王宇辰

(深圳市龍崗區(qū)華中師范大學(xué)龍崗附屬中學(xué) 廣東 深圳 518100)

1 問題的提出

教材是教學(xué)內(nèi)容和課程內(nèi)容的中介，是學(xué)生獲取知識的主要來源，是教師教學(xué)的主要依據(jù)[1].普通高中新課程改革以核心素養(yǎng)為切入點(diǎn)，為了培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)中需要憑借教材而不依賴教材、運(yùn)用教材而不拘泥教材，教師要將傳統(tǒng)的“教教材”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝媒滩慕獭?

本文以人教版選擇性必修第二冊第三章第1節(jié)中交變電流的變化規(guī)律探究教學(xué)為例，以學(xué)習(xí)者視角運(yùn)用教材，分析教材設(shè)計(jì)思路，設(shè)置鏈?zhǔn)絾栴}，從發(fā)電機(jī)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動角度進(jìn)行理論探究，得出發(fā)電機(jī)電動勢的變化規(guī)律；以審視者視角打破教材局限，回歸物理規(guī)律本源，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律，結(jié)合高中數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)知識，推導(dǎo)發(fā)電機(jī)電動勢的變化規(guī)律，探究過程中不僅有效地融入數(shù)學(xué)思想，而且培養(yǎng)了學(xué)生推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維.

2 以學(xué)習(xí)者視角運(yùn)用教材

2.1 教材分析[2]

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》要求：“能用公式和圖像描述正弦交變電流.”[3]教材注重培養(yǎng)學(xué)生的模型分析和推理能力，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律，從發(fā)電機(jī)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動角度，推理得出矩形線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流(即交變電流)的表達(dá)式.這個(gè)推理過程有一定難度，教材通過“問題”“思考與討論”等欄目，并結(jié)合相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)探究交變電流的變化規(guī)律，從定性感知過渡到定量計(jì)算，使學(xué)生建立正弦式交變電流的模型.

教材將線圈的結(jié)構(gòu)簡化為便于處理的模型，包括把磁極之間的磁場近似為勻強(qiáng)磁場，把n匝線圈等效為1匝線圈，并在具體情境中運(yùn)用右手定則判定感應(yīng)電流的方向，運(yùn)用導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式E=Blvsinθ(適用條件是v與l垂直，其中θ是B和v的夾角)分析推理得出感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值和最大值的表達(dá)式，再根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推理得出電流和電壓瞬時(shí)值與最大值的表達(dá)式.

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

交變電流的變化規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)如表1所示.

表1 交表電流的變化規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)

2.3 教材應(yīng)用與反思

根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，深入分析教材內(nèi)容，按一定的順序設(shè)計(jì)貼近學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”的鏈?zhǔn)竭f進(jìn)問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和積極建構(gòu)的能力.鏈?zhǔn)竭f進(jìn)問題將較為復(fù)雜的推理過程進(jìn)行分解，促使學(xué)生思維能力提升，推動學(xué)生理論分析能力進(jìn)階.教師在運(yùn)用教材的過程中，需要充分發(fā)揮教育智慧，靈活地將學(xué)術(shù)結(jié)論生動地展示在學(xué)生面前，促進(jìn)學(xué)生在理論探究中逐步形成科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的.但遺憾的是，教材局限于研究矩形線圈，發(fā)電機(jī)線圈若為不規(guī)則的形狀，那么從教材方法的角度分析將非常復(fù)雜.

3 以審視者視角打破局限

3.1 回歸本源理解物理規(guī)律 創(chuàng)新方法打破教材局限

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在變化、運(yùn)動過程中出現(xiàn)的效應(yīng)，教材從發(fā)電機(jī)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動的角度推理得出交變電流的變化規(guī)律，而導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動只是電磁感應(yīng)的一種情況，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.從法拉第電磁感應(yīng)定律的本源出發(fā)，結(jié)合導(dǎo)數(shù)的內(nèi)涵和思想理解磁通量的變化率這一物理概念，可以快速推導(dǎo)出交變電流的變化規(guī)律，而且這一方法打破了教材的局限，成功解決了發(fā)電機(jī)線圈形狀不規(guī)則情況下交變電流的變化規(guī)律.

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)線圈形狀不規(guī)則情況下交變電流的變化規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)如表2所示.

表2 發(fā)電機(jī)線圈不規(guī)則情況下交變電流的變化規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語

教學(xué)思維和自然界中的物體一樣也具有“慣性”，教師依據(jù)教材內(nèi)容和多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而形成的思維框架往往會限制教學(xué)中創(chuàng)新方法的應(yīng)用.愛因斯坦說過：“提出一個(gè)問題，往往比解決一個(gè)問題更重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創(chuàng)造力和想象力.”[4]教學(xué)是對話、交流與知識建構(gòu)的過程，需要基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出創(chuàng)造性見解，回歸物理規(guī)律本源，打破教材局限和“慣性思維”，才能實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的[5].