“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(fā)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(zhì)量”。但是由于受傳統(tǒng)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(yōu)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(tài)度、學會科學方法；發(fā)展創(chuàng)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(yǎng)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(nèi)容，筆者嘗試進行了如下教學設計。

1 設計思想

由教師創(chuàng)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(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、探索物理規(guī)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(fā)學生的求知欲、創(chuàng)造欲和主體意識。這種教學方式可以極大地激發(fā)學生學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生的科學探究能力。

2 教學過程

師：創(chuàng)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?。↖）、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(chuàng)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(chǎn)生影響時，該怎樣才能知道是哪一個物理量引起F發(fā)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(fā)現(xiàn)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?。ㄓ涗洠┆おご蟠朋w（B強）：觀察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠?/p>

比較兩次偏角θ的大小后得出結論：

偏角θ小……F?。˙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?。邯び^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?。ㄓ涗洠┆?/p>

比較兩次懸線偏角θ的大小后得出結論：

偏角θ小……F小（I?。┆おて铅却蟆璅大（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(zhì)量不變（L?。河^察懸線偏角θ的大?。ㄓ涗洠┆おと詫w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?。↙?。┆おて铅却蟆璅大（L大）

（4）磁場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?；钴S，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(chuàng)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(nèi)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(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(fā)學生的求知欲、創(chuàng)造欲和主題意識。采用這種探究式教學可最大限度地調(diào)動學生學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)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(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驗或?qū)W生分組實驗由驗證性實驗轉(zhuǎn)化成探究性實驗；或盡量設置開放題材進行教學，題材內(nèi)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(tǒng)的“重知識、輕過程”的教學觀念，強調(diào)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(fā)揮學生群體的互補性，使學生在相互研討、爭論的環(huán)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(yǎng)學生的問題意識、研究意識、合作意識、創(chuàng)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(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。