基于物理學(xué)科素養(yǎng)的高中物理電磁感應(yīng)教學(xué)研究

黃悅

【摘 要】在新課改背景下，物理學(xué)科成為物理教學(xué)的根本目標(biāo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)和未來適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所具備的品格和能力。電磁感應(yīng)是高中物理教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，主要研究電與磁之間的關(guān)系。本文將基于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，研究如何貫穿電磁感應(yīng)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高中物理;學(xué)科素養(yǎng);電磁感應(yīng)

【中圖分類號(hào)】G631.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）21-0-02

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人才成為各國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)的主要元素，加大人才培養(yǎng)和戰(zhàn)略儲(chǔ)備是各國(guó)國(guó)家開展的一場(chǎng)沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)。物理是研究科學(xué)技術(shù)的主要途徑，也是人才培養(yǎng)所需的必備知識(shí)，因此，物理人才培養(yǎng)占據(jù)著重要的教育任務(wù)。在新時(shí)期教學(xué)形式下，學(xué)科核心素養(yǎng)成為教學(xué)的主要目的，培養(yǎng)科學(xué)精神，提高學(xué)習(xí)能力，發(fā)展學(xué)科思維，滿足學(xué)生全面發(fā)展所需。電磁感應(yīng)章節(jié)是高中物理教學(xué)中的重難點(diǎn)內(nèi)容，是高考試題考查內(nèi)容選擇的“寵兒”。在物理課程不斷改革中，電磁感應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容體系也隨之變動(dòng)，將科學(xué)素養(yǎng)貫穿此部分內(nèi)容教學(xué)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義。

一、物理學(xué)科素養(yǎng)的概念界定

物理學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中逐漸形成的基礎(chǔ)知識(shí)、關(guān)鍵能力和方法以及情感態(tài)度等方面的綜合表現(xiàn)，是從物理學(xué)角度體現(xiàn)出的物理學(xué)學(xué)科特性和品質(zhì)，能夠滿足學(xué)生終身學(xué)習(xí)和未來適應(yīng)社會(huì)所需能力。物理學(xué)科素養(yǎng)具體包括基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任四方面內(nèi)容。

基礎(chǔ)知識(shí)包括物理基本概念和基本規(guī)律等;科學(xué)思維包括物理模型構(gòu)建、推理論證、科學(xué)思維方法等，能夠從物質(zhì)學(xué)角度對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，運(yùn)用思維方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)化等;實(shí)驗(yàn)探究包括對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋、交流和評(píng)估，能夠提出物理問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，在交流與評(píng)估中提升反思能力;社會(huì)責(zé)任意識(shí)包括對(duì)物理知識(shí)本質(zhì)的理解、物理學(xué)習(xí)態(tài)度，利用物理知識(shí)解決生活實(shí)際問題，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

二、物理學(xué)科素養(yǎng)下的電磁感應(yīng)教學(xué)策略

（一）基于學(xué)科素養(yǎng)設(shè)置電磁感應(yīng)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容

為了促進(jìn)物理學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展，需要將基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任四方面內(nèi)容貫穿電磁感應(yīng)整個(gè)教學(xué)過程，以此為基礎(chǔ)，設(shè)置具體教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容。此部分基礎(chǔ)知識(shí)包括具體物理概和規(guī)律，像法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等，都是物理基本知識(shí)框架的有機(jī)組成部分，通過不斷學(xué)習(xí)和應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)電與磁的物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀形成深刻認(rèn)識(shí)，并以此為工具，解決生活中電磁現(xiàn)象記錄與讀取信息的基本原理等實(shí)際問題。比如學(xué)習(xí)“法拉第圓盤”知識(shí)時(shí)，首先進(jìn)行物理建模，將圓盤平面分割成無數(shù)條導(dǎo)體棒，利用等效法、微元法

等方法推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。另一方面，整合電磁感應(yīng)的物理學(xué)史，端正學(xué)生物理學(xué)習(xí)態(tài)度，體會(huì)“物理與社會(huì)”的關(guān)系。鼓勵(lì)學(xué)生自主搜索電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)展史料，像安培、科拉頓等，通過鮮活的實(shí)例分析促進(jìn)思維品質(zhì)和思想方法的發(fā)展，形成正確的物理科學(xué)史觀。

（二）創(chuàng)設(shè)物理學(xué)習(xí)情境，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)情感

情境教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)具有很重要的作用，物理概念建立、規(guī)律探索、思維發(fā)展、方法創(chuàng)新等都需要建立真實(shí)的情境。通過創(chuàng)設(shè)有價(jià)值的物理情境，引導(dǎo)學(xué)生從情感角度出發(fā)，用科學(xué)的思維方式對(duì)所觀察的物理現(xiàn)象進(jìn)行重新加工，在諸多客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，自主構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，發(fā)展科學(xué)思維能力。筆者認(rèn)為教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生從物理情境中發(fā)現(xiàn)和提煉問題，在解決問題過程中進(jìn)行猜想和假設(shè)，并調(diào)取自己已有知識(shí)實(shí)施探究計(jì)劃，最后通過數(shù)據(jù)分析得出問題結(jié)論。比如在“楞次定律”的教學(xué)中引入情境創(chuàng)設(shè)，通過“跳環(huán)”實(shí)驗(yàn)引入“楞次定律”課題，將輕質(zhì)鋁環(huán)套在可拆變壓器的鐵軛上，接通電源時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)鋁環(huán)有跳起來的現(xiàn)象。之后拋出問題“為什么磁鐵在鋁管中下落比塑料管中慢呢？”激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，產(chǎn)生探究欲望，促進(jìn)思維能力發(fā)展。

（三）構(gòu)建“知法并行”教學(xué)模式，提升學(xué)生科學(xué)思維方法

“知法并行”教學(xué)模式是物理教學(xué)中常用的教學(xué)模式之一，以教材中知識(shí)發(fā)展過程和其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法為基礎(chǔ)，整理出具體線索，使“知識(shí)線”和“方法線”同時(shí)展開，既促進(jìn)了知識(shí)傳授，又實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)方法滲透。以“法拉第的圓盤發(fā)電機(jī)”教學(xué)為例，知識(shí)線包括“法拉第圓盤”物理模型構(gòu)建、平面切割到線切割的轉(zhuǎn)化、線到模式的抽象以及電動(dòng)勢(shì)規(guī)律的探究，對(duì)應(yīng)的方法線分別為圖像法、線面轉(zhuǎn)化法、理想化模型法以及等效、構(gòu)建、微元以及微積分法。通過該教學(xué)模式的實(shí)施，強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)處理能力，掌握科學(xué)的物理思維方法，發(fā)展物理模型構(gòu)建能力、科學(xué)推理能力、以及運(yùn)用科學(xué)思維方法解決各類問題的能力，使所學(xué)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化、自動(dòng)化和策略化。

（四）通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)及科學(xué)探究能力

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)性學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、科學(xué)思維，對(duì)物理學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展有很重要的推動(dòng)作用。物理科學(xué)探究主要通過提出問題，對(duì)問題做出猜想和假設(shè)，研究問題并獲取和處理問題相關(guān)的信息，得出相關(guān)的物理規(guī)律，可以說物理實(shí)驗(yàn)是一個(gè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和不斷加深理解的過程。在電磁感應(yīng)教學(xué)環(huán)節(jié)，教材中設(shè)計(jì)了很多物理實(shí)驗(yàn)，包括探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、研究感應(yīng)電流方向、通電自感、斷電自感等，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，為了強(qiáng)化學(xué)生探究能力，提高探究興趣，可以將數(shù)字化技術(shù)與科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。比如利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示自感對(duì)電路中電流的影響，直觀清晰地演示自感過程和現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的搜集、分析與處理，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘能力，感悟信息技術(shù)下的實(shí)驗(yàn)探究過程，為今后開展更高層次的物理探究奠定基礎(chǔ)，提升科學(xué)探究能力。

綜上所述，本文從物理學(xué)科素養(yǎng)四個(gè)方面：基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)思維、探究能力以及社會(huì)責(zé)任與意識(shí)的內(nèi)容，結(jié)合電磁感應(yīng)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容，分析了基于學(xué)科素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、物理學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)、“知法并行”教學(xué)模式的構(gòu)建以及物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等教學(xué)策略的具體實(shí)施。希望通過本文研究能夠?yàn)楦咧形锢斫虒W(xué)改革研究提供一定借鑒價(jià)值。

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