“IEE互動生態教學模式”下高中物理單元教學設計在習題講評課中的應用
——以《電磁感應現象中焦耳熱的計算》為例

張先竹

(廣東省湛江市二中海東中學 524057)

2020年初，湛江市二中海東中學提出了“互動生態教學模式”(Interactive Ecological Education 簡稱IEE模式)，它是在海東中學第一個十年課程教學改革基礎上的優化與提升，從一開始的課堂變革，到課程體系的重組，再到理念內驅，最后創生了新的教學生態，它的主要內容包括單元教學設計、互動生態課堂、四修課程體系、全人教育理念.

在“IEE互動生態教學模式”下，習題講評課是在學生學習了一定的概念、規律、解題方法后進行的，習題講評課突出了學生主體性、教學過程程序性、習題設置階梯性，是為了更好地開展物理問題解決教學，將單元教學設計貫穿在習題講評課的課前、課中和課后，課前，通過自主學習和課堂前測，讓學生對所學知識逐漸系統化和條理化，達到鞏固、理解的目的；課中，突出學生學習的主體地位，依據《普通高中物理課程標準(2017年版 2020年修訂)》、新教材和新高考要求，通過設計情境化、活動化、任務化的學習活動，增強學生學習過程的體驗性、實踐性和整體性，深化活化對所學的概念和規律的理解，逐步領會分析、處理和解決物理問題的思路和方法；課后，這種課型尤其強調將物理知識與實際生產生活中的應用緊密聯系起來，提高學生的應用能力和動手能力，培養學生的創新意識.

教學設計流程：

教學內容分析?學習者分析?學習目標確定?學習重點和難點?學習評價設計?學習活動設計?教學反思與改進

現以《電磁感應現象中焦耳熱的計算》的單元教學設計為例，其具體應用如下：

1 課前學習診斷

課前，安排自主學習反饋和配套測試，掌握學生現有知識水平和預習情況，采用學生自行批改和小測試的評價方式.

問題清單

設置開放性問題，以學科大概念為線索，回顧本節習題課相關主要內容：

老師提問一：電磁感應現象中求熱量的方法有哪些？

老師提問二：若感應電流是恒定的，采用哪種方法求解？

老師提問三：若感應電流是變化的，又用哪種方法求解？

(學生七嘴八舌)

解析：電磁感應現象中熱量的求解方法有：1、感應電流是恒定的，用熱量定義式Q=I2Rt進行計算；2、感應電流是變化的，用能的轉化與守恒定律求解，可以用功能關系Q=W克服安培力，直接計算出克服安培力所做的功，或者用能量守恒定律進行計算；3、既能用公式Q=I2Rt求解，又能用能的轉化與守恒定律求解的，則可優先用能的轉化與守恒定律求解，在一些特定情況下，還有一些變通的方法求解電磁感應現象中熱量.

2 課中，問題反饋，互動研討，訓練鞏固

課上，每個環節學習活動的設計均安排互動環節(生生互動或師生互動)，教師呈現情境，提出富有挑戰性的驅動型問題及學習任務類型，對應學生活動，示范指導學生完成任務，聚焦學科思想方法，關注課堂生成，糾正思維錯誤，恰當運用評價方式(導學案、課堂觀察、師生訪談)與評價工具開展過程性評價，激發興趣，促進學習.

例題如圖1所示，足夠長的平行金屬導軌傾斜放置，寬度為0.5 m，傾角為37°，電阻可以忽略不計，其上端接一電阻為1 Ω的小燈泡.一導體棒MN垂直于導軌放置，質量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 Ω，兩端與導軌接觸良好，與導軌間的動摩擦因數為0.5.在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度為0.8 T.將導體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡穩定發光，小燈泡穩定發光后，導體棒還運動了2s到達底端，則此后導體棒MN的運動速度以及小燈泡穩定發光后到導體棒運動到裝置底端的過程中小燈泡的發熱量分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin37°=0.6)( ).

圖1

A．2.5 m/s 2 J B．5 m/s 2 J

C．5 m/s 18J D．2.5 m/s 18J

拓展若導體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡剛穩定發光過程中，下滑的位移為8m，求小燈泡在這一運動過程中產生的熱量？

2.1 師生活動設計

讓學生用3min時間思考，隨后教師組織學生進行研討和交流，開展分組合作學習.

將各小組按區域劃為四個大組，分別用以上幾種解法求解例題和拓展例題，討論時間為5min；討論結束后，通過抽簽方式隨機選出部分小組上臺展示，講解相應的方法；講解結束后，其他組的同學可以質疑提問，由講解組的同學負責解答，老師視情況進行追問、補充、總結，教師利用課堂觀察、課后問卷評價方式開展激勵性評價.

小組一例題講解，用公式Q=I2Rt求解

老師提問1：導體棒運動過程中受到哪些力的作用？

老師提問2：導體棒的運動情況是什么？

老師提問3：穩定的特點是什么？

老師提問4：公式Q=I2Rt的適用范圍？

學生回答1：受重力、安培力、支持力和摩擦力的作用；

學生回答2：穩定前，做加速度減小的加速運動；穩定后，做勻速直線運動；

學生回答3：做勻速直線運動，導體棒受到的合力為零；

學生回答4：適用于電流不變的情況.

學生代表展示解答過程：

學生代表講解解答過程：

小結1.解答物理題時，一般都要畫三個示意圖，分別是情境圖、受力示意圖和運動示意圖，個別情況還要畫能量轉化圖；2.受力情況決定運動情況，根據受力情況，判斷出運動模型；3.根據運動模型，選擇合適規律列方程求解.

小組二例題講解，用功能關系Q=W克服安培力，求出W克服安培力即可

老師提問1:功能關系的內容？

老師提問2:Q總與W克服安培力的關系？

老師提問3:W克服安培力有哪些計算方法？

老師提問4:這道題采用哪一種方法：

小結如果安培力是恒力，則W克服安培力可用公式W克服安培力=FScosα解答，過程更方便、簡潔.

小組三拓展講解，用動能定理求出W克服安培力

老師提問1：這一過程受到哪些力的作用？

老師提問2：這一過程中，哪些力是恒力，哪些力是變力？

老師提問3：這一過程中，導體棒做什么性質的運動？

老師提問4：這一過程中，求熱量能用公式Q=I2Rt和公式W克服安培力=FScosα進行計算嗎？

老師提問5：用動能定理或能量守恒定律解決問題的一般解題步驟是什么？

小結確定研究過程是解題的最關鍵的一步，確定好過程后，在列方程時，所有物理量必須與所選過程要對應，避免出現張冠李戴的情況.

小組四拓展講解，用能量守恒定律求出Q燈

老師提問1：這一過程中，哪些能量增加？哪些能量減少？

老師提問2：此題中，能量增加量怎么表示？能量減少量怎么表示？

老師提問3：由于滑動摩擦力做功引起的熱量增加量，用功能關系原理，如何表示？

小結用能量守恒定律解題時，一定要知道能量是如何轉化的，哪些能量增加，增加多少，哪些能量減少，減少多少，都必須弄清楚；用能量守恒定律解題，一定要與功能關系同時使用，否則列不出具體的方程.

2.2 歸納總結，升華新知

【師生總結】1.在電磁感應現象中，用動能定理或能量守恒定律解題的一般步驟

(1)確定研究對象(導體棒或回路).

(2)確定研究過程，弄清電磁感應過程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互轉化.

(3)根據公式Q=I2Rt、功能關系或能量守恒定律列方程，且解方程.

2.畫好三個圖，分別為情境圖、受力示意圖和運動示意圖；

3.所有物理公式、定理、定律，在使用前，必須要弄清楚各自的適用范圍；

4.具體列物理方程時，一定要牢記物理公式、定理、定律的對應性.

【當堂訓練】選取教學設計中的習題進行補充.

3 課后，根據學情，精準化分層次設計課后習題，精細化剖析有關熱量的變式訓練

通過完成課后習題，提高學生在實際生活中遷移應用學科知識和問題解決的思路方法來解決問題的能力.