初探布魯姆教育目標(biāo)分類的物理教學(xué)

黃曉澤　趙鵬　饒黃云

摘要：當(dāng)前的中學(xué)物理教學(xué)在新人教師眼中存在理念上的不足，大部分新人物理教師在教學(xué)過程中所憑借的是自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，缺乏相關(guān)理論的支撐。同時(shí)自2010以來，布魯姆教育目標(biāo)分類得到各專業(yè)教育者的青睞，中學(xué)物理領(lǐng)域也涌現(xiàn)了關(guān)于這一理論的相關(guān)研究，其認(rèn)知領(lǐng)域的六個(gè)層次在教育專業(yè)的研究趨勢日益上升。以“互感和自感”的教學(xué)研究為例，融入布魯姆教育目標(biāo)分類，初探這一理論在物理教學(xué)中的研究。

關(guān)鍵詞：布魯姆教育目標(biāo) 分類教學(xué)設(shè)計(jì) 互感和自感

中圖分類號：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1009-5349（2020）09-0058-03

在當(dāng)前的物理教育中，新人教師們往往憑借著自己的經(jīng)驗(yàn)編寫教案，制定教學(xué)策略，其中融入了許多自己的看法和觀點(diǎn)，這樣的做法會(huì)在一定程度上給學(xué)生帶來負(fù)面的影響。例如，在教學(xué)過程中對于路端電壓與電源電壓的混淆，力與加速度之間關(guān)系的誤解，以及振動(dòng)圖象與波形圖之間的錯(cuò)誤認(rèn)知。歸根結(jié)底，新人教師憑借經(jīng)驗(yàn)主義、缺乏理論支撐的教學(xué)方法，并不適合當(dāng)前中國2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對于核心素養(yǎng)的要求。

一、布魯姆教育目標(biāo)分類

2012年，安德森和克拉斯沃爾修訂了現(xiàn)有的布魯姆分類法，他們認(rèn)為在布魯姆分類法的認(rèn)知領(lǐng)域應(yīng)該分為記憶（C1）、理解（C2）、應(yīng)用（C3）、分析（C4）、評價(jià)（C5）和創(chuàng)造（C6）等6層，其相關(guān)關(guān)系如表1所示。

在制定教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，針對的每一章節(jié)都應(yīng)該包含高階思維的六個(gè)方面，同時(shí)結(jié)合2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》以及《2019—2020年高考課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版物理考試大綱與解讀》的相關(guān)要求，融入教學(xué)教材內(nèi)容，確定每一部分知識的具體教學(xué)過程。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

下面根據(jù)當(dāng)前國家對核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類方法，以“互感和自感”為例探討高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)問題。

（一）教材分析

本節(jié)選自普通高中教科書物理選擇性必修第二冊第二章第4節(jié)“互感和自感”。由2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》可知，通高中教科書物理選擇性必修二這一模塊由“磁場”“電磁感應(yīng)及其利用”“電磁振蕩與電磁波”“傳感器”四個(gè)主題構(gòu)成，而本章屬于“電磁感應(yīng)及其利用”的相干知識結(jié)構(gòu)。本節(jié)知識點(diǎn)以電磁感應(yīng)為主線，具有承上啟下的地位，既對前面3節(jié)知識進(jìn)行了系統(tǒng)復(fù)習(xí)，同時(shí)就電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的相關(guān)知識進(jìn)行了升華。學(xué)生將會(huì)經(jīng)歷探究電磁感應(yīng)互感和自感現(xiàn)象的過程，充分體現(xiàn)“讓學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程，掌握知識的獲取方法，體會(huì)科學(xué)探究精神”的理念[1]。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生在接觸本節(jié)課以前已掌握了楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)等相關(guān)知識，因此他們對本節(jié)課的內(nèi)容有一定的認(rèn)知。除此之外，自感和互感現(xiàn)象在實(shí)際生活中的應(yīng)用非常廣泛，而后面將要學(xué)習(xí)的變壓器的知識與本節(jié)課的內(nèi)容也有著密切的聯(lián)系，因此學(xué)生對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容有一定的現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)。

（三）教學(xué)目標(biāo)

1.物理觀念

知道互感、自感現(xiàn)象中存在能量的轉(zhuǎn)移的觀念。

2.科學(xué)思維

創(chuàng)新“簡易電吉他”教具驗(yàn)證其中存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象;通過法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)自感電動(dòng)勢與電流變化率之間成正比的關(guān)系。

3.科學(xué)探究

以互感演示實(shí)驗(yàn)的“問題串”為主線，磁通量變化為核心解釋互感概念;通過斷電自感游戲讓學(xué)生明白自感規(guī)律。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

培養(yǎng)運(yùn)用知識預(yù)防自感斷電造成危害的責(zé)任感;圍繞能量轉(zhuǎn)化和磁通量變化的角度闡述互感和自感的科學(xué)本質(zhì)。

（四）重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

互感和自感產(chǎn)生的條件、存在的規(guī)律，以及相關(guān)的應(yīng)用與分析。

2.教學(xué)難點(diǎn)

理解自感電動(dòng)勢對原電流變化的阻礙作用。

（五）教法與學(xué)法

1.教學(xué)方法

布魯姆教育目標(biāo)分類法，以及情景假設(shè)法相結(jié)合的教學(xué)策略。

2.學(xué)習(xí)方法

以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以過程為主線、以邏輯分析為中心進(jìn)行理解與記憶的方法。

（六）教具準(zhǔn)備

1.互感實(shí)驗(yàn)

（1）簡易電吉他：1個(gè)強(qiáng)力磁鐵、1根電吉他琴弦、1個(gè)200匝線圈、1個(gè)400匝線圈、1個(gè)音響、若干導(dǎo)線和釘子。

（2）手機(jī)代替電吉他：1個(gè)可以播放音樂的手機(jī)、1個(gè)200匝線圈、1個(gè)400匝線圈、1個(gè)音響、若干導(dǎo)線。

2.通電自感實(shí)驗(yàn)

2個(gè)完全一樣的燈泡、2個(gè)滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電源、線圈。

3.斷電自感實(shí)驗(yàn)

燈泡（到后面讓學(xué)生們手拉手代替燈泡）、開關(guān)、電源、線圈。

三、教學(xué)過程

（一）新課引入

【教師活動(dòng)】播放事先準(zhǔn)備好的簡易版古箏演奏的視頻，然后拿出兩個(gè)自制教具，進(jìn)行簡單介紹后讓學(xué)生參與進(jìn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：將線圈A插入線圈B，學(xué)生們能聽到聲音;將線圈A拔出，學(xué)生們將不能聽到聲音。提問：為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？結(jié)合我們前面所學(xué)的知識，我們可以猜測音響中的電流是感應(yīng)電流，即在線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢。

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生聚精會(huì)神聽老師解析教具結(jié)構(gòu)并參與到演示實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，在看到老師的演示實(shí)驗(yàn)之后會(huì)覺得很有趣并產(chǎn)生好奇，思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，然后開始沿著教師的邏輯提示進(jìn)行思考。

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)環(huán)境，烘托氣氛，引出自制教具。在與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)中拋出問題，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解與分析，凸顯創(chuàng)新的科學(xué)思維。破除學(xué)生原有的認(rèn)識，讓學(xué)生意識到“傳遞”電流不一定需要導(dǎo)線相連，再引出我們本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——互感。根據(jù)情境教學(xué)法，在破除了原有的認(rèn)識之后，要建立新概念，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證，讓學(xué)生體會(huì)互感概念的建構(gòu)過程，對應(yīng)布魯姆教育目標(biāo)分類中的“理解”部分。

（二）復(fù)習(xí)提問

【教師活動(dòng)】拋出三個(gè)問題：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件是什么？影響磁通量變化的因素有哪些？線圈A的磁場有沒有產(chǎn)生變化？如果有，請說明原因。

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生們根據(jù)老師所提出的三個(gè)問題依次聯(lián)系前面所學(xué)知識，同時(shí)還會(huì)將已有知識與剛剛的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聯(lián)系在一起。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生們回憶舊知識，學(xué)生們將依次知曉剛剛實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。這三個(gè)問題組成的“問題串”圍繞磁通量變化突出科學(xué)探究，同時(shí)為接下來的內(nèi)容埋下伏筆，并帶領(lǐng)學(xué)生們復(fù)習(xí)已有知識，承上啟下，在一定程度上達(dá)到“分析”層次的效果。

（三）互感新課教學(xué)

【教師活動(dòng)】先強(qiáng)調(diào)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的邏輯分析，然后引入互感概念、互感現(xiàn)象的利用和互感的弊端，同時(shí)提出問題：互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，大家知道有哪些例子嗎？

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生會(huì)將課本翻到第38頁，一邊聽教師講述互感與互感電動(dòng)勢的概念一邊看書。教師提出問題之后，學(xué)生們認(rèn)真思考，同時(shí)翻閱書本查找答案，理解互感現(xiàn)象的同時(shí)了解互感的利與弊。

【設(shè)計(jì)意圖】向?qū)W生強(qiáng)調(diào)剛剛兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的邏輯分析之后，以此突破難點(diǎn)，生成物理觀念。讓學(xué)生了解互感的內(nèi)容與含義，理解互感的能量轉(zhuǎn)化和它在現(xiàn)實(shí)生活中的利與弊，體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

（四）自感新課教學(xué)

【教師活動(dòng)】先提出問題：同學(xué)們家里的一些大功率用電器的插頭都插在插座里，當(dāng)你將插頭拔出插座的一瞬間有時(shí)候會(huì)有電火花產(chǎn)生，同學(xué)們知道這是什么原理嗎？借此引出自感概念并進(jìn)行通電自感演示實(shí)驗(yàn)和斷電自感演示實(shí)驗(yàn)。

接下來請大家思考幾個(gè)問題。

（1）感應(yīng)電動(dòng)勢能夠增加還是減小線圈L中的電流變化率？

（2）在開關(guān)斷開之后，從線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流的路徑是怎么樣的？

（3）在開關(guān)斷開之后，經(jīng)過燈泡的感應(yīng)電流有沒有可能比原來更大？

（4）若想要使實(shí)驗(yàn)具有明顯的效果，線圈L應(yīng)該具備怎樣的要求？

最后提出自感現(xiàn)象的利弊和自感系數(shù)的相關(guān)知識。

【學(xué)生活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們可以觀察到燈泡A1相比于燈泡A2較慢亮起來，然后思考教師提出的問題，將這些問題的答案所展現(xiàn)出來的自感規(guī)律與先前的認(rèn)識結(jié)合在一起，同時(shí)分析之前電火花產(chǎn)生的原因，最后得出答案。

【設(shè)計(jì)意圖】一開始創(chuàng)設(shè)情境，拋出問題，讓學(xué)生們將現(xiàn)實(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)與物理知識聯(lián)系在一起，達(dá)到學(xué)以致用的效果。教師在這里要引導(dǎo)學(xué)生的思維，讓學(xué)生由“自感產(chǎn)生電火花”的思維過渡為“自感有什么樣的規(guī)律”。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)后所提問題的答案結(jié)合通電自感實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可以得知：線圈具有儲能的特性。圍繞能量轉(zhuǎn)化和磁通量變化的角度闡述互感和自感的科學(xué)本質(zhì)，結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類的理論，實(shí)現(xiàn)了“評價(jià)”的目標(biāo)。

學(xué)習(xí)物理不僅要懂得知識，更重要的在于運(yùn)用知識和防范危險(xiǎn)。在布魯姆教育目標(biāo)分類中，“應(yīng)用”是不可缺少的一部分。了解自感現(xiàn)象的弊端也有助于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識預(yù)防斷電自感造成危害的責(zé)任感。

綜上所述，教師在教授的同時(shí)要讓學(xué)生知道從相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中假設(shè)公式的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。根據(jù)2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和《2019—2020年高考課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版物理考試大綱與解讀》的相關(guān)內(nèi)容，新課教學(xué)旨在通過實(shí)驗(yàn)，了解互感和自感現(xiàn)象，對應(yīng)布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類中的“記憶”與“理解”。同時(shí)新課標(biāo)和考試大綱還要求舉例說明互感和自感在生產(chǎn)生活中的“應(yīng)用”，這也呼應(yīng)了布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類中第三層次的目標(biāo)。

（五）整合分析

【教師活動(dòng)】對前面所學(xué)知識進(jìn)行整理，然后分析互感和自感的聯(lián)系與區(qū)別。

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生記錄筆記的同時(shí)結(jié)合教師的講解，鞏固并梳理新的知識。

【設(shè)計(jì)意圖】“分析”是布魯姆教育目標(biāo)分類的第四層，主要目的是為了整合知識。對過于冗雜的知識進(jìn)行梳理，根據(jù)它們的區(qū)別和聯(lián)系進(jìn)行劃分，幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。因此，互感與自感的區(qū)別和聯(lián)系在課堂中必不可少。

（六）升華啟發(fā)

【教師活動(dòng)】先提出一個(gè)問題：物理學(xué)家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）在1890年就已經(jīng)做了無線輸電試驗(yàn)，同時(shí)于2007年6月7日，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了電力的無線傳導(dǎo)，在十年后，支持無線充電功能的手機(jī)大家庭，又迎來了3名新成員：iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X[2]。在未來，手機(jī)的主流充電形式將由有線進(jìn)化為無線，那么請同學(xué)們分析一下，其中的無線充電技術(shù)可能存在著什么樣的原理？最后布置兩項(xiàng)作業(yè)：

（1）查閱無線充電技術(shù)相關(guān)資料，嘗試?yán)靡延兄R分析電磁感應(yīng)式無線充電的原理。

（2）周末請學(xué)生們就自家附近的工廠車間進(jìn)行調(diào)查，探究他們是如何避免因自感斷電造成的危害的。

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生認(rèn)真思考問題，同時(shí)對知識進(jìn)行梳理，嘗試解決教師提出的問題

【設(shè)計(jì)意圖】知識升華要做到周全、詳盡且形成一定的體系。將所學(xué)的知識直接使用或者進(jìn)行習(xí)題練習(xí)屬于布魯姆教育目標(biāo)分類中的“應(yīng)用”和“分析”，而知識升華能夠?qū)ⅰ皯?yīng)用”層次提升為“創(chuàng)造”，由解題過渡到解決問題。查閱資料和實(shí)地調(diào)查是讓學(xué)生探究物理知識在現(xiàn)實(shí)的具體應(yīng)用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識、探究能力，同時(shí)端正他們的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，讓學(xué)生們意識到知識來源于生活又運(yùn)用于生活。

四、結(jié)語

依據(jù)核心素養(yǎng)的內(nèi)容，本節(jié)課在物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面有許許多多的要素需要傳授于學(xué)生。結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類，認(rèn)知領(lǐng)域的六個(gè)層次都已經(jīng)融入教學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)中，學(xué)生的認(rèn)知思維能力可以在一定程度上脫離低階思維的束縛，發(fā)散到高階思維;有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在認(rèn)知的基礎(chǔ)上增強(qiáng)抽象思維能力，在培養(yǎng)學(xué)生探究精神的同時(shí)，端正他們的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)他們的責(zé)任意識。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏海全.《摩擦力》說課稿[J].新課程：中學(xué)版，2011（9）：173.

[2]龍威林.無線充電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].移動(dòng)信息，2015（2）：14-15.

責(zé)任編輯：劉健