“安培力探究實驗”的教學設計

新課程標準指出：“高中階段的物理課程要給學生提供必要的科學探究機會，讓學生通過自己的思維、動手、查閱文獻等，體驗探究過程的曲折和樂趣，發展科學探究的能力，增強對科學探究的理解。高中階段尤其要注重科學探究的質量”。但是由于受傳統教學觀以及相對滯后的教學評價機制的影響，許多教師在教學中往往以自己的思維代替學生的思維過程，以自己的講解代替學生的主體活動，以學生掌握知識的多少作為教學優劣的最終衡量標準。

怎樣通過課堂教學活動使學生形成獨立思考、自主學習的能力；具有科學精神、形成科學態度、學會科學方法；發展創新精神和實踐能力、逐步形成適應社會需要的能夠進行終身學習的能力。在課堂教學中增加探究實驗的活動，并讓學生積極參與是培養學生能力的一種有效方式。就人教版高中物理《安培力》的教學內容，筆者嘗試進行了如下教學設計。

1 設計思想

由教師創設問題情境，提供相關的實驗器材，讓學生自己擬定實驗方案、實驗步驟，在課堂上通過學生自己的實驗、觀察、分析、討論、總結等一系列活動，發現物理現象、探索物理規律。問題是整堂課教學的主線，學生是探究活動的主體，教師起著組織者、參與者和指導者的作用。

通過“問題→猜想→設計實驗方案→動手實驗探究→分享實驗成果”的科學探究方法，以對問題的探究和解決來激發學生的求知欲、創造欲和主體意識。這種教學方式可以極大地激發學生學習的積極性、主動性，培養學生的科學探究能力。

2 教學過程

師：創設問題——磁場對電流作用力的大小與哪些因素有關？

生：提出猜想——磁場的強弱（B）、電流強度的大小（I）、通電導線的長度（L）、磁場的方向和電流的方向之間的關系（θ）等。

師：創設問題——（1）若我們要用實驗定性研究安培力（F）由哪些物理量決定，需要哪些實驗器材？

（2）請同學們思考后大膽提出你自己設計的實驗方案。

（3）當多個量都要對安培力（F）產生影響時，該怎樣才能知道是哪一個物理量引起F發生變化的呢？（控制變量法）

生： 提出多種實驗設計方案。

師生：對各種實驗方案進行論證，從中選取具有代表性和較合理且可操作性強的方案。（如圖1所示）

生：實驗探究→按實驗方案進行實驗，發現問題，并設法在實驗中解決。

（1）磁場B對安培力F的影響：

電流強度I和導體長度L保持不變

小磁體（B弱）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）大磁體（B強）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）

比較兩次偏角θ的大小后得出結論：

偏角θ小……F小（B弱）偏角θ大……F大（B強）

（2）電流強度I對安培力F的影響： 

磁體B和導體長度L保持不變

單個電池作電源（I小）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）四個電池作電源（I大）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）

比較兩次懸線偏角θ的大小后得出結論：

偏角θ小……F小（I小）偏角θ大……F大（I大）

（3）通電導體長度L對安培力F的影響：

磁體B和電流強度I保持不變：

在原導體兩端之間另取兩點接入電源以保證導體質量不變（L小）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）仍將導體兩端接入電源（L大）：觀察懸線偏角θ的大小（記錄）

比較兩次偏角θ的大小后得出結論

偏角θ小……F小（L小）偏角θ大……F大（L大）

（4）磁場B和電流I之間的方向對安培力F的影響：

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

得出結論實驗結論：通電直導線在磁場中，當導線方向與磁場方向垂直時，電流所受到的安培力最大；當導線方向與磁場方向一致時，電流所受到的安培力最小，為零；當導線方向與磁場方向斜交時，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：

對探究結果、方法進行總結對學生積極主動的設問、思維、動腦、動手的熱情給予充分的肯定

3 教學反思

在課堂上，學生的討論非常活躍，在分析討論過程中，教師及時對學生進行鼓勵，整堂課問題是教學的主線，學生的研究活動是主體，教師起著組織者、參與者和指導者的作用。通過“問題→猜想→設計實驗方案→動手實驗探索→分享實驗成果”這一類科學探究方法，由師生共同創設問題情境，提供相關的實驗器材，讓學生自己擬定實驗方案、實驗步驟，在課堂時間內通過學生自己的實驗、觀察、分析、討論、總結等一系列探究活動，發現物理現象、探索物理規律。教師不宜給出具體步驟和方法，而應鼓勵學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，以問題的研究和解決來激發學生的求知欲、創造欲和主題意識。采用這種探究式教學可最大限度地調動學生學習的積極性、主動性，培養學生的創造能力。

探究式教學對教師提出了更高的要求，教師必須對所研究的問題有透徹、深入的了解；要有敏銳的洞察力，要善于從學生的思維痕跡中點撥出科學推理的途徑；要從學生不太成熟的想法中找到真理的雛形。我們不應擔心在教學中課堂是否顯得散亂，不要拘泥于教學進度任務的限制，而應真正將學生置于探索知識的主體地位上。課堂教學為師生開展科學探究活動提供了廣闊的空間，教材內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驗或學生分組實驗由驗證性實驗轉化成探究性實驗；或盡量設置開放題材進行教學，題材內容以及所涉及的物理情境、物理過程，應當是學生比較熟悉的；問題應對學生具有較強的刺激因素；解決問題的方法應具有較高的方法論價值。能使學生通過對問題的討論解決，體會到物理探索的樂趣。問題的解答方法、途徑要具有多樣性，問題本身具有延伸性和推廣的可能。

總之，在當前的課改形勢下，我們應徹底摒棄傳統的“重知識、輕過程”的教學觀念，強調學生親身參與探究活動，重在體驗參與的過程。以學生為主體，發揮學生群體的互補性，使學生在相互研討、爭論的環境中批評性的思考與接受，加強交流和與他人合作與分享的能力。我通過教學實踐體會到，將探究實驗活動引入課堂教學對培養學生的問題意識、研究意識、合作意識、創新意識都具有積極的促進作用。

參考文獻：

［1］普通高中物理課程標準.中華人民共和國教育部制定.2003年

［2］廖伯琴.《物理探究式教學設計與案例分析》.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、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。