一邊聽教師講述互感與互感電動勢的概念一邊看書。教師提出問題之后，學生們認真思考，同時翻閱書本查找答案，理解互感現(xiàn)象的同時了解互感的利與弊。

【設(shè)計意圖】向?qū)W生強調(diào)剛剛兩個實驗的邏輯分析之后，以此突破難點，生成物理觀念。讓學生了解互感的內(nèi)容與含義，理解互感的能量轉(zhuǎn)化和它在現(xiàn)實生活中的利與弊，體現(xiàn)科學態(tài)度與責任。

（四）自感新課教學

【教師活動】先提出問題：同學們家里的一些大功率用電器的插頭都插在插座里，當你將插頭拔出插座的一瞬間有時候會有電火花產(chǎn)生，同學們知道這是什么原理嗎？借此引出自感概念并進行通電自感演示實驗和斷電自感演示實驗。

接下來請大家思考幾個問題。

（1）感應電動勢能夠增加還是減小線圈L中的電流變化率？

（2）在開關(guān)斷開之后，從線圈產(chǎn)生的感應電流的路徑是怎么樣的？

（3）在開關(guān)斷開之后，經(jīng)過燈泡的感應電流有沒有可能比原來更大？

（4）若想要使實驗具有明顯的效果，線圈L應該具備怎樣的要求？

最后提出自感現(xiàn)象的利弊和自感系數(shù)的相關(guān)知識。

【學生活動】實驗過程中，學生們可以觀察到燈泡A1相比于燈泡A2較慢亮起來，然后思考教師提出的問題，將這些問題的答案所展現(xiàn)出來的自感規(guī)律與先前的認識結(jié)合在一起，同時分析之前電火花產(chǎn)生的原因，最后得出答案。

【設(shè)計意圖】一開始創(chuàng)設(shè)情境，拋出問題，讓學生們將現(xiàn)實的生活經(jīng)驗與物理知識聯(lián)系在一起，達到學以致用的效果。教師在這里要引導學生的思維，讓學生由“自感產(chǎn)生電火花”的思維過渡為“自感有什么樣的規(guī)律”。

根據(jù)實驗后所提問題的答案結(jié)合通電自感實驗現(xiàn)象，我們可以得知：線圈具有儲能的特性。圍繞能量轉(zhuǎn)化和磁通量變化的角度闡述互感和自感的科學本質(zhì)，結(jié)合布魯姆教育目標分類的理論，實現(xiàn)了“評價”的目標。

學習物理不僅要懂得知識，更重要的在于運用知識和防范危險。在布魯姆教育目標分類中，“應用”是不可缺少的一部分。了解自感現(xiàn)象的弊端也有助于培養(yǎng)學生運用知識預防斷電自感造成危害的責任感。

綜上所述，教師在教授的同時要讓學生知道從相關(guān)實驗現(xiàn)象中假設(shè)公式的方法，培養(yǎng)學生的科學思維。根據(jù)2017年版《普通高中物理課程標準》和《2019—2020年高考課標實驗版物理考試大綱與解讀》的相關(guān)內(nèi)容，新課教學旨在通過實驗，了解互感和自感現(xiàn)象，對應布魯姆教學目標分類中的“記憶”與“理解”。同時新課標和考試大綱還要求舉例說明互感和自感在生產(chǎn)生活中的“應用”，這也呼應了布魯姆教學目標分類中第三層次的目標。

（五）整合分析

【教師活動】對前面所學知識進行整理，然后分析互感和自感的聯(lián)系與區(qū)別。

【學生活動】學生記錄筆記的同時結(jié)合教師的講解，鞏固并梳理新的知識。

【設(shè)計意圖】“分析”是布魯姆教育目標分類的第四層，主要目的是為了整合知識。對過于冗雜的知識進行梳理，根據(jù)它們的區(qū)別和聯(lián)系進行劃分，幫助學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。因此，互感與自感的區(qū)別和聯(lián)系在課堂中必不可少。

（六）升華啟發(fā)

【教師活動】先提出一個問題：物理學家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）在1890年就已經(jīng)做了無線輸電試驗，同時于2007年6月7日，麻省理工學院的研究團隊實現(xiàn)了電力的無線傳導，在十年后，支持無線充電功能的手機大家庭，又迎來了3名新成員：iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X[2]。在未來，手機的主流充電形式將由有線進化為無線，那么請同學們分析一下，其中的無線充電技術(shù)可能存在著什么樣的原理？最后布置兩項作業(yè)：

（1）查閱無線充電技術(shù)相關(guān)資料，嘗試利用已有知識分析電磁感應式無線充電的原理。

（2）周末請學生們就自家附近的工廠車間進行調(diào)查，探究他們是如何避免因自感斷電造成的危害的。

【學生活動】學生認真思考問題，同時對知識進行梳理，嘗試解決教師提出的問題

【設(shè)計意圖】知識升華要做到周全、詳盡且形成一定的體系。將所學的知識直接使用或者進行習題練習屬于布魯姆教育目標分類中的“應用”和“分析”，而知識升華能夠?qū)ⅰ皯谩睂哟翁嵘秊椤皠?chuàng)造”，由解題過渡到解決問題。查閱資料和實地調(diào)查是讓學生探究物理知識在現(xiàn)實的具體應用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識、探究能力，同時端正他們的科學態(tài)度與社會責任，讓學生們意識到知識來源于生活又運用于生活。

四、結(jié)語

依據(jù)核心素養(yǎng)的內(nèi)容，本節(jié)課在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任等方面有許許多多的要素需要傳授于學生。結(jié)合布魯姆教育目標分類，認知領(lǐng)域的六個層次都已經(jīng)融入教學設(shè)計當中，學生的認知思維能力可以在一定程度上脫離低階思維的束縛，發(fā)散到高階思維;有助于激發(fā)學生的學習興趣，在認知的基礎(chǔ)上增強抽象思維能力，在培養(yǎng)學生探究精神的同時，端正他們的科學態(tài)度，增強他們的責任意識。

參考文獻：

[1]魏海全.《摩擦力》說課稿[J].新課程：中學版，2011（9）：173.

[2]龍威林.無線充電技術(shù)的發(fā)展與應用[J].移動信息，2015（2）：14-15.

責任編輯：劉健