物理復(fù)習(xí)課的整體化教學(xué)策略探討
——以“磁場(chǎng)”單元復(fù)習(xí)為例

郭 拯

(浙江省慈溪市教育局教研室，浙江 慈溪 315300)

1 引言

核心素養(yǎng)背景下的單元復(fù)習(xí)課強(qiáng)調(diào)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化、整合化，防止知識(shí)的孤立化、片面化，這是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本要求。知識(shí)的整體化是相對(duì)碎片化而言的，它有兩方面的含義：一是聯(lián)系和同化，強(qiáng)調(diào)知識(shí)關(guān)聯(lián)、完善認(rèn)知；二是組織和統(tǒng)整，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的建構(gòu)、觀念的生成。

1.1 整體意味著聯(lián)系和同化

聯(lián)系包括直接聯(lián)系(顯性聯(lián)系)和間接聯(lián)系(隱形聯(lián)系)，知識(shí)的獲得過(guò)程是新舊知識(shí)相互作用的過(guò)程，不僅需關(guān)注知識(shí)自身的發(fā)生、形成和發(fā)展的內(nèi)在過(guò)程，更要關(guān)注它與原有知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系。通過(guò)建立聯(lián)系，學(xué)生具備了在新舊知識(shí)中求同存異的能力；通過(guò)同化，新知識(shí)被納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，獲得意義學(xué)習(xí)，豐富了原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如果教師把所傳授的知識(shí)置入聯(lián)系和同化之中，課堂的知識(shí)空間就自然形成了。

1.2 整體意味著組織和統(tǒng)整

奧蘇泊爾認(rèn)為：有意義的學(xué)習(xí)就是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)重新組織，新舊知識(shí)重新融合，框架體系重新建構(gòu)的過(guò)程。據(jù)此，他提出了著名的命題：影響學(xué)習(xí)的最重要因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的原有知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織和教學(xué)。教師要以統(tǒng)整的眼光組織、設(shè)計(jì)和處理各章節(jié)、各單元和各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)系，讓學(xué)生在整體和比較中學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生在頭腦中將知識(shí)豎成線，橫成片，由點(diǎn)構(gòu)成線，由線構(gòu)成面，形成立體、開(kāi)放、整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)就磁場(chǎng)單元復(fù)習(xí)過(guò)程來(lái)探討物理復(fù)習(xí)課的整體化教學(xué)策略，圖1是運(yùn)用整體化教學(xué)策略的思維導(dǎo)圖。

圖1

2 磁場(chǎng)的產(chǎn)生

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)物理知識(shí)與實(shí)際生活的聯(lián)系，把滲透物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用作為當(dāng)前物理教學(xué)改革的方向，在課堂教學(xué)中要充分挖掘物理學(xué)聯(lián)系實(shí)際生活的素材，用生動(dòng)的生活事例或?qū)嶒?yàn)來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，提高知識(shí)建構(gòu)效率。同時(shí)利用物理學(xué)史拓寬教學(xué)視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立崇高理想、投身科學(xué)事業(yè)的志向。

在教學(xué)中教師可展示簡(jiǎn)易的電動(dòng)機(jī)模型(圖2)，提出問(wèn)題：簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)涉及到了哪些物理知識(shí)？學(xué)生回答：磁場(chǎng)、電流、安培力等。在教學(xué)中滲透物理學(xué)史，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的生成，如奧斯特的電磁相互聯(lián)系的觀念、法拉第的場(chǎng)的觀念等，介紹安培分子電流假說(shuō)，總結(jié)出磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：環(huán)形電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。

圖2

3 磁場(chǎng)的描述

定性分析和定量探究是物理教學(xué)中常用的兩種方法。定性分析是通過(guò)對(duì)物理問(wèn)題的分析、解構(gòu)，用物理知識(shí)定性解釋物理現(xiàn)象、描述物理規(guī)律。定量研究是在定性分析的基礎(chǔ)上，將物理模型清晰化，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法求出精確解。定性分析側(cè)重于對(duì)于問(wèn)題的整體把握和理解，而定量分析則更利于抓住問(wèn)題的本質(zhì)。

3.1 定性描述

同化機(jī)制是認(rèn)知結(jié)構(gòu)中新知識(shí)與原有知識(shí)之間存在的一種相似性效應(yīng)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞主要取決于原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有沒(méi)有與當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容相似的觀念。類(lèi)比方法是基于同化機(jī)制的常用思維方法，通過(guò)比較新舊知識(shí)的某些相似屬性推理出其他相似屬性。類(lèi)比方法的習(xí)得和運(yùn)用有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，鍛煉其遷移能力，是提出科學(xué)假設(shè)和猜想的重要方法。

在介紹了法拉第的場(chǎng)的觀念后，為更好地描述“場(chǎng)”這種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)形態(tài)，引入了磁感線和電場(chǎng)線。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類(lèi)比方法，總結(jié)歸納磁感線和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線的異同點(diǎn)(表1)。

表1

教師請(qǐng)學(xué)生畫(huà)出直線電流周?chē)艌?chǎng)分布的側(cè)視圖和俯視圖，利用同屏技術(shù)展示學(xué)生的成果，分析學(xué)生作圖中反映出的知識(shí)漏洞，如把通電直導(dǎo)線周?chē)拇鸥芯€分布“近密遠(yuǎn)疏”當(dāng)作結(jié)論記憶(見(jiàn)圖3)。

圖3

師生共同進(jìn)行“探究通電直導(dǎo)線周?chē)鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小”的實(shí)驗(yàn)(圖4)，用磁傳感器測(cè)量直導(dǎo)線周?chē)煌恢玫拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度，得出結(jié)論：磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離的變大而減小(表2)。

圖4

表2

再請(qǐng)學(xué)生從科學(xué)性、美觀性等方面對(duì)自己所畫(huà)的側(cè)視圖、俯視圖進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，總結(jié)安培定則的使用方法。教學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)教師的教、學(xué)生的學(xué)做出的完整評(píng)價(jià)，間接反映了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)管理等影響教學(xué)效果的諸多因素。

3.2 定量描述

請(qǐng)學(xué)生回憶電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法(E=F/q)，聯(lián)系磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義(B=F/IL)，體會(huì)比值定義法的廣泛應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生列舉用比值定義法定義的物理量，如加速度a、電容C等，再次強(qiáng)化類(lèi)比方法的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

4 磁場(chǎng)力的性質(zhì)

4.1 安培力

教師引導(dǎo)學(xué)生比較安培力與電場(chǎng)力的異同，歸納得出結(jié)論：電場(chǎng)力和場(chǎng)方向共線，安培力和場(chǎng)方向垂直。從電場(chǎng)力到安培力的學(xué)習(xí)是從平面力到空間力的認(rèn)識(shí)提升過(guò)程。

再請(qǐng)學(xué)生用左手定則判斷并畫(huà)出4幅圖中的安培力方向，通過(guò)圖5加深對(duì)符號(hào)“·”和“×”的認(rèn)識(shí)；由圖6掌握把立體圖轉(zhuǎn)畫(huà)為側(cè)視圖的技巧，化繁為簡(jiǎn)，由難變易；由圖7深化理解安培力方向的特點(diǎn)：垂直于電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B所組成的平面。最后讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)判斷簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)中銅絲的旋轉(zhuǎn)方向，利用微元法、等效方法分析銅絲的受力。

圖5

圖6

圖7

4.2 洛倫茲力

電流是由電荷定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，其實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，這個(gè)力稱(chēng)為洛倫茲力(F=qvB)。請(qǐng)學(xué)生動(dòng)手判定運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向，強(qiáng)調(diào)左手定則應(yīng)用的注意點(diǎn)：四指指向電流方向，而非電荷的運(yùn)動(dòng)方向?？偨Y(jié)、歸納左手定則和安培定則的區(qū)別與聯(lián)系。

5 磁場(chǎng)能的性質(zhì)

通過(guò)介紹現(xiàn)代化武器裝備——電磁炮(圖8)，突出物理知識(shí)在生產(chǎn)、軍事中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和學(xué)好本領(lǐng)、報(bào)效祖國(guó)的意愿。教師介紹電磁炮原理，它是利用電磁作用實(shí)現(xiàn)對(duì)炮彈(小鋼珠)的加速。接著演示電磁炮實(shí)驗(yàn)(圖9)，觀察到小鋼珠以較大的速度被彈射出去，擊穿白紙，說(shuō)明它具有較大的動(dòng)能，從側(cè)面反映磁場(chǎng)的能的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象震撼，教學(xué)效果良好，電磁炮實(shí)驗(yàn)為下一課時(shí)——磁場(chǎng)能的深入復(fù)習(xí)做好了鋪墊。

圖8

圖9

6 結(jié)語(yǔ)

在“磁場(chǎng)”單元復(fù)習(xí)中，筆者應(yīng)用整體化教學(xué)策略，以磁場(chǎng)的產(chǎn)生、磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)力的性質(zhì)為線索，突出定性、定量、類(lèi)比、微元、等效等科學(xué)方法在課堂教學(xué)中的重要作用，養(yǎng)成學(xué)生的聯(lián)系和同化意識(shí)，形成知識(shí)關(guān)聯(lián)。養(yǎng)成學(xué)生的組織和統(tǒng)整觀念，促進(jìn)物理知識(shí)體系的建構(gòu)。