基于雙邏輯的情境導向專題化高三物理教學的研究
——以“電磁感應綜合復習”為例

居 津

（江蘇省蘇州實驗中學，江蘇 蘇州 215011）

1 一次教研活動引發(fā)的思考

2021年在昆山某重點中學承辦的高三備課組長會議上，筆者有幸聽了來自蘇州4個市（區(qū)）4位教師講的同題異構“帶電粒子在電場中的運動”展示課，作為各市（區(qū)）學校的備課組長，他們每節(jié)課都充分展現(xiàn)出自己的教學理念、執(zhí)教能力、專業(yè)素養(yǎng)、教學特色和教學效果.在聽完這4堂風格各異的展示課后，激發(fā)了筆者對高三物理復習課教學的一些思考.

（1）高三物理復習課如何定位？［1］——復習課的方向問題.

筆者發(fā)現(xiàn)新課改、新高考已經(jīng)對教學有了新的教學要求，但在高三物理復習課中，大部分教師的做法依舊是“題型+解題思路+訓練”的教學模式，這種慣用的教學流程導致學生遇到全新的情境時常常不知所措.一線教師的教學觀念應該跟隨新課改新高考的改革而改變，高三的復習課究竟應該怎樣定位是每位老師首先需要解決的方向問題.

（2）高三物理復習課有固定模式嗎？ 物理知識點和相關規(guī)律應該怎樣復習？ 例題如何選擇，以什么形式呈現(xiàn)，要講到什么程度？ ——復習課的途徑問題.

筆者發(fā)現(xiàn)高三復習課知識點或規(guī)律的呈現(xiàn)大致可以分為以下兩種：①回顧知識點——例題講解；②呈現(xiàn)例題——回顧知識點——鞏固訓練.而對于例題的選擇，大部分教師會從歷年的高考題或模擬題目中“拿來主義”，例題講解的處理基本也是兩種方式：①呈現(xiàn)題目，學生思考回答（或板演），教師點評；②自說自話，一講到底，就題論題.那么高三復習課上，知識點（規(guī)律）應該怎樣復習，例題如何呈現(xiàn)是廣大教師需要思考的方式問題.

（3）高三幾輪復習課后，學生學到了什么？ 學生能力提高與高考成績的相關度有多少？ ——復習課的效果問題.

筆者深有體會的是在講完某個知識點后不少學生仍有概念不清，規(guī)律不用會的學習困難，怎樣才能達到更好的復習效果，讓絕大部分學生能有所得也是作為一線教師必須重視的教學效果問題.

以上這些思考給一線教師帶來了一連串的問題即教學過程中“我做了什么？ ——我這么做合理 嗎？ ——我 做 的 有 效 嗎？ ——我 還 能 怎 么做？”［2］基于上述問題的思考，筆者提出了基于雙邏輯的問題導向專題化復習教學方式，希能拋磚引玉，與廣大同仁一起探討.

2 新高考背景下基于“雙邏輯的情境導向專題化教學”的內(nèi)涵

2.1 “雙邏輯”的闡釋

高中物理新高考改革正如火如荼地進行著，高三復習課的教學在新高考的指引下也要與時俱進，適應教學要求的變化，高三教學的“雙邏輯”從教學實際出發(fā)，從學生的認知需要出發(fā)，嘗試通過教學改革實踐，以找到最有效、最合適的教學方式.其內(nèi)涵包含“教學內(nèi)容重構”和“組織形態(tài)變革”兩個邏輯.

“教學內(nèi)容重構”邏輯指為實現(xiàn)教學目標，將教學內(nèi)容打破教材編寫順序，立足課程標準、學科特點和學生情況，進行呈現(xiàn)方式重構的過程.這種重構在高三復習尤其是二輪復習中尤為重要.新高考評價體系表明，現(xiàn)在的高考并不是知識點的識記，而更著重物理規(guī)律的應用，即能力的考查.因此高三復習時應立足于學情和考情，重構教學內(nèi)容，讓學生形成一個整體的知識網(wǎng)絡框架，掌握同類問題的解題思路和一般方法，以達到事半功倍的學習效果.教學內(nèi)容重構時要注意以下幾個原則即①目標性——落實課程標準重難點，明確教學目標，有重構的必要；②科學性——以高考評價體系為指導思想，基于學生認知水平，科學的、有針對性地解決學生的學習困難；③系統(tǒng)性——重構的教學內(nèi)容設計合理，邏輯嚴密；④啟發(fā)性——對學生有啟示，能培養(yǎng)學生的能力，提升學生學科核心素養(yǎng).

“組織形態(tài)變革”邏輯指為適應新高考要求，在進行教學設計時通過教師的問題引導等方式，讓學生完成某個挑戰(zhàn)性任務或分析實際問題從而達到教學目的的課堂教學方式創(chuàng)新邏輯.教學實施時可嘗試頭腦風暴、討論合作、混合教學、翻轉課堂等與傳統(tǒng)高三復習“一言堂”的灌輸式教學方式不同的教學方法.組織形態(tài)變革的邏輯更關注課堂的“有效性”.這個“有效性”分為3個層次.第1層次是悅納：學生樂于接受學習物理，覺得物理學科是一門有用的科學，而不是難而無趣的學科，不反感，不痛苦.第2 層次是喚醒：在接受的基礎上，能有意識的主動學習物理，不再處于被迫的被動學習的狀態(tài).第3 層次是超越：通過主動學習，體會到學習物理的樂趣，覺得學有所用，有成就感、幸福感和滿足感，可以實現(xiàn)自我價值.

2.2 情境導向專題化教學的本因分析

專題教學是高三復習時常用的教學手段.是在結合本地資源的基礎上對教學內(nèi)容進行處理，設立既相互聯(lián)系又相對獨立的模塊專題，教師在課堂教學中根據(jù)專題要求，選取最佳教學方法，引導學生去探究專題從而獲得集中而又深入的認識的一種教學策略.［3］專題化教學體現(xiàn)了一種整體性教學規(guī)劃的思路，是“教學內(nèi)容重構”邏輯的直接表現(xiàn)，選取與知識點相匹配的情境，用最優(yōu)的教學方式引導學生探究學習是“組織形態(tài)變革”的具體體現(xiàn)，“情境導向專題化教學”與新高考背景下的雙邏輯課堂改革要求不謀而合.

與傳統(tǒng)的高三二輪專題復習相比，情境導向專題化教學更具有探究性、思維性、邏輯性和實踐性的特點.選擇一些真實情境作為切入點，有針對性的以大專題套小專題的形式進行復習，可以避免只是知識點的單純回憶，模擬題的淺層解析，加強學生對知識的理解和應用，提升學生的思維能力，培養(yǎng)學習遷移能力.當下的課程標準和高考評價體系在深度上要求學生會將實際問題進行建模，并分析解決；在廣度上要求各物理知識不孤立，形成系統(tǒng)，構成整體；在寬度上要求學生的物理觀念、科學思維、科學探究能力全面提升.基于雙邏輯的情境導向專題化教學將教學內(nèi)容進行重構，把原本單獨學習的知識點進行整合，使之相互關聯(lián)，讓學生對高中所有物理知識有全局觀，能整體把握，形成物理觀念；同時將真實情境引入課堂，學生通過小組討論等合作探究方式，加以實驗輔助，使得探究能力、建模能力、問題解決能力、團隊協(xié)作能力等得以提高，同時培養(yǎng)了發(fā)散思維、創(chuàng)新思維等高階思維.由此可見，基于雙邏輯的情境導向專題化教學與新課程標準、高考評價體系的要求深度契合，其教學實施具有一定的合理性和必要性.

以情境為導向重構教學內(nèi)容制定專題時要注意以下幾個方面：①真實情境的針對性——選取高考高頻熱點或難點，利用有針對性且學生較為熟悉的情境重點解決一類問題，以幫助學生掌握重點，突破難點；②引領認知的多維性——梳理各個知識間的聯(lián)系，構建知識網(wǎng)絡，形成對一類問題更為系統(tǒng)、全面的認識，學生遇到新的情境問題的解決過程中能夠舉一反三、觸類旁通；③解決方法的明確性——滲透解決這類問題的一般思想方法，構建解決“指引圖”，防止“碎片化”復習和就題論題的重復勞動；④多種思維的靈活性——物理情境千變?nèi)f化，在幫助學生提煉有明顯類型特征的基本問題解題思路的基礎上，也要呈現(xiàn)一些沒有明顯類型特征的拓展問題，打開思維廣度，幫助學生克服思維的定式，增強思維的靈活性.

3 “電磁感應綜合復習”的教學案例分析

電磁感應是高中物理的重要章節(jié)，也是歷年高考的高頻考點.電磁感應的相關知識能與力學、能量等眾多方面相聯(lián)系，對該部分的知識，一般的專題復習是將其分為力與運動、能量動量、圖像、電路4大專題.但學生復習完這4 個專題之后往往只停留在會解一些題的基礎上，至于為什么要這么解？ 電磁感應解題的一般思路是什么？ 解決電磁感應的關鍵核心問題在哪里依舊云里霧里.針對以上教學現(xiàn)狀，筆者在進行該部分教學時將電磁感應分為以下幾個專題（如圖1）.

圖1 電磁感應專題重構

相比于一般的電磁感應4大專題，本專題系統(tǒng)是按知識網(wǎng)絡進行重構，將電磁感應的4大題型即力與運動問題、能量與動量問題、電路問題和圖像問題貫穿于每個知識專題中，在每個專題中都有真實情境貫穿于整個專題，有時再加以實驗輔助，幫助學生通過解決真實情境問題，深刻理解知識并應用規(guī)律.下面以線框平動切割專題為例詳細說明.

情境導入：展示電磁制動的優(yōu)點及其在生活中的應用（圖2），展示其原理種類，幫助學生建立模型（圖3）.

圖2 電磁制動的生活應用

圖3 電磁制動原理兩種類型

設計意圖：將真實情境引入課題，給高三復習課增添一些色彩，讓學生覺得學有所用，同時培養(yǎng)學生建模能力和分析問題的能力.

提出問題：如圖4所示，緩沖列車水平通過線圈上方，線圈與磁場的作用使小車做減速運動，從而實現(xiàn)緩沖制動.某列車車底安裝的電磁鐵產(chǎn)生磁場可視為勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向豎直向下；水平地面固定著閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，ab邊 長 為L1，bc邊足夠長，MN長為L2（L1＜L2），NP長 為2L2，已知小車總質(zhì)量為m，受到地面的摩擦力為f，小車磁場剛抵達線圈時，速度大小為v0.

圖4

設計意圖：先將一種模型轉化為物理問題進行分析，為后面的情境變式和總結規(guī)律做準備.

分析問題：

問1：列車剛越過ab時，ab兩端的電壓Uab是多少？

問2：制動過程中的最大加速度am是多少？

問3：定性描繪制動過程中可能的v t圖像.

問4：若列車恰好全部進入線框區(qū)域，求整個制動過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？

問5：在第4問的條件下，求出能安全制動時列車行駛的最大速度v1（已知從剛抵達線圈到停止經(jīng)歷總時間為t）？

設計意圖：利用問題串的形式將電磁感應常見的4類問題逐個討論，便于學生總結歸納此類問題的一般方法.

問題引申：

問6：如果上述問題中不是磁場運動而是線框運動，上述問題如何求解？

設計意圖：利用模型變式，讓學生深度理解動生電動勢中E=Blv各個物理量的含義，B指線框兩條切割邊的磁感應強度差，l指整個線框切割的有效長度，v指磁場與金屬框的相對速度，對下節(jié)課即將要復習的雙棒問題做鋪墊.

問題拓展：

問7：從上述分析可以看出，磁場運動或線框運動或磁場、線框一起運動處理方法都是類似的.如果運動磁場不是單一的勻強磁場，而是由大小相同，方向不同的兩個勻強磁場組合而成的（如圖5），上述問題又如何求解？

圖5

設計意圖：變換模型條件，鞏固問題1-5 得到一般處理方法.

問8：如果磁場是由三相交流電激發(fā)產(chǎn)生的，即磁場按正弦規(guī)律變化（如圖6），上述問題又如何求解？

圖6

設計意圖：增加問題復雜程度，讓理想模型更接近真實情境，讓學生對更復雜的問題進行求解，讓他們總結規(guī)律，并為下次課的交變電流的復習做鋪墊.

學以致用：

電磁制動與電磁驅動原理類似，展示我國研發(fā)的電磁炮，003型航母等軍事應用（如圖7）.

圖7

設計意圖：學以致用的同時，激發(fā)學生的家國情懷，為祖國的強大而自豪.

勇者游戲：

自制實驗儀器，讓學生親身體驗電磁制動（如圖8）.

圖8 學生參與小游戲

設計意圖：利用小游戲，讓學生親身體驗電磁制動，引發(fā)學生思考實驗原理，體驗物理的奇妙所在.

課堂小結：

學生總結本節(jié)課的知識、規(guī)律、方法和體會（如圖9）.

圖9 課堂小結

設計意圖：讓學生進行課堂反思，有助于他們總結提升.

點評：本節(jié)課按重構的知識專題深入討論了線框平動切割磁感線問題.以真實情境電磁制動作為引入，并將電磁制動作為邏輯主線貫穿整節(jié)課的始終，進而建立模型，通過問題串的方式將磁場動線框不動的模型做了全面的討論，幫助學生復習了電磁感應4大問題，并進一步將模型不斷變式，幫助學生深層次理解動生電動勢的含義，同時將雙棒切割，交流電暗含其中，便于學生構建知識網(wǎng)絡框架，形成物理觀念.在科學思維貫穿始終的同時以游戲結束本節(jié)課，目的在于提高學生的科學探究能力，同時不忘培養(yǎng)學生的家國情懷和實事求是的科學態(tài)度.整節(jié)課的教學方式、知識呈現(xiàn)方式等與以往高三復習課截然不同，讓高三學生有了一個全新的體驗，學生的學習主動性和學習熱情大大提高.

4 教學實踐的反思

從課堂教學實踐來看，基于雙邏輯的情境導向專題化教學效果顯著，不但提高了物理高三復習課的針對性和有效性，還大大激發(fā)了學生的學習激情和積極性.與傳統(tǒng)高三復習課相比，打破以往的專題進行內(nèi)容重構，以情境導向的專題化教學更能引起師生的共鳴，更能體現(xiàn)物理學科的邏輯性、思維性和科學性，更能培養(yǎng)學生能力，達到提升學生學科核心素養(yǎng)的教學目標.不過，本教學探索只是就幾個重點章節(jié)進行實踐，尚未針對高中所有復習課全面展開；如何更科學的重構教學內(nèi)容，進行專題劃分；什么樣的專題適合什么樣的教學樣態(tài)也還需要進一步的探索和研究.