基于“培養(yǎng)學生科學思維”的教學設(shè)計

周冬林

【摘要】隨著新課改的深化與推進，核心素養(yǎng)教育這一優(yōu)質(zhì)教學理念逐漸深入人心。“科學思維”作為物理學科核心素養(yǎng)的四個方面之一，是從物理學視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式，高中生正處于科學思維形成的黃金時期，基于此，本文以“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”為案例，進行課堂實踐剖析，培養(yǎng)學生科學思維。

【關(guān)鍵詞】課程改革、科學思維、感應(yīng)電流、產(chǎn)生條件

【教材分析】《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》是高中物理必修第三冊第十三章第3節(jié)的內(nèi)容，是電磁學的核心內(nèi)容之一，在整個高中物理中占有相當重要的地位。本節(jié)內(nèi)容揭示了磁與電之間的聯(lián)系，通過探究實驗的方法歸納出了“磁生電”的規(guī)律，在教材中起到了承前啟后的作用，是學生今后學習法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律和交變電流產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

【學情分析】學生在初中時學過電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對磁生電有了初步的了解，但是又不夠全面。

【教學目標】1.知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，什么是磁通量，培養(yǎng)學生模型構(gòu)建、創(chuàng)新能力。

2.學會設(shè)計實驗探究方案，記錄實驗現(xiàn)象并對其作出分析概括，培養(yǎng)學生質(zhì)疑創(chuàng)新科學推理的能力。

3.通過探究活動得到感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，培養(yǎng)學生科學論證的核心素養(yǎng)。

【教學重點】1.學生實驗探究的過程;2.對產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的歸納總結(jié)。

【教學難點】1.教師對學生探究式學習的操控;2.學生對實驗現(xiàn)象的分析總結(jié)──磁通量的變化。

【實驗器材準備】靈敏電流表，條形磁鐵，大小螺線管各一個，電源，滑動變阻器，導線若干

【教學方法】講授法、問題探究法、實驗探究法、對比法、討論分析法。

【教學模式】啟發(fā)性合作探究模式

【教學過程】

1.新課導入

1.1史料介紹：演示奧斯特實驗。

提出問題：既然電能“生”磁，那么反過來磁能否“生”電呢？

【設(shè)計意圖】利用逆向思維法啟發(fā)學生思考問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

提示：介紹法拉第“磁生電”的思想，及法拉第十年的不懈努力，終于發(fā)現(xiàn)“磁生電”的規(guī)律。

【設(shè)計意圖】讓學生了解物理學中的“對稱”思想，感受法拉第持之以恒的科學探索精神。

1.2回憶舊知：初中實驗，演示閉合電路部分導線切割磁感線產(chǎn)生電流。

復習：（1）什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

（2）初中時，所學到的感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。

提出問題：為何到了高中又要研究呢？是前面的知識有誤，還是另有玄機？

【設(shè)計意圖】使學生產(chǎn)生疑問，啟發(fā)學生通過科學探究與科學推理來回答這個問題。

2.探究過程

教師引入：今天我們就將通過實驗探索、科學推理、歸納概括的方法，來認識這一重要的現(xiàn)象，即通過你的雙手來制造感應(yīng)電流;通過分析綜合、推理論證來得到產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

2.1實驗器材的選擇

提出問題：（1）要想利用磁場來產(chǎn)生電流，需要準備哪些器材？

（2）能夠產(chǎn)生磁場的器材有哪些？

（3）用什么來檢驗是否產(chǎn)生了感應(yīng)電流？

【設(shè)計意圖】讓學生通過自己的分析來選擇實驗器材

2.2學生進行分組實驗與收集證據(jù)

學生根據(jù)需要選擇器材進行探究，并作好實驗記錄 。要求簡單記錄電路，并說明如何操作時會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

【設(shè)計意圖】引導學生一步步地找出是什么操作引起了感應(yīng)電流的產(chǎn)生。

2.3分析交流與論證

請小組代表展示自己小組的發(fā)現(xiàn)，（舉手發(fā)言）并嘗試總結(jié)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。

提示：學生可能會總結(jié)出：（1）不切割磁感線也有可能產(chǎn)生感應(yīng)電流;

（2）產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況有些線圈面積變化，有些是磁感應(yīng)強度變化。

【設(shè)計意圖】通過學生自己的探究，讓他們對初中學過的有關(guān)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件的描述產(chǎn)生質(zhì)疑，為創(chuàng)新提供可能。在教法上這里采用了先“破”的手法，為以下的再“立”奠定基石。

2.4分析綜合得出初步結(jié)論

學生動手作圖分析，展示優(yōu)秀作圖。教師一邊總結(jié)性地把圖重新畫在黑板上，方便同學們進行比對。用磁感線以及磁通量來具體描述這些特征，畫圖分析，找出共性，從而得出結(jié)論。

不管是切割還是不切割，都是利用磁場來產(chǎn)生感應(yīng)電流，它們之間必定存在著某種共性，下面我們就通過對比法來尋找它們的共性。

從1→2過程中，電流變大，通電螺線管的磁性變強，磁感線越密集。

提出問題：請大家仔細觀察，反復比對，這三種產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況有什么共性？

學生總結(jié)：穿過三個閉合導體回路中的磁感線條數(shù)都發(fā)生了變化。

【設(shè)計意圖】引導學生找出切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流與不切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流這兩種情況的共性，用它們的共性來描述感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，才是最全面的描述。

2.5評估得出最終結(jié)論

用實踐去檢驗結(jié)論的正確性，按照“穿過閉合導體回路中的磁感線條數(shù)發(fā)生變化”的標準去進行實驗操作，檢驗是否能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流。

教師總結(jié)：物理學中是用磁通量來表示穿過磁場中某個面的磁感線的條數(shù)的多少，也就是說，穿過閉合導體回路中的磁通量發(fā)生了變化時，就能產(chǎn)生了感應(yīng)電流。

【設(shè)計意圖】培養(yǎng)學生科學論證的科學思維能力。

3.教學總結(jié)與反思

本節(jié)課以學生所擁有的初中知識為出發(fā)點，通過學生的自主探究，發(fā)現(xiàn)初中時結(jié)論的片面，以此激勵學生去尋找更全面、更科學的表述。在教法上采用了“欲立先破”的方法。