大概念理論下高中物理教學探索

【摘要】基于大概念的高中物理教學強化各個概念之間的聯系，有利于提升學生對物理知識體系的認知.本文以“電場”大概念教學為例，以綜合篩選、單元實施、增值評價、前后聯系為路徑，探討大概念教學在高中物理教學中的具體實施，以幫助學生抓住概念問題的本質，提升學生對物理知識體系的認知.

【關鍵詞】大概念；電場；高中物理

大概念是學科中最為精華、最有價值的內容，具有包容性、本質性和抽象性三個特點.在高中物理教學中，教師可以通過實施大概念教學，幫助學生深入理解學科知識的本質和體系，提升學生的認知水平和思維能力.本文以“電磁學”大概念教學為例，教師可以通過探究式學習、情境式學習和跨學科學習等方式，引導學生探究電場的本質和應用，從而提高學生對電場概念的理解和應用能力.同時，教師還可以將電場與其他學科的知識相結合，幫助學生全面地理解和應用知識.通過大概念的教學方式，學生可以更好地掌握物理學的核心概念和原理，提高其解決實際問題的能力，培養其科學素養和創新能力[1].

1大概念在電磁學教學中的應用

1.1導電性

導電性是指物質具有傳導電流的能力，即物質內部自由電子或離子在電場作用下，定向移動形成電流的現象.導電性是物質的一種物理性質，通常用電阻來表示.物質導電性的強弱，取決于其內部自由電子或離子的濃度、能量狀態以及晶格結構等.導電性對于很多領域都有著重要的作用，例如電子、電力、通訊、冶金、化工、醫藥等.在電子領域中，導電性是判斷材料性能的重要指標之一.金屬的導電性能較好，而絕緣體的導電性能較差.導電性還可以用于研究物質的化學反應和物理變化，如金屬氧化、半導體器件等.

1.2電場

電場是一種特殊的物質，存在于電荷和變化磁場的周圍空間中.在自然界中普遍存在著各種電場，它們分布于一切物體之中，如空氣、水、土壤、巖石、礦物等.這一物質與一般物質有所區別，雖然它并非由分子、原子組成，但它確實是一種客觀存在的特殊物質，擁有通常物質所具備的力量和能量等客觀特性.

1.3磁場

磁場（Magnetic field）是一個物理概念，是指傳遞實物間磁力作用的場.磁場是由處于運動狀態的微小粒子組成的，在當前的環境條件下是無法觀察和觸摸到的.磁場表現出粒子輻射的特性.它不僅影響物質的結構和性質，還改變了它們之間的作用力.在磁體的周圍有一個磁場存在，這使得磁體之間的互動主要是通過磁場來實現的，因此兩個磁體無需在物理層面上直接接觸就能相互產生影響.因此，磁場可以說是一種場.產生磁場的真正場源是由移動的電子或質子產生的.當導體上有了一定數量的帶電微粒時，會對導體施加一種恒定大小和方向不變的電磁力，這種力使導體沿某一直線往復運動而形成一種磁勢.例如，電流產生的磁場實際上是由在導線中移動的電子產生的磁場[2].

1.4交流電路

交流電路的定義是，電源的電動勢會隨著時間呈現出周期性的波動，這導致電路內的電壓和電流也會隨時間產生周期性的改變.交流電路可分為簡單交流電路和復雜交流電路兩種形式.由于交流電路具有很多優點，因此被廣泛地用于生產和生活之中.交流電能夠高效地傳遞電能.由于其能量轉換是由交流過程產生的，所以被廣泛應用于生產和生活之中.然而，在實際應用中，還存在其他波形的使用，如三角波和正方形波[3].

2大概念在電磁學教學中的應用方法

2.1明確教學目標

電磁感應的教學目標主要包括以下幾個方面：

（1）知識目標：學生需要理解電磁感應的基本概念，包括法拉第電磁感應定律、楞次定律、右手定則等.同時，學生也需要了解電磁感應的應用，如發電機、變壓器、電動機等.

（2）能力目標：學生應通過實驗設計和操作，培養實驗能力；通過觀察、分析和歸納實驗現象，培養分析和歸納能力；通過小組討論和交流，培養溝通和交流能力.

（3）情感、態度和價值觀目標：激發學生對科學的興趣和好奇心；培養實事求是的科學態度；讓學生感受科學技術對社會發展的作用.

在教學過程中，教師可以通過激活學生的前知、教學策略的運用、學生活動的設計等環節，實現這些教學目標.同時，教師還需要及時為學生提供反饋，以便學生更好地理解和掌握知識[1].

2.2探究式學習

教師可以通過探究式學習的方式，引導學生通過實驗和探究深入理解電磁學的核心概念和原理，促使學生主動學習電磁學的知識和技能，提高學生對電磁學的興趣和加深對其的理解，培養學生的科學探究能力和創新思維能力.

例如教師可以基于人教版高中物理教材中的電磁感應實驗、電動機實驗、變壓器實驗和電路設計實驗等展開實驗探究教學.如在電磁感應實驗探究教學中，其步驟可以包括：

（1）準備實驗器材：一個線圈、一塊磁鐵、一個鐵釘、一個電池、一個燈泡、一段導線和若干個開關.

（2）將磁鐵插入鐵釘中，制成一個簡易的電磁鐵.

（3）將導線繞成線圈，固定在電池上，制成一個簡易的電動機.

（4）將線圈放置在電磁鐵的兩端，將電磁鐵固定在桌子上.

（5）將開關打開，觀察燈泡的變化.當開關關閉時，燈泡不亮；當開關打開時，燈泡亮起來.

（6）移動磁鐵，觀察燈泡的變化.當磁鐵向線圈靠近時，燈泡亮起來；當磁鐵遠離線圈時，燈泡不亮.

（7）分析實驗結果，了解電磁感應現象的原理和應用.當磁通量發生變化時，會在導體中產生感應電動勢，從而產生感應電流.這就是電磁感應現象的基本原理.

通過實驗探究教學，學生可以深入理解電磁感應現象的原理和應用，同時提高自己的科學探究能力和創新思維能力.

2.3情境式學習

教師可以通過情境式學習的方式，將電磁學的知識與實際生活聯系起來，讓學生在真實的情境中學習和應用知識.例如，通過讓學生設計一個簡單的無線電設備來探究電磁波的傳播和接收，從而加深對電磁波的理解[2].

例如在人教版高中物理教材中，有許多與電磁學相關的情境式學習內容.

（1）靜電感應情境：通過模擬靜電感應現象，讓學生親身體驗靜電感應的感受，了解靜電感應的原理和應用.

（2）磁場對通電導線的作用力情境：通過觀察磁場對通電導線的作用力，讓學生了解磁場對通電導線的力的作用原理和計算方法.

（3）電磁波傳播情境：通過模擬電磁波的傳播過程，讓學生了解電磁波的傳播原理和傳播方式，了解電磁波的應用和危害.

（4）電磁場與生態環境的相互作用情境：通過了解電磁場與生態環境的相互作用，讓學生了解電磁場對生態環境的影響和保護措施.

通過這些情境式學習內容，學生可以更加深入地理解電磁學的知識和技能，同時提高自己的實踐能力和應用能力.

3教學評價

電磁學教學評價是指對電磁學教學過程和效果進行評估和反饋的過程.教師可以通過以下幾種方式進行電磁學教學評價.

3.1課堂測試

教師可以通過課堂測試評價學生對電磁學知識點的掌握情況，以及學生的思維能力和解決問題的能力.課堂測試可以是口頭提問、小測驗或者考試等形式.具體測試內容應該涵蓋電磁學的重要知識點，包括靜電場、靜電勢能、電勢差、電容器、電流和電阻、電功率、電磁感應等.測試內容應該與教學內容和進度相匹配，難易度適中，既不過于簡單也不過于復雜.測試形式可以是口頭提問、小測驗或者考試等.口頭提問可以用來檢查學生對基礎概念的理解情況；小測驗可以用來評價學生對知識點的掌握情況.考試可以用來評價學生的綜合應用能力和解決問題的能力.測試難度應該與學生的年級和學習進度相匹配.對于初學者，測試難度應該較低，重點是檢查學生對基礎概念和基本計算方法的理解情況；對于高年級學生，測試難度應該適當提高，重點是檢查學生的綜合應用能力和解決問題的能力.測試評分應該是客觀、公正、準確的.教師可以根據測試內容和難度確定評分標準，并嚴格按照評分標準評分.同時，教師也可以給學生及時的反饋和指導，幫助學生進一步提高學習效果[3].

3.2實驗操作評價

教師可以通過觀察和記錄學生實驗操作的過程和結果，評價學生的實驗技能和科學探究能力.同時，教師也可以通過學生的實驗報告和實驗記錄來評價學生的實驗能力和科學思維能力.其中電磁學實驗操作評價的注意事項：（1）實驗操作：評價學生的實驗操作是否規范、準確、安全，是否能夠正確使用實驗器材和設備.同時，也要觀察學生是否能夠積極主動地參與實驗，并獨立完成實驗操作.（2）實驗結果：評價學生實驗結果是否準確、可靠，是否能夠根據實驗結果進行合理的分析和解釋.同時，也要觀察學生是否能夠及時記錄實驗數據和現象，并正確處理實驗數據.（3）實驗報告：評價學生的實驗報告是否完整、清晰、有條理，是否能夠根據實驗結果得出合理的結論.同時，也要觀察學生是否能夠及時提交實驗報告，并認真聽取教師對實驗報告的評價和建議.（4）課堂表現：評價學生在課堂上的表現，包括是否能夠認真聽講、思考問題、回答問題等.同時，也要觀察學生是否能夠積極與教師和其他學生交流、討論，并積極參與課堂活動.（5）綜合評價：對學生的電磁學實驗操作進行綜合評價，包括實驗操作、實驗結果、實驗報告和課堂表現等多個方面.評價結果應該客觀、公正、準確，并及時反饋給學生，幫助學生進一步提高學習效果[4].

3.3作業評價

教師可以通過批改學生的作業評價學生對電磁學知識點的掌握情況和解決問題的能力.同時，教師也可以通過學生的作業發現學生的問題和困難，及時給予幫助和指導.具體可以涵蓋以下幾個方面.

（1）作業質量：評價學生作業的準確性、規范性、完整性、清晰度和整潔度等.教師可以根據作業要求和評分標準評價學生的作業質量，及時給予反饋和指導.

（2）思維能力：評價學生對電磁學知識點的理解和應用能力，以及對問題的思考和解決能力.教師可以通過批改作業觀察學生的思維過程和思考方式，及時給予幫助和指導[5].

（3）學習態度：評價學生的學習態度和學習積極性，包括是否認真完成作業、是否積極主動參與課堂活動、是否認真聽取教師和其他學生的講解等.教師可以通過觀察和交流了解學生的學習態度和積極性，及時給予鼓勵和支持.

3.4課堂互動評價

教師可以通過課堂上的互動評價學生的學習興趣和參與度，以及學生的思維能力和表達能力.教師可以通過提問、討論、小組活動等方式促進課堂互動.

3.5期末評價

教師可以通過期末考試或者綜合評價來檢驗學生對電磁學的掌握情況和應用能力.期末評價可以是筆試或者綜合評價的形式，包括平時成績、課堂表現、作業和考試等多個方面的綜合評價.

通過以上多種方式的評價，教師可以全面了解學生的學習情況和問題，及時給予幫助和指導，提高電磁學教學的效果和質量.

4結語

綜上所述，在大概念理論的指引下進行高中物理電磁學教學，可以在很大程度上幫助學生提高學習效率和質量.

參考文獻：

[1]李子根，彭曉春.大概念視角下創設物理情境的實踐研究[J].中國現代教育裝備，2023（22）：23-26.

[2]黃紹福.基于物理學科核心素養的大單元教學研究課例[J].廣西物理，2022，43（04）：119-121.

[3]王志芳.大概念統領下高中概念物理課程大單元教學設計探索[J].中學物理，2022，40（05）：6-9.

[4]詹傳華.基于核心素養的高中物理單元教學設計研究——以“電磁感應”單元為例[J].高考，2023（29）：156-158.

[5]溫振鋒.基于學習進階的“電磁感應”單元學習過程設計[J].中學物理教學參考，2023（18）：48-50.