情境教學(xué)在高中物理磁場(chǎng)教學(xué)中的應(yīng)用分析

福建省莆田第八中學(xué) 林德棋

魯科版物理課程設(shè)計(jì)中對(duì)于磁場(chǎng)教學(xué)提出了嚴(yán)格的要求，學(xué)生不僅需要熟練掌握磁場(chǎng)的相關(guān)概念，也要進(jìn)行實(shí)際問(wèn)題的解決和相關(guān)物理量的計(jì)算。有關(guān)磁場(chǎng)問(wèn)題的處理不同于一般的物理問(wèn)題，不僅需要熟練掌握公式，也要結(jié)合幾何關(guān)系，求半徑、計(jì)算帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，因此這一章的教學(xué)存在種種挑戰(zhàn)。

一、情境教學(xué)在物理磁場(chǎng)教學(xué)中的意義

所謂情境教學(xué)，指的是利用課堂以外的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生互相融合的教學(xué)方法。這個(gè)環(huán)境的選取比較自由，可以是人為環(huán)境，也可以是客觀存在的環(huán)境，如果所應(yīng)用的環(huán)境更加形象，那么所取得的效果也會(huì)更加顯著。情境教學(xué)的手段在于憑借生動(dòng)形象的情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，其符合新課程改革之下的教學(xué)要求，通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)可以極大程度上促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)際物理問(wèn)題的理解與思考。綜合情境教學(xué)在物理教學(xué)中的運(yùn)用，其好處主要有以下方面。

（一）解決理論與實(shí)踐相互脫節(jié)的問(wèn)題

傳統(tǒng)物理教學(xué)在“磁場(chǎng)”一章中，偏向于純理論知識(shí)的講述。由于電磁場(chǎng)概念比較抽象，單純的講述很難使學(xué)生從根本上理解相關(guān)概念，而通過(guò)物理情境的創(chuàng)設(shè)可以簡(jiǎn)單地解決這一問(wèn)題。情境教學(xué)的實(shí)施將有效解決目前教學(xué)中理論與實(shí)踐相互脫節(jié)的問(wèn)題，關(guān)鍵在于將理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相互聯(lián)系，這樣就可以將復(fù)雜抽象的物理知識(shí)形象化，使學(xué)生深度理解物理概念。以法拉第電磁感應(yīng)定律為例，在純理論教學(xué)中，對(duì)于這一定律的解釋只是說(shuō)磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而對(duì)于其實(shí)質(zhì)內(nèi)涵卻很少解釋?zhuān)@就加大了學(xué)生的理解難度。但是如果在授課過(guò)程中能夠?qū)⒎ɡ诎l(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的過(guò)程講述給學(xué)生，比如指出在開(kāi)關(guān)的閉合瞬間會(huì)引起電流計(jì)指針的轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通過(guò)與實(shí)際相聯(lián)系，將極大地降低學(xué)生的理解難度，也會(huì)使課堂充滿(mǎn)樂(lè)趣。

（二）具有極強(qiáng)的時(shí)效性

情境教學(xué)通過(guò)物理情境的創(chuàng)建使學(xué)生參與到課堂教學(xué)中，由于情境的創(chuàng)設(shè)需要不斷地更新教學(xué)內(nèi)容，這就從根本上優(yōu)化了授課的時(shí)效性。磁場(chǎng)是物理學(xué)研究的一個(gè)重要方向，并且在不斷地更新前沿知識(shí)，這些都將滲透到高考當(dāng)中。由于課本的更新速度緩慢，這就要求教師及時(shí)將前沿科技理論在課堂上傳授給學(xué)生。通過(guò)物理情境的創(chuàng)建，教師可以及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，使傳授的物理知識(shí)具有極強(qiáng)的時(shí)效性。當(dāng)前高考對(duì)于物理新觀念的考查力度在逐年加大，針對(duì)“磁場(chǎng)”這一節(jié)，對(duì)磁懸浮列車(chē)的考查多有體現(xiàn)，通過(guò)情境教學(xué)的引入，可以及時(shí)給學(xué)生展示磁懸浮的工作原理。這樣的教學(xué)模式緊跟物理前沿的發(fā)展理論，通過(guò)物理情境的引入使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技的不斷突破，同時(shí)也提升了其學(xué)習(xí)興趣。

（三）針對(duì)性強(qiáng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

情境教學(xué)還有一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是針對(duì)性強(qiáng)，教師在施教過(guò)程中通過(guò)情境的創(chuàng)設(shè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題所在，并且實(shí)施相應(yīng)的解決措施。學(xué)生通過(guò)融入教師所設(shè)置的情境，可以從生活實(shí)際出發(fā)去感受物理模型的優(yōu)勢(shì)所在。情境教學(xué)通過(guò)簡(jiǎn)單通俗的物理情境，可以使學(xué)生理解抽象的物理概念，具有良好的實(shí)踐意義。在情境教學(xué)中，情境并不是復(fù)制實(shí)體，而是通過(guò)對(duì)于實(shí)境的模擬，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與練習(xí)興趣。

二、情境教學(xué)在高中物理磁場(chǎng)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

情境教學(xué)法是目前被廣泛認(rèn)可的一種教學(xué)模式，已經(jīng)運(yùn)用到了多個(gè)學(xué)科的教學(xué)之中，并且取得了不錯(cuò)的成效；但是其在物理教學(xué)中的運(yùn)用還不是特別廣泛，仍然存在種種不足。

（一）情境教學(xué)形式單一，缺乏創(chuàng)新

在很多教師的觀念中，情境教學(xué)并不是一種最優(yōu)的教學(xué)手段，教師只把它當(dāng)作一種活躍課堂氛圍的手段，沒(méi)有從根本上將其列入教學(xué)活動(dòng)中，這就使得情境教學(xué)的形式單一，缺乏相應(yīng)的創(chuàng)新模式。情境教學(xué)的核心在于多元化情境的創(chuàng)建，在此基礎(chǔ)之上創(chuàng)新模式，使教學(xué)內(nèi)容更加精彩。目前在“磁場(chǎng)”一章的情境教學(xué)模式運(yùn)用中，普遍存在情境教學(xué)形式單一的問(wèn)題，具體表現(xiàn)在課件內(nèi)容單一化，只是單一的物理概念、公式介紹以及對(duì)于定理的解釋?zhuān)偌由侠}分析與應(yīng)用，在教學(xué)這些內(nèi)容的實(shí)際過(guò)程中象征性地引入相應(yīng)情境，并且情境大都集中于習(xí)題與例題之中，這種情境模式的應(yīng)用顯然是單一化且缺乏創(chuàng)新感。磁場(chǎng)作為一種抽象性的物質(zhì)形式，直接對(duì)其進(jìn)行理論知識(shí)講述顯然是枯燥乏味的，在情境創(chuàng)建中應(yīng)當(dāng)更多地關(guān)注對(duì)這些理論知識(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，而僅僅在例題中加以運(yùn)用顯然達(dá)不到相應(yīng)的教學(xué)目的。創(chuàng)新性的缺乏使得情境教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有什么不同之處，失去了情境教學(xué)的根本目標(biāo)。

（二）情境內(nèi)容與教材內(nèi)容聯(lián)系不夠緊密

針對(duì)情境教學(xué)的時(shí)效性特點(diǎn)，隨之而來(lái)的就是在情境創(chuàng)設(shè)中對(duì)課本知識(shí)的脫離。情境模式的關(guān)鍵在于創(chuàng)新，但是所有的創(chuàng)新都應(yīng)該是有一定的理論基礎(chǔ)，隨意地逾越這一理論，將使得創(chuàng)新內(nèi)容毫無(wú)意義。如今的情境教學(xué)中存在盲目創(chuàng)新、脫離物理課本的現(xiàn)象，這種情境模式的運(yùn)用顯然也不科學(xué)。物理課本是諸多專(zhuān)家共同創(chuàng)造的知識(shí)結(jié)晶，情境模式的運(yùn)用應(yīng)當(dāng)建立在課本理論知識(shí)基礎(chǔ)之上，然后進(jìn)行創(chuàng)新與應(yīng)用。目前有教師在情境設(shè)計(jì)時(shí)所運(yùn)用的情境模式過(guò)于“高大上”，甚至涉及大學(xué)物理的問(wèn)題，尤其是在磁場(chǎng)中大量運(yùn)用微積分模型，這一情境的創(chuàng)設(shè)將給學(xué)生的正確理解帶來(lái)困難。

（三）沒(méi)有充分建立起磁場(chǎng)知識(shí)的聯(lián)系

情境教學(xué)模式在磁場(chǎng)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)建立起緊密的聯(lián)系，“磁場(chǎng)”這一章知識(shí)點(diǎn)分散，從磁場(chǎng)的產(chǎn)生、磁場(chǎng)的基本特征、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、磁場(chǎng)的方向與磁感線(xiàn)到安培定則的提出，這幾個(gè)環(huán)節(jié)緊緊相扣；但是在情境設(shè)置中很難做到將這些知識(shí)點(diǎn)相互串接起來(lái)，而是偏向于每一節(jié)獨(dú)立性的情境創(chuàng)建。如果情境模式不能做到知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)聯(lián)，將很難達(dá)到應(yīng)有的效果。目前許多教師由于是初次接觸情境教學(xué)的應(yīng)用，對(duì)于如何更好地做到知識(shí)點(diǎn)之間的相互串接還有很大的缺陷，常常表現(xiàn)為不同知識(shí)點(diǎn)之間都比較獨(dú)立，這樣就使情境的代表性大打折扣。比如在進(jìn)行磁感線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)的相互比較時(shí)，如果用各自獨(dú)立的情境對(duì)于二者的異同點(diǎn)進(jìn)行分析，學(xué)生將很難認(rèn)識(shí)到二者的本質(zhì)區(qū)別。

三、情境教學(xué)在高中物理磁場(chǎng)教學(xué)中的應(yīng)用措施

（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，明確磁場(chǎng)物質(zhì)性

結(jié)合高中物理教學(xué)目標(biāo)，課堂教學(xué)的效果好壞與其所設(shè)立的物理情境密切關(guān)聯(lián)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境是構(gòu)建情境教學(xué)的第一步。在問(wèn)題情境的構(gòu)建中應(yīng)當(dāng)遵循針對(duì)性、指導(dǎo)意義的情境選取原則；同時(shí)為了更好地吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師在問(wèn)題情境設(shè)置當(dāng)中應(yīng)當(dāng)注重趣味性，這樣可以很好地達(dá)到解決教學(xué)難題的目的。與此同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合磁場(chǎng)教學(xué)中的重難點(diǎn)問(wèn)題，因?yàn)閱?wèn)題情境的制定與課堂知識(shí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。教師在熟知學(xué)生以及磁場(chǎng)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)下可以設(shè)立合適的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生去探索。設(shè)立合理的問(wèn)題情境，可以使教學(xué)課堂取得良好的效果。

以“磁感線(xiàn)”一節(jié)教學(xué)為例，引入磁場(chǎng)的物質(zhì)性特點(diǎn)之后，為了更加形象地描述磁場(chǎng)，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：既然知道了磁場(chǎng)的存在性，那么如何刻畫(huà)它的分布呢？這時(shí)便可以引入法拉第所提出的有關(guān)磁感線(xiàn)的概念。通過(guò)實(shí)驗(yàn)中鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化的性質(zhì)來(lái)形象地表示出磁感線(xiàn)的形狀，這樣學(xué)生就從物質(zhì)層面上對(duì)于磁感線(xiàn)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)于磁感線(xiàn)的刻畫(huà)，學(xué)生就可以了解到磁感線(xiàn)的作用，明白磁感線(xiàn)上任一點(diǎn)的切線(xiàn)方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，根據(jù)磁感線(xiàn)分布的疏密程度，可以定性地反映出磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)弱。這種假想的磁感線(xiàn)引入方法，在磁場(chǎng)教學(xué)中具有重要意義，通過(guò)定性的分析，為以后定量的計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度打好了基礎(chǔ)。問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)于物理模型的充分認(rèn)識(shí)。

（二）創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，探究電磁感應(yīng)

物理作為自然科學(xué)，它的很多結(jié)論都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出的。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)是重要的一部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是最好的探究性學(xué)習(xí)方法。在“磁場(chǎng)”這一章的教學(xué)之中，實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)置是做好教學(xué)工作的關(guān)鍵所在。教師通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)立，引導(dǎo)學(xué)生觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以發(fā)現(xiàn)“電生磁，磁生電”的物理現(xiàn)象，從而認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)。

以“奧斯特的電流磁效應(yīng)現(xiàn)象”這一節(jié)的教學(xué)為例，在預(yù)習(xí)時(shí)教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生提前搜集電流磁效應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)象，并且做好相應(yīng)的記錄。在正式上課時(shí)通過(guò)邀請(qǐng)學(xué)生講述對(duì)電流磁效應(yīng)的初步認(rèn)識(shí)，做好開(kāi)課前的熱身工作。教師通過(guò)聆聽(tīng)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，做好相應(yīng)的部署工作，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中先進(jìn)行分組，將實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備完善，做好“磁懸浮”小實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。教師及時(shí)解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中所遇到的種種問(wèn)題，并且同學(xué)生一起解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。“為什么小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？小磁針的偏轉(zhuǎn)方向與地磁場(chǎng)、吸鐵石有何種對(duì)應(yīng)關(guān)系？在不通電流的情況下，小磁針還會(huì)偏轉(zhuǎn)嗎？”通過(guò)解決這些問(wèn)題，就可以很自然地得出電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：任何通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)紩?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這種現(xiàn)象也就是著名的“電流的磁效應(yīng)”。研究了“奧斯特的電流磁效應(yīng)現(xiàn)象”，就進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)“安培定則”的實(shí)驗(yàn)情境，即通過(guò)右手螺旋定則，判斷感應(yīng)電流的方向，從而建立起不同理論知識(shí)之間的相互關(guān)聯(lián)。

（三）創(chuàng)設(shè)生活情境，探究日常磁現(xiàn)象

創(chuàng)設(shè)生活情境是情境教學(xué)的重要組成部分。物理理論知識(shí)的教學(xué)源于生活實(shí)際，對(duì)于物理理論的研究就是從生活出發(fā)，最后反作用于生活。就高中物理磁場(chǎng)教學(xué)而言，它與現(xiàn)實(shí)生活有著密切的聯(lián)系，我國(guó)早期的指南針就用到了磁場(chǎng)的相關(guān)理論?！盀槭裁粗改厢樋梢灾该鞣较颍俊边@就要求學(xué)生對(duì)地磁場(chǎng)有一個(gè)理性的認(rèn)知，教師可以形象地將地球創(chuàng)立為一個(gè)物理情境——磁鐵模型，明確其磁場(chǎng)線(xiàn)分布情況，從而有效探明指南針的工作原理，加深學(xué)生的印象。針對(duì)指南針指南、鴿子千里歸巢這些現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象，就可以非常順利地聯(lián)想到磁場(chǎng)的相關(guān)概念，對(duì)于磁場(chǎng)的客觀存在也有了間接證明。同時(shí)也要注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量性質(zhì)，在運(yùn)算過(guò)程中除了考慮其大小以外，也要注意其方向性。通過(guò)立體圖形情境的構(gòu)建，使學(xué)生熟練掌握直線(xiàn)電流、環(huán)形電流以及通電螺線(xiàn)管的安培定則使用方法。通過(guò)立體幾何模型的構(gòu)建，再借助于實(shí)物的相類(lèi)比，使學(xué)生提高理解程度。

（四）創(chuàng)設(shè)物理模型，解決實(shí)際問(wèn)題

“磁場(chǎng)”一章知識(shí)點(diǎn)多，內(nèi)容難度大，是高考命題分值最大的一部分。通過(guò)相關(guān)物理模型的構(gòu)建，可以幫助學(xué)生有效理解與掌握重難點(diǎn)內(nèi)容，達(dá)到情境教學(xué)的目的。以磁場(chǎng)中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)為例，電荷進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力提供其偏轉(zhuǎn)的向心力，因此其磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的核心公式就是qvB=mv2/r,從而可以得出r=mv/qB的核心公式。掌握好這一公式就可以解決大部分偏轉(zhuǎn)類(lèi)問(wèn)題，將物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題，即通過(guò)找出幾何關(guān)系，求出粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，就可以求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，進(jìn)而解決周期問(wèn)題與方向問(wèn)題。創(chuàng)立偏轉(zhuǎn)模型后，進(jìn)一步延伸到回旋加速器、質(zhì)譜儀等，了解先進(jìn)的物理前沿理論。在電磁感應(yīng)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)建立“磁通量”的物理情境，即電磁感應(yīng)的本質(zhì)原因在于磁通量的改變，從而進(jìn)一步提出法拉第電磁感應(yīng)定律，使學(xué)生的認(rèn)知層層遞進(jìn)，對(duì)于知識(shí)有系統(tǒng)化的把握。對(duì)于磁場(chǎng)的疊加原理應(yīng)當(dāng)建立起矢量運(yùn)算的情境，將實(shí)際問(wèn)題抽象為相應(yīng)的物理量，利用平行四邊形定則或者三角形法則進(jìn)行矢量的疊加，實(shí)現(xiàn)幾何與運(yùn)算的結(jié)合，使磁場(chǎng)運(yùn)算類(lèi)問(wèn)題的難度大大降低。物理模型的創(chuàng)建是解決物理問(wèn)題的重要思想，在情境創(chuàng)設(shè)中應(yīng)當(dāng)格外關(guān)注。

綜上所述，在魯科版高中物理教學(xué)中，“磁場(chǎng)”一章的教學(xué)內(nèi)容多、難度大，想要做好這一章節(jié)的教學(xué)工作絕非易事。磁場(chǎng)本身作為一種肉眼無(wú)法觀測(cè)的物質(zhì)，很難使學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)的物質(zhì)性，而研究置于磁場(chǎng)中的磁體、帶電導(dǎo)體的難度更大。在新課改下，情境教學(xué)的提出與應(yīng)用給“磁場(chǎng)”一章的高效性教學(xué)帶來(lái)了新的方式，通過(guò)相關(guān)情境的創(chuàng)設(shè)，可以將復(fù)雜的物理概念形象化，加強(qiáng)學(xué)生的理解與掌握。教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)善于運(yùn)用物理情境的創(chuàng)建，通過(guò)問(wèn)題情境、實(shí)驗(yàn)情境以及物理模型的構(gòu)建，促進(jìn)“磁場(chǎng)”這一章節(jié)教學(xué)任務(wù)的順利完成。