讓物理核心素養在高三專題課中落地生根
——以“電磁感應現象的圖像處理”專題為例

(江蘇省南京市金陵匯文學校，江蘇 南京 210036)

《2018年江蘇普通高中學業水平測試(物理選修)說明》要求考查學生的理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用數學處理物理問題能力、探究能力等。在高三專題復習課中,如何將該測試說明的能力要求分解到每一節專題復習課上,優化學生的知識結構,提升學生的解題能力,讓物理核心素養在專題復習課中落地生根？筆者在此分享自己的思考。

1 當前高三專題復習課存在的問題

從近幾年筆者所聽的高三專題復習課來看,主要有以下幾種類型，主要存在的問題如下:

(1) 炒冷飯型。已有的知識點是在高一、高二學的,很多內容當時是文、理科學生一起學習,老師對知識點的深度與廣度不會作太高要求,專題復習時老師僅僅是一帶而過,有部分學生對此不能真正掌握。

(2) 灌輸式講解。許多教師認為：既然試題學生已經做過,講課的時候也就不再關注學生的狀態,大都采用灌輸式,以教師的講解為主,忽視了學生的自主內化和互助討論。

(3) 流水型講評。把題型累積在一起,課上采用逐題分析的方法,不對知識與技能的培養進行分類,不利于學生系統性掌握相關知識和解題方法。

2 高三專題復習課應遵循的原則

(1) 激勵性原則。德國教育家第斯多惠說過:“教學的藝術不在于傳授本領,而在于激勵、喚醒、鼓舞”,高三復習任務重強度大,更需要激發興趣，提高自信心。

(2) 計劃性原則。在備課活動中,要統籌安排,控制好專題進度的時間節點,初步確定好專題選擇的方案,做到設置合理、針對性強。

(3) 參與性原則。課堂上,要注意充分發揮學生的主動性,讓他們參與到課堂的各個環節中來,加深對專題的理解。

(4) 啟發性原則。教師作為課堂的主導者,要設置啟發性強的問題,專題課也要有效激活、開拓學生的思維能力和探究能力,使學生有更多的收益。

(5) 示范性原則。專題講解時，老師的例題講解、學生的解題都要規范,畫圖建立模型、列原始方程、用物理的書面語言規范表述等都應通過教學展示給學生。

3 高三專題復習課的實施策略

根據以上原則,為讓物理核心素養的培養在高三專題復習課上落地生根培養，筆者以“電磁感應現象的圖像處理”專題為例,提出以下實施策略。

3.1 以學生為本,激發求知欲

把握學生的認知規律,精心設計啟發方式和內容,引導學生利用已有的知識,發現新的問題,建立新舊知識的聯系,喚起學生的思維,激發他們的想象。

教學片段一

師：在學習電磁感應現象的應用時,我們常會以話筒為例,我拿來了一只話筒,對話筒做了改裝,話筒的輸出端與微電流傳感器相連,請一位學生來唱上幾句,觀察投影屏上的圖像。

師：這位學生用歌聲表達了對客人的歡迎,我們看一下把歌聲轉換成電信號以后的圖像,這些曲線讓人心動不已,我們一起來研究電磁感應現象中的圖像問題。

教學片段二

要想更好分析圖像，我們還需要相關的知識作為儲備,請學生通過iPad或手機進行網絡學習(https://ks.wjx.top/jq/19638778.aspx),并反饋自己的學習情況。

設計意圖：復習課的引入要考慮到學生的感受,不能枯燥地以“我們來解決這道題”開始。上課前將話筒的輸出端接到電流傳感器上,通過計算機投影到大屏,實時顯示信號的變化,學生的注意力很快被吸引,使用iPad或手機快速回顧知識點,當堂反饋,還可以重復觀看知識點的講解。

3.2 以知識為基礎,觸及多個層面

物理核心素養要求學生要具備運動與相互作用、能量等物理觀念,要具備模型建構、科學推理、論證、質疑創新等科學思維,在高三設計專題時,不能像新授課那樣僅限于解決一個個知識點,而應創設物理情境，引導學生建立物理模型,并以一個基礎模型為主線,多角度、多方位思考,觸及多個層面,培養學生的核心素養。

教學片段三

如圖1所示，邊長為40cm的單匝正方形金屬線框,在外力F作用下以0.2m/s的速率,經過寬為40cm的有界均勻磁場,磁場方向垂直紙面向里,大小為0.2T,規定線圈內產生逆時針的電流方向為正方向,回路的總阻值為20Ω,線框完全通過磁場區域過程中,請畫出回路電流的i-t圖像。

圖1

圖2

師：那BC端的電壓U以及外力F隨時間又怎樣變化呢？

圖3

師：UBC-t圖像為什么有轉折,而F-t圖像卻沒有轉折？

《星火》所刊發的作品，不僅被《小說月報》《散文選刊》《詩選刊》等各種文學選刊大量轉載，還多次被《新華文摘》《特別關注》等權威性或發行量很突出的綜合性社會文化類選刊轉載。

師生共同總結(如表1):

表1

教學片段四

如圖4所示的勻強磁場中有一根彎成45°的金屬線POQ,其所在平面與磁場垂直,長直導線MN與金屬線緊密接觸,起始時OA=L0,且MN⊥OQ,所有導線單位長度電阻均為r,MN勻速水平向右運動的速度為v,使MN勻速運動的外力為F,請作出感應電動勢E隨時間變化的關系圖線。

圖4

圖5

師：能否進一步畫出感應電流i、回路的功率P、外力F隨時間t變化的規律圖像？并根據圖像思考：外力F的功率和回路的功率關系(功能轉化關系)。

師生共同總結(如表2)。

表2

在學生的思考過程中,通過設計“子問題”，降低了問題的思維難度,由易入難,學生在層層深入中積極思考,一步一個臺階走向終點,最終順利達到教學目的。

3.3 以方法為主線,提升思維能力

(1) 突出物理模型的構建方法。模型是思維的產物,一個具體的物理問題所描述的物理現象或過程都對應著一定的物理模型，要解決問題必須要對此問題所展示的物理過程進行抽象簡化或近似處理，力求把握模型的隱含條件，構建合適的物理模型。因此,專題課例題的選擇要有典型的物理情景,以提高學生建構理想模型的意識和能力。例如本節電磁感應現象中產生電流的條件是什么？是動生電動勢還是感生電動勢？要通過不斷的積累，健全相關的對象模型、條件模型和過程模型，總結模型的常用思路與解法。加強對經典模型的變式研究,努力提高學生的思維品質。

(2) 要善于歸類總結,在專題課上,可以就某一個物理概念的理解或物理規律的應用，先請學生進行歸納總結,再由教師提煉概括，得出一般流程,起到“秀枝一株,嫁接成林”的功效。要引導學生對一類題型和方法進行總結，每種題型一般都有獨特的解題方法、思路與技巧,即使條件改變了,方法也是不變的。

教學片段五

將一段導線繞成如圖6甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內。回路的ab邊置于垂直紙面向里為勻強磁場Ⅰ中,磁感應強度不變。回路的圓環區域內有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖6乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖像是( )。

圖6

生：先看右邊圓形磁場區域,產生的電動勢應為感生電動勢,磁感應強度隨時間的變化為線性變化,產生的電動勢為定值,電流也為定值,排除C、D選項,再由電流方向判斷B選項正確。

其實學生的方法不一定是老師所講的“正統方法”，學生可以運用排除法、特殊值法、比較法等方法,把復雜問題簡潔化,錘煉學生的思維。

教師要引導學生對做過的題進行分析歸類,總結提煉解題方法,如整體隔離法、微元法、類比轉換法、圖像法、極值法、對稱法等。從個性中抽象出一般的特征,起到觸類旁通、舉一反三的作用,多方位訓練學生的思維,培養其遷移能力與創新能力。

4 結語

德國教育學家第斯多惠說過：“教學的藝術不在于傳授本領,而在于激勵、喚醒和鼓舞。”學生是一個個富有個性、富有思維的鮮活生命個體,高三階段的專題需要以學生為本,讓學生成為學習的真正主人。通過問題解決、思維訓練、方法探索,才能使得學生學會思考、探索和創新,物理核心素養的培養才能落地生根。