“安培力探究實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)設(shè)計(jì)

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“高中階段的物理課程要給學(xué)生提供必要的科學(xué)探究機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)自己的思維、動(dòng)手、查閱文獻(xiàn)等，體驗(yàn)探究過(guò)程的曲折和樂(lè)趣，發(fā)展科學(xué)探究的能力，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)探究的理解。高中階段尤其要注重科學(xué)探究的質(zhì)量”。但是由于受傳統(tǒng)教學(xué)觀以及相對(duì)滯后的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制的影響，許多教師在教學(xué)中往往以自己的思維代替學(xué)生的思維過(guò)程，以自己的講解代替學(xué)生的主體活動(dòng)，以學(xué)生掌握知識(shí)的多少作為教學(xué)優(yōu)劣的最終衡量標(biāo)準(zhǔn)。

怎樣通過(guò)課堂教學(xué)活動(dòng)使學(xué)生形成獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)的能力；具有科學(xué)精神、形成科學(xué)態(tài)度、學(xué)會(huì)科學(xué)方法；發(fā)展創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、逐步形成適應(yīng)社會(huì)需要的能夠進(jìn)行終身學(xué)習(xí)的能力。在課堂教學(xué)中增加探究實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)，并讓學(xué)生積極參與是培養(yǎng)學(xué)生能力的一種有效方式。就人教版高中物理《安培力》的教學(xué)內(nèi)容，筆者嘗試進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)思想

由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生自己擬定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，在課堂上通過(guò)學(xué)生自己的實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、討論、總結(jié)等一系列活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、探索物理規(guī)律。問(wèn)題是整堂課教學(xué)的主線，學(xué)生是探究活動(dòng)的主體，教師起著組織者、參與者和指導(dǎo)者的作用。

通過(guò)“問(wèn)題→猜想→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究→分享實(shí)驗(yàn)成果”的科學(xué)探究方法，以對(duì)問(wèn)題的探究和解決來(lái)激發(fā)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造欲和主體意識(shí)。這種教學(xué)方式可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2 教學(xué)過(guò)程

師：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題——磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的大小與哪些因素有關(guān)？

生：提出猜想——磁場(chǎng)的強(qiáng)弱（B）、電流強(qiáng)度的大小（I）、通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度（L）、磁場(chǎng)的方向和電流的方向之間的關(guān)系（θ）等。

師：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題——（1）若我們要用實(shí)驗(yàn)定性研究安培力（F）由哪些物理量決定，需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？

（2）請(qǐng)同學(xué)們思考后大膽提出你自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。

（3）當(dāng)多個(gè)量都要對(duì)安培力（F）產(chǎn)生影響時(shí)，該怎樣才能知道是哪一個(gè)物理量引起F發(fā)生變化的呢？（控制變量法）

生： 提出多種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

師生：對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行論證，從中選取具有代表性和較合理且可操作性強(qiáng)的方案。（如圖1所示）

生：實(shí)驗(yàn)探究→按實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并設(shè)法在實(shí)驗(yàn)中解決。

（1）磁場(chǎng)B對(duì)安培力F的影響：

電流強(qiáng)度I和導(dǎo)體長(zhǎng)度L保持不變

小磁體（B弱）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆おご蟠朋w（B強(qiáng)）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠?/p>

比較兩次偏角θ的大小后得出結(jié)論：

偏角θ小……F小（B弱）偏角θ大……F大（B強(qiáng)）

（2）電流強(qiáng)度I對(duì)安培力F的影響： 

磁體B和導(dǎo)體長(zhǎng)度L保持不變

單個(gè)電池作電源（I小）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆おに膫€(gè)電池作電源（I大）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆?/p>

比較兩次懸線偏角θ的大小后得出結(jié)論：

偏角θ小……F小（I?。┆おて铅却蟆璅大（I大）

（3）通電導(dǎo)體長(zhǎng)度L對(duì)安培力F的影響：

磁體B和電流強(qiáng)度I保持不變：

在原導(dǎo)體兩端之間另取兩點(diǎn)接入電源以保證導(dǎo)體質(zhì)量不變（L小）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆おと詫?dǎo)體兩端接入電源（L大）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆?/p>

比較兩次偏角θ的大小后得出結(jié)論

偏角θ小……F?。↙?。┆おて铅却蟆璅大（L大）

（4）磁場(chǎng)B和電流I之間的方向?qū)Π才嗔的影響：

保持磁體B、電流強(qiáng)度I的大小和導(dǎo)體的長(zhǎng)度L不變，改變導(dǎo)體方向與磁場(chǎng)B方向的夾角，觀察懸線偏角θ大小的變化情況。（圖2）

得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流所受到的安培力最大；當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí)，電流所受到的安培力最小，為零；當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，電流所受到的安培力介于最大值和最小值之間。

師生交流總結(jié)：

對(duì)探究結(jié)果、方法進(jìn)行總結(jié)對(duì)學(xué)生積極主動(dòng)的設(shè)問(wèn)、思維、動(dòng)腦、動(dòng)手的熱情給予充分的肯定

3 教學(xué)反思

在課堂上，學(xué)生的討論非常活躍，在分析討論過(guò)程中，教師及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)，整堂課問(wèn)題是教學(xué)的主線，學(xué)生的研究活動(dòng)是主體，教師起著組織者、參與者和指導(dǎo)者的作用。通過(guò)“問(wèn)題→猜想→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探索→分享實(shí)驗(yàn)成果”這一類科學(xué)探究方法，由師生共同創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生自己擬定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，在課堂時(shí)間內(nèi)通過(guò)學(xué)生自己的實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、討論、總結(jié)等一系列探究活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、探索物理規(guī)律。教師不宜給出具體步驟和方法，而應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽采用不同方法，提出不同見解，在彼此思維的碰撞中捕捉智慧的火花，以問(wèn)題的研究和解決來(lái)激發(fā)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造欲和主題意識(shí)。采用這種探究式教學(xué)可最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

探究式教學(xué)對(duì)教師提出了更高的要求，教師必須對(duì)所研究的問(wèn)題有透徹、深入的了解；要有敏銳的洞察力，要善于從學(xué)生的思維痕跡中點(diǎn)撥出科學(xué)推理的途徑；要從學(xué)生不太成熟的想法中找到真理的雛形。我們不應(yīng)擔(dān)心在教學(xué)中課堂是否顯得散亂，不要拘泥于教學(xué)進(jìn)度任務(wù)的限制，而應(yīng)真正將學(xué)生置于探索知識(shí)的主體地位上。課堂教學(xué)為師生開展科學(xué)探究活動(dòng)提供了廣闊的空間，教材內(nèi)容給我們提供了豐富的探究課題。我們可以把教材上的一些演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生分組實(shí)驗(yàn)由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成探究性實(shí)驗(yàn)；或盡量設(shè)置開放題材進(jìn)行教學(xué)，題材內(nèi)容以及所涉及的物理情境、物理過(guò)程，應(yīng)當(dāng)是學(xué)生比較熟悉的；問(wèn)題應(yīng)對(duì)學(xué)生具有較強(qiáng)的刺激因素；解決問(wèn)題的方法應(yīng)具有較高的方法論價(jià)值。能使學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的討論解決，體會(huì)到物理探索的樂(lè)趣。問(wèn)題的解答方法、途徑要具有多樣性，問(wèn)題本身具有延伸性和推廣的可能。

總之，在當(dāng)前的課改形勢(shì)下，我們應(yīng)徹底摒棄傳統(tǒng)的“重知識(shí)、輕過(guò)程”的教學(xué)觀念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生親身參與探究活動(dòng)，重在體驗(yàn)參與的過(guò)程。以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生群體的互補(bǔ)性，使學(xué)生在相互研討、爭(zhēng)論的環(huán)境中批評(píng)性的思考與接受，加強(qiáng)交流和與他人合作與分享的能力。我通過(guò)教學(xué)實(shí)踐體會(huì)到，將探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)引入課堂教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)、研究意識(shí)、合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)都具有積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)教育部制定.2003年

［2］廖伯琴.《物理探究式教學(xué)設(shè)計(jì)與案例分析》.北京：高等教育出版社，2003年

(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。