榮爭輝 姚蕊 蔡武德
摘 要:文章從微課程的要素和特點出發(fā),以“探究影響感應電流方向的因素,總結楞次定律”為例,對探究影響感應電流方向的因素的學習指導單、教學設計單、微視頻及課件進行設計。
關鍵詞:感應電流;微課程;設計
“微課程”一般為5~8分鐘(最長不宜超過10分鐘),符合視覺駐留規(guī)律和中小學生的認知特點[1]。學習者可以根據(jù)自己的需要在合適的時間進行學習,教師也可將其用作課堂輔助教學資源。“楞次定律”是高中物理學習中的一個重要知識點,2017版新課標對這一內(nèi)容的要求是:探究影響感應電流方向的因素,理解楞次定律[2]。為了符合微課程的特點,可將“楞次定律”這一教學內(nèi)容分成三個微課程單元,分別為“探究影響感應電流方向的因素,總結楞次定律”“楞次定律的應用”“右手定則”。本文以“探究影響感應電流方向的因素”為例,開展微課程設計。
1 微課程的要素
微課程主要分為兩個模塊,其要素及相互關系如圖1所示[3]。模塊1屬于教師方面,主要包括教學設計單及課件。模塊2屬于學習者方面,主要包括學習指導單、微視頻、測試題以及輔助資源等。
2 探究影響感應電流方向的因素的學習指導單
學習指導單的設計重點要從知識結構,學習方法、學習任務等方面考慮。從知識結構方面看,“探究影響感應電流方向的因素”是“楞次定律”主題單元中起承上啟下的作用的單元。因此在學習方法上可讓學習者先觀看教師錄制的“演示楞次環(huán)實驗”微視頻,并回答相關問題。學習任務是學生在通過觀看微視頻,了解楞次環(huán)的結構;根據(jù)磁鐵“同性相斥,異性相吸”的性質(zhì)判斷感應電流的磁場方向;根據(jù)感應電流的磁場方向,運用右手螺旋定則去判斷感應電流的方向,總結楞次定律。
3 探究影響感應電流方向的因素的教學設計單
微課程的教學設計要保證在盡量簡短的時間內(nèi),將知識點講授得完整、清晰、易于理解;同時也要盡量體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念和技術,引發(fā)學生積極深入思考;同時,還要有較強的吸引力,能將學生的注意力和興趣點調(diào)動起來,讓學生可持續(xù)地主動學習[4]。整個設計應該包括教材及學生分析、教學目標、教學重難點、教學過程等等。
以“探究影響感應電流方向的因素”為例:
教材及學生分析:“探究影響感應電流方向的因素”是人教版選修3-2第四章第三節(jié)“楞次定律”的一部分內(nèi)容,學習者為高中二年級學生,對于感應電流的產(chǎn)生條件以及運用右手螺旋定則判斷感應電流的方向具有一定的基礎。此外,處于該階段的學生已具有進行科學實驗的基本能力,可以自主地進行探究實驗。
教學目標:利用楞次環(huán)實驗,探究感應電流的方向與磁通量變化的關系,分析總結得出楞次定律。
教學重難點:通過楞次環(huán)實驗,總結并理解楞次定律。
教學過程主要包括復習引入新課、展示楞次環(huán)、進行實驗、分析實驗記錄表,總結楞次定律、應用新知等。
活動一:復習引入新課
為了幫助學生回憶感應電流的條件,制作微視頻1。展示磁鐵插入線圈,觀察電流計的表針變化。(在閉合回路中,當磁通量發(fā)生改變時會產(chǎn)生感應電流。)
提出問題:
(1)為什么不同情況下,電流計表針偏轉變化是不同的?(學生思考回答是因為感應電流的方向不同。)
(2)閉合回路中磁通量發(fā)生變化與產(chǎn)生感應電流的方向有什么關系?
活動二:展示楞次環(huán)
為了幫助同學認識楞次環(huán)的結構,制作微視頻2。展示楞次環(huán),知道楞次環(huán)是由兩個鋁環(huán)組成,一個閉合,一個不閉合,橫梁可以繞支點轉動。
活動三:進行實驗
為了幫助同學清楚觀看實驗過程及現(xiàn)象,制作微視頻3。主要內(nèi)容為演示楞次環(huán)實驗,如圖2、3所示,用磁鐵N極進行實驗,之后換成S極重復圖2、圖3。記錄數(shù)據(jù),完成下表。
活動四:分析實驗記錄表,總結楞次定律
為了幫助學生分析實驗記錄表,總結出楞次定律,制作微視頻4。學生知道,N極靠近A環(huán)時,通過閉合鋁環(huán)的磁通量增加,A環(huán)遠離磁極;N極離開A環(huán)時,通過閉合鋁環(huán)的磁通量減少,A環(huán)會追隨磁極。同理,將N極換成S極,與之前觀察到的現(xiàn)象一致。但是將A環(huán)換成非閉合B環(huán)時,并無現(xiàn)象發(fā)生。
觀察磁極與鐵環(huán)相對運動的實驗現(xiàn)象,得出“來拒去留”。根據(jù)磁鐵“同性相斥,異性相吸”,當閉合回路中磁通量增加,鋁環(huán)會“阻礙”磁通量的增加,兩個磁場的方向是相反;磁通量減少時,鋁環(huán)會“阻礙”磁通量的減少,兩個磁場的方向是相同的,總結得出“增反減同”。
利用右手螺旋定則,判斷感應電流的方向,補充完成上表。
根據(jù)表格總結楞次定律。感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
活動五:應用新知
為了加深學生對楞次定律的理解,制作微視頻5。完成練習,如圖4所示,當線框向右移動時,判斷線圈中感應電流的方向。
設計意圖:運用楞次環(huán)實驗來代替書本上的四組螺線管實驗,可以讓學生仔細觀察實驗現(xiàn)象,理清其中的思路,總結出有關規(guī)律,減輕學生的負擔,并且實驗易做易觀察,學生比較容易接受。
4 探究影響感應電流方向的因素的微視頻設計
微視頻1:展示磁鐵插入線圈,觀察電流計的表針變化。
微視頻2:觀察楞次環(huán)結構。
微視頻3:磁鐵靠近或遠離閉合鋁環(huán)及非閉合鋁環(huán)的實驗演示。
微視頻4:總結楞次定律。
微視頻5:應用新知。
5 探究影響感應電流方向的因素的課件設計
微課程課件的制作一般采用的軟件為Powerpoint。根據(jù)教學設計單內(nèi)容,搜集有關素材,分為片頭、主體和片尾三部分。片頭為課程介紹;主體部分如圖5所示,主要包括五部分內(nèi)容,在每部分標題上設置超鏈接,學習者根據(jù)需要點擊相關標題,即可跳轉到相關頁面,進行知識的學習,學習完成后,可以返回主頁面,繼續(xù)選擇學習,對于需要全部學習的學生,直接直接點擊下一頁就可以。片尾通過文字結合圖片的形式呈現(xiàn)楞次發(fā)現(xiàn)楞次定律的過程,結合物理學史,激發(fā)學生學習興趣。
6 結語
本節(jié)微課程的設計是采用“楞次環(huán)實驗”來代替“四組螺線管實驗”,使整個教學思路簡單起來,學生可以理清磁通量的變化、感應電流的磁場及感應電流的方向三者之間的關系,理解“阻礙”的含義。學生可將微課程作為課前學習資源、課中補充資料或課后復習資料,使用方式靈活,而教師也可以適當引入微課程來輔助教學,從而能夠提高課堂教學的效率。
參考文獻:
[1]胡鐵生.“微課”:區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].電化教育研究,2011(10):63-67.
[2]焦寶聰,蘇古杉,陳楠.微課程設計的三重屬性和六大要素[J].現(xiàn)代遠程教育研究,2015,6:89-95.
[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(2017年版)[S].北京:人民教育出版,2018.
[4]馬秀芳.高校微課的設計與應用[J].中國教育網(wǎng)絡,2013,(10):26-27.