基于探究式教學(xué)理念的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)當(dāng)代公民的科學(xué)素養(yǎng)提出了更高要求，這也對(duì)中小學(xué)階段學(xué)生能力培養(yǎng)提出了更高要求?；谔骄渴浇虒W(xué)理念，以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，旨在通過探究式學(xué)習(xí)全面有效地提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科核心素養(yǎng);探究式教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì)

已頒布并實(shí)施的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017）明確了高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)。物理學(xué)是一門與生活實(shí)際密不可分的學(xué)科，因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)從提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)入手，不斷改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，把生產(chǎn)生活應(yīng)用與課堂教學(xué)相結(jié)合，以學(xué)生為中心，創(chuàng)造性地開展教學(xué)工作，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究、積極思考的科學(xué)精神。而探究式教學(xué)注重學(xué)習(xí)過程，具有自主性、交互性、探究性等特點(diǎn)，很好地契合了這一要求。本文基于探究式教學(xué)理念，通過制訂有效的教學(xué)策略，以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用”為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、探究式教學(xué)策略

探究式教學(xué)策略強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，關(guān)注學(xué)習(xí)過程，本質(zhì)上仍然是教與學(xué)的互動(dòng)過程，故在研究探究式教學(xué)策略并付諸實(shí)踐時(shí)，要確保師生之間、生生之間的良性互動(dòng)，這就要求在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)上更加注重引導(dǎo)與合作。同時(shí)，鑒于物理是源自生活的科學(xué)，還應(yīng)力求將物理課堂與生活實(shí)際緊密聯(lián)系，從學(xué)生對(duì)日常生活的探索欲出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生提升主動(dòng)思考與探究的積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。

1.聯(lián)系實(shí)際生活，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)情境

教師應(yīng)根據(jù)學(xué)情和生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教材適當(dāng)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)合理的問題情境，吸引學(xué)生探究興趣，讓學(xué)生通過生活場(chǎng)景建立感性認(rèn)知，主動(dòng)思考其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)。隨著社會(huì)發(fā)展和物理科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用在生活中日益普遍，通過聯(lián)系生活實(shí)際去創(chuàng)設(shè)問題情境有助于獲得學(xué)生積極反饋，引導(dǎo)其主動(dòng)探究生活背后的科學(xué)原理。此外，所創(chuàng)設(shè)的問題情境不僅要遵循教材、貼近生活，還要有一定的趣味性，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的同時(shí)，降低學(xué)生畏難情緒，有效統(tǒng)一認(rèn)知過程和情感過程。

2.引導(dǎo)學(xué)生討論，作出合理假設(shè)

教師的合理引導(dǎo)與啟發(fā)有助于幫助學(xué)生更快地掌握新知識(shí)?；谒鶆?chuàng)設(shè)的情境，教師應(yīng)有步驟地引導(dǎo)學(xué)生思考其中涉及的相關(guān)物理知識(shí)點(diǎn)并提出合理假設(shè)。比如，可首先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已創(chuàng)設(shè)情境中的物理現(xiàn)象，結(jié)合已有知識(shí)進(jìn)行初步猜想;其次，根據(jù)已有猜想組織學(xué)生討論，提出假設(shè)。同時(shí)，考慮實(shí)際教學(xué)條件使用多媒體或?qū)嶒?yàn)設(shè)備進(jìn)行演示，幫助學(xué)生建立直觀認(rèn)知。

3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，組織合作探究

物理實(shí)驗(yàn)不僅是人們檢驗(yàn)物理學(xué)定律和規(guī)律正確與否的標(biāo)準(zhǔn)，它更是人們進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)和探索的重要手段之一。教師在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)充分考慮學(xué)情、教學(xué)條件和目的，合理選擇演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)或探究實(shí)驗(yàn)。為提升實(shí)驗(yàn)參與度和學(xué)習(xí)效果，教師應(yīng)合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，盡可能地引導(dǎo)學(xué)生相互合作，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探索過程，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行猜想、合作探究，切實(shí)提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。

4.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納得出結(jié)論

物理學(xué)是一門邏輯性與規(guī)律性很強(qiáng)的學(xué)科，總結(jié)歸納必不可少。在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過整理、歸納與總結(jié)，得出相應(yīng)結(jié)論。在引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，采取適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)分析方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)進(jìn)行定性或定量分析，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納得出相應(yīng)的物理結(jié)論。

5.拓展與遷移

拓展與遷移有助于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提升知識(shí)運(yùn)用能力。物理學(xué)拓展與遷移方法較多，如趣味現(xiàn)象與思考、經(jīng)典應(yīng)用與前沿研究分享、應(yīng)用場(chǎng)景預(yù)測(cè)等。對(duì)于趣味現(xiàn)象與思考，生活中不乏有趣的物理現(xiàn)象，教師可通過分享相關(guān)現(xiàn)象并留出懸念來引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究;對(duì)于經(jīng)典應(yīng)用與前沿研究分享，分享經(jīng)典或前沿應(yīng)用案例可加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，加強(qiáng)物理課堂與生活間的聯(lián)系;對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)景的預(yù)測(cè)，可以激發(fā)學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

二、探究式教學(xué)設(shè)計(jì)案例

【學(xué)情分析】

“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用”是普通高中教科書·物理必修第三冊(cè)第十三章第三節(jié)的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)電流的磁效應(yīng)、磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度等概念，對(duì)磁場(chǎng)有了基本認(rèn)識(shí)。但電磁感應(yīng)的學(xué)習(xí)是一個(gè)漸進(jìn)過程，對(duì)學(xué)生思維能力要求也較高。因此，在教學(xué)過程中需教師積極引導(dǎo)，借助探究活動(dòng)與實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、積極探究的科學(xué)能力，提升實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察及分析歸納的能力。

【教學(xué)過程】

1.聯(lián)系實(shí)際生活，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)合理問題情境——引用生活中電磁感應(yīng)應(yīng)用實(shí)例

演示課件：多媒體展示生活中電磁感應(yīng)應(yīng)用視頻，包括無線充電手機(jī)、電磁爐等應(yīng)用視頻及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

提出問題：沒有充電線連接，智能手機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)充電的？電磁爐沒有明火是如何實(shí)現(xiàn)加熱的？

引導(dǎo)提問：手機(jī)與充電座間雖然無線，是否存在著看不見的“橋梁”？電磁爐無明火，是不是電磁爐發(fā)生了什么物理過程使得金屬鍋?zhàn)约喊l(fā)熱？

設(shè)計(jì)意圖：用生活中的現(xiàn)象引出“電磁感應(yīng)”話題。從熟悉的生活場(chǎng)景著手舉例，更貼近學(xué)生的認(rèn)知，可淡化對(duì)新知識(shí)的陌

生感。

2.引導(dǎo)學(xué)生討論，做出合理假設(shè)

（1）回溯法拉第探索“電生磁”

演示實(shí)驗(yàn)1：教師演示法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)，如下圖。

設(shè)計(jì)意圖：一是說明磁生電基本特點(diǎn)，即一種在變化、運(yùn)動(dòng)過程中才出現(xiàn)的效應(yīng)。二是引出電磁感應(yīng)、感應(yīng)電流定義。三是通過回顧法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的歷程，展示其探究思想精髓，使學(xué)生認(rèn)識(shí)法拉第的科學(xué)思想、信念和態(tài)度，啟迪學(xué)生形成積極的科

學(xué)觀。

（2）重溫初中物理所學(xué)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

演示實(shí)驗(yàn)2：教師演示初中物理所學(xué)的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，如下圖。

引導(dǎo)提問：對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2，有何同異之處？各演示實(shí)驗(yàn)中變化的量分別是什么？這兩種變化是否導(dǎo)致了同一種結(jié)果？請(qǐng)問還有其他產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法嗎？此外，大家還記得手機(jī)進(jìn)行無線充電和電磁爐工作時(shí)的視頻嗎？從這當(dāng)中是否得到一些產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的啟發(fā)？（引導(dǎo)學(xué)生分組討論、提出假設(shè)，并嘗試設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)。）

設(shè)計(jì)意圖：一是引導(dǎo)學(xué)生思考產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，進(jìn)行分組探究活動(dòng)。二是培養(yǎng)學(xué)生觀察分析、合作交流、自主探究等能力，全方位提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.開展實(shí)驗(yàn)，合作探究——模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置：如下圖所示連接電路。

實(shí)驗(yàn)操作：注意觀察電流表指針的位置變化情況。操作①：閉合開關(guān)S;操作②：斷開開關(guān)S;操作③：閉合開關(guān)S，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片。

實(shí)驗(yàn)記錄：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫下表。

4.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納結(jié)論——定性分析，歸納產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件

引導(dǎo)提問：在迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，回路中什么物理量發(fā)生了變化？此物理量變化會(huì)導(dǎo)致線圈A發(fā)生何種變化，進(jìn)而導(dǎo)致線圈B所在的回路產(chǎn)生感應(yīng)電流？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)1總結(jié)閉合導(dǎo)體回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

分析詮釋：

在演示實(shí)驗(yàn)1中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沒有變化，但閉合導(dǎo)體回路所包圍的面積S改變。這使穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。

在“模仿法拉第實(shí)驗(yàn)”中，由于迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，線圈A中電流迅速變化，產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱也迅速變化，又兩個(gè)線圈套在一起，故線圈B內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)弱也迅速變化。這種情況下，穿過線圈B的磁通量也發(fā)生了變化，線圈B中有感應(yīng)電流。

以上實(shí)驗(yàn)及其他探究活動(dòng)表明：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

5.拓展與遷移——電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用

使用課件分享電磁感應(yīng)應(yīng)用實(shí)例，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電磁彈射器等，簡(jiǎn)述其原理。鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)小發(fā)明，如分享自制無線充電器，以啟迪學(xué)生自主創(chuàng)新思維，提升學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力。

三、總結(jié)

當(dāng)前，隨著物理科學(xué)與技術(shù)的運(yùn)用日益廣泛，對(duì)K12（中小學(xué)）階段學(xué)生能力培養(yǎng)提出更高要求。因此，中學(xué)物理教師在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)要求，以學(xué)生為中心創(chuàng)造性地開展教學(xué)工作。在教學(xué)過程中結(jié)合生活中的物理科學(xué)與技術(shù)最新應(yīng)用情況創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提升課堂趣味性和生動(dòng)性;結(jié)合學(xué)情，設(shè)置啟發(fā)性提問，引導(dǎo)學(xué)生自主思考并積極參與互動(dòng);充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)及多媒體教學(xué)手段，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解;重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)前積極引導(dǎo)與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析。切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究、積極思考的科學(xué)精神，提升學(xué)生分析和解決物理問題的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，全面提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：劉玉崗（1968—），男，山東萊西人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，主要研究方向：高中物理教學(xué)。