基于核心素養(yǎng)的高中物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)＊
——以《楞次定律》為例

溫升爔

（三明市第二中學(xué)，福建 三明 365000）

0 引言

楞次定律能夠有效地幫助學(xué)生判斷感應(yīng)電流方向，是“電磁感應(yīng)”章節(jié)中重要的內(nèi)容，更是教學(xué)中的難點(diǎn)所在。楞次定律教學(xué)內(nèi)容包括能量觀、運(yùn)動(dòng)觀、相互作用觀與物質(zhì)觀等，包含內(nèi)容較為復(fù)雜，因此教師可以在教學(xué)設(shè)計(jì)中通過各種方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行楞次定律內(nèi)容的學(xué)習(xí)，并通過評(píng)估、交流與反思等方式培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、實(shí)事求是、一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效提升。

1 科學(xué)思維與探究

引導(dǎo)學(xué)生明確感應(yīng)電流產(chǎn)生應(yīng)具備的條件，掌握右手定則與楞次定律，并能正確運(yùn)用其判斷電流方向。教師通過實(shí)驗(yàn)探究與分析歸納，總結(jié)出感應(yīng)電流方向與引起感應(yīng)電流磁通量變化兩者的關(guān)系，在此過程中提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性與合作學(xué)習(xí)的能力。通過實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)提升學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的樂于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新與善于創(chuàng)新的能力與意識(shí)，塑造其實(shí)事求是與踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。讓學(xué)生掌握與應(yīng)用楞次定律，理解阻礙變化具體含義，掌握通過電流磁場(chǎng)判別感應(yīng)電流方向的有關(guān)知識(shí)。

2 教學(xué)準(zhǔn)備及過程

教師準(zhǔn)備干電池與導(dǎo)線、演示用螺線管、金屬框、塑料板各一個(gè)，銅片強(qiáng)磁鐵各兩個(gè)，條形磁鐵與螺線管各30 個(gè)，具體的規(guī)格按照實(shí)際需要而定。

2.1 提出問題以引入課題

準(zhǔn)備如圖1 所示的教學(xué)器材，并向?qū)W生提出相關(guān)問題：“我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，那么在如圖1 所示的情況下，怎樣做才會(huì)使得金屬框ADCB 中形成感應(yīng)電流？”經(jīng)過學(xué)生的溝通交流與五分鐘的討論之后，有學(xué)生提出：線圈繞BC 邊旋轉(zhuǎn)，線圈繞AB 邊旋轉(zhuǎn)，線圈繞AC 對(duì)角線旋轉(zhuǎn)與線圈移除其共同所在的平面等各類方式[1]。根據(jù)學(xué)生的描述，教師作出相應(yīng)的動(dòng)作，在嘗試完所有的旋轉(zhuǎn)方式后，讓學(xué)生討論ADCB 框中是否存在磁通量變化，若有變化，其變化情況如何；最后提出問題：“怎么判斷ADCB 金屬框中的電流方向”。引出教學(xué)設(shè)計(jì)的主題——楞次定律。

圖1 教學(xué)示意圖

2.2 激發(fā)興趣以探究原因

準(zhǔn)備圖2 所示的教學(xué)用具，兩塊銅片、強(qiáng)磁鐵，一塊長(zhǎng)方形的塑料板。在課程開始之前，教師將強(qiáng)磁鐵固定在如上圖所示的位置，可將塑料板正對(duì)學(xué)生方向，與水平面的傾斜角度以不小于75 度為佳。在塑料板的右側(cè)上部同一高度同時(shí)釋放兩塊銅片，讓學(xué)生密切觀察銅片的運(yùn)動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)銅片運(yùn)動(dòng)情況基本一致，皆是加速落向塑料板右側(cè)底部。進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，將銅片1 置于塑料板的左側(cè)上部，并與右側(cè)銅片2 保持在同一高度，然后同時(shí)釋放兩塊銅片，學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)銅片1 下落速度慢于銅片2，較晚達(dá)到底部，交換兩塊銅片的位置。再次做相同實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銅片2 的下落速度慢與銅片1，較晚達(dá)到底部。組織學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、分析與討論，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)：雖然兩塊銅片的材質(zhì)、大小等完全相同。但是置于同一水平面的兩塊銅片的運(yùn)動(dòng)情況卻有著差異性，當(dāng)銅片置于左側(cè)時(shí)，明顯受到一定的阻礙作用，進(jìn)而導(dǎo)致其下落速度變慢[2]。學(xué)生提出猜想：“塑料板背面的左右兩側(cè)有著不同之處”。教師根據(jù)學(xué)生的猜想，向?qū)W生展示塑料板的背面，發(fā)現(xiàn)受阻礙的一側(cè)有著強(qiáng)磁鐵，引導(dǎo)學(xué)生說出答案：銅片運(yùn)動(dòng)受到強(qiáng)磁鐵的阻礙作用。向?qū)W生提出問題：“左側(cè)銅片為何會(huì)受到磁鐵的阻礙作用？”

圖2 楞次定律教學(xué)實(shí)驗(yàn)用具

2.3 小組學(xué)習(xí)以探究規(guī)律

準(zhǔn)備圖3 所示的教學(xué)用具，焊接不同顏色鱷魚夾的發(fā)光二極管、螺線管、條形磁鐵、螺線管、干電池與導(dǎo)線。根據(jù)圖4 所示電路圖進(jìn)行實(shí)物電路連接，閉合以下兩種連接方式電路中的S 開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察發(fā)現(xiàn)左側(cè)電路所示的電路圖能夠正常發(fā)光，右側(cè)二極管不能正常連接。

圖3 楞次定律小組實(shí)驗(yàn)用具

圖4 電路圖

準(zhǔn)備圖5 所示的試驗(yàn)器材，將條形磁鐵N 級(jí)插入螺線管中，進(jìn)行過程中，發(fā)現(xiàn)二極管a 發(fā)光，將條形磁鐵拔出來(lái)，發(fā)現(xiàn)二極管b 發(fā)光。將條形磁鐵的S 級(jí)插入螺線管中，二極管b 發(fā)光，拔出條形磁鐵，二極管a 發(fā)光。向?qū)W生提出問題：“造成這種現(xiàn)象的原因是什么？”學(xué)生思考與討論環(huán)節(jié)。條形磁鐵在插入與拔出的進(jìn)行中，二極管a 與二極管b 分別發(fā)光，這表明螺線管在過程中充當(dāng)電源使得二極管發(fā)光，根據(jù)N 級(jí)與S 級(jí)插入螺線管時(shí)二極管a 與二極管b 的不同反應(yīng)，學(xué)生做出判別：螺線管的電流方向與條形磁鐵的運(yùn)行方向以及其S 級(jí)與N 級(jí)有關(guān)。

圖5 試驗(yàn)器材

2.4 實(shí)踐活動(dòng)

如圖6 所示，通過在發(fā)光二極管中N 級(jí)快速穿插條形磁鐵，判別線圈中的感應(yīng)電流方向，并完成以下表格。

圖6 發(fā)光二極管中N 級(jí)快速穿插條形磁鐵示意圖

表1 線圈中的感應(yīng)電流方向情況

對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合的理論分析，得出表2：

表2 阻礙磁通量變化與相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)上述實(shí)驗(yàn)過程，得出以下論點(diǎn)：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化。根據(jù)學(xué)生的實(shí)踐課程，教師提出相關(guān)問題：“實(shí)驗(yàn)中誰(shuí)起到阻礙作用”“如何發(fā)揮阻礙作用？”“阻礙什么與阻礙效果如何？”學(xué)生經(jīng)過小組討論學(xué)習(xí)，得出：起阻礙作用的是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)；阻礙原則可用來(lái)拒去留與增反減同概括；阻礙不是阻止與相反，是減慢磁通量變化。使學(xué)生懂得：楞次定律屬于能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課程基于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)展開，課程設(shè)計(jì)思路為：?jiǎn)栴}導(dǎo)入→激發(fā)興趣→小組合作學(xué)習(xí)→實(shí)踐探究→總結(jié)規(guī)律→理解定律→事例訓(xùn)練→小結(jié)歸納。通過對(duì)“楞次定律”的實(shí)驗(yàn)探究，以及學(xué)生之間的小組討論、分析、交流與歸納，引導(dǎo)學(xué)生探究楞次定律的深層次含義，幫助學(xué)生逐步掌握與鞏固楞次定律的主要內(nèi)容，并且在實(shí)驗(yàn)探究的過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、合作交流能力與動(dòng)手操作能力，并最大程度地提升學(xué)生的物理探究興趣與主觀能動(dòng)性，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)與發(fā)揮學(xué)生的思維思考能力，使得學(xué)生的核心素養(yǎng)得到持續(xù)性的發(fā)展。

本節(jié)課程設(shè)計(jì)主要突出學(xué)生的主體位置，讓學(xué)生通過自身對(duì)于楞次定律相關(guān)內(nèi)容的探究，而得出相應(yīng)的結(jié)論，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)楞次定律的認(rèn)知以及應(yīng)用。因此在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，需把控課程設(shè)計(jì)中學(xué)生的參與程度，不能使課程預(yù)設(shè)內(nèi)容超過課程生成，這會(huì)弱化學(xué)生的主體性，不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是教師物理教學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容，通過在課程教學(xué)中讓學(xué)生親歷物理規(guī)律的探究過程，有效提升學(xué)生的綜合能力。離開核心素養(yǎng)的探究與培養(yǎng)過程，物理教學(xué)雖會(huì)取得短暫的進(jìn)步，但是對(duì)于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)說有著不利的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于核心素養(yǎng)的高中物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，以楞次定律的探究為例，還有著諸多的不足，需要物理教師進(jìn)行不斷的探究與完善，進(jìn)而促進(jìn)物理課堂的高效化，為學(xué)生提供更好的物理學(xué)習(xí)課堂，并不斷地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，使其能夠一直滿足時(shí)代發(fā)展的需求。