物理復習課的整體化教學策略探討
——以“磁場”單元復習為例

郭 拯

(浙江省慈溪市教育局教研室，浙江 慈溪 315300)

1 引言

核心素養背景下的單元復習課強調知識的結構化、整合化，防止知識的孤立化、片面化，這是核心素養培養的基本要求。知識的整體化是相對碎片化而言的，它有兩方面的含義：一是聯系和同化，強調知識關聯、完善認知；二是組織和統整，強調知識體系的建構、觀念的生成。

1.1 整體意味著聯系和同化

聯系包括直接聯系(顯性聯系)和間接聯系(隱形聯系)，知識的獲得過程是新舊知識相互作用的過程，不僅需關注知識自身的發生、形成和發展的內在過程，更要關注它與原有知識的有機聯系。通過建立聯系，學生具備了在新舊知識中求同存異的能力；通過同化，新知識被納入認知結構中，獲得意義學習，豐富了原有的認知結構。如果教師把所傳授的知識置入聯系和同化之中，課堂的知識空間就自然形成了。

1.2 整體意味著組織和統整

奧蘇泊爾認為：有意義的學習就是學生認知結構重新組織，新舊知識重新融合，框架體系重新建構的過程。據此，他提出了著名的命題：影響學習的最重要因素是學生已經知道了什么，我們應當根據學生的原有知識結構進行組織和教學。教師要以統整的眼光組織、設計和處理各章節、各單元和各知識點的關系，讓學生在整體和比較中學習，幫助學生在頭腦中將知識豎成線，橫成片，由點構成線，由線構成面，形成立體、開放、整體的知識結構。

現就磁場單元復習過程來探討物理復習課的整體化教學策略，圖1是運用整體化教學策略的思維導圖。

圖1

2 磁場的產生

普通高中課程標準強調要加強物理知識與實際生活的聯系，把滲透物理知識的實際應用作為當前物理教學改革的方向，在課堂教學中要充分挖掘物理學聯系實際生活的素材，用生動的生活事例或實驗來豐富教學內容，優化教學過程，提高知識建構效率。同時利用物理學史拓寬教學視野，激發學生學習興趣，培養學生樹立崇高理想、投身科學事業的志向。

在教學中教師可展示簡易的電動機模型(圖2)，提出問題：簡易電動機涉及到了哪些物理知識？學生回答：磁場、電流、安培力等。在教學中滲透物理學史，促進學生物理觀念的生成，如奧斯特的電磁相互聯系的觀念、法拉第的場的觀念等，介紹安培分子電流假說，總結出磁現象的電本質：環形電流產生磁場。

圖2

3 磁場的描述

定性分析和定量探究是物理教學中常用的兩種方法。定性分析是通過對物理問題的分析、解構，用物理知識定性解釋物理現象、描述物理規律。定量研究是在定性分析的基礎上，將物理模型清晰化，運用適當的數學方法求出精確解。定性分析側重于對于問題的整體把握和理解，而定量分析則更利于抓住問題的本質。

3.1 定性描述

同化機制是認知結構中新知識與原有知識之間存在的一種相似性效應。學生學習效果的好壞主要取決于原有認知結構中有沒有與當前學習內容相似的觀念。類比方法是基于同化機制的常用思維方法，通過比較新舊知識的某些相似屬性推理出其他相似屬性。類比方法的習得和運用有助于培養學生的科學思維能力，鍛煉其遷移能力，是提出科學假設和猜想的重要方法。

在介紹了法拉第的場的觀念后，為更好地描述“場”這種看不見、摸不著的特殊物質形態，引入了磁感線和電場線。引導學生運用類比方法，總結歸納磁感線和靜電場的電場線的異同點(表1)。

表1

教師請學生畫出直線電流周圍磁場分布的側視圖和俯視圖，利用同屏技術展示學生的成果，分析學生作圖中反映出的知識漏洞，如把通電直導線周圍的磁感線分布“近密遠疏”當作結論記憶(見圖3)。

圖3

師生共同進行“探究通電直導線周圍磁感應強度大小”的實驗(圖4)，用磁傳感器測量直導線周圍不同位置的磁感應強度，得出結論：磁感應強度隨距離的變大而減小(表2)。

圖4

表2

再請學生從科學性、美觀性等方面對自己所畫的側視圖、俯視圖進行自我評價，總結安培定則的使用方法。教學評價是對教師的教、學生的學做出的完整評價，間接反映了教學內容、教學方法、教學環境、教學管理等影響教學效果的諸多因素。

3.2 定量描述

請學生回憶電場強度的定義方法(E=F/q)，聯系磁感應強度的定義(B=F/IL)，體會比值定義法的廣泛應用。引導學生列舉用比值定義法定義的物理量，如加速度a、電容C等，再次強化類比方法的運用，培養學生的發散思維。

4 磁場力的性質

4.1 安培力

教師引導學生比較安培力與電場力的異同，歸納得出結論：電場力和場方向共線，安培力和場方向垂直。從電場力到安培力的學習是從平面力到空間力的認識提升過程。

再請學生用左手定則判斷并畫出4幅圖中的安培力方向，通過圖5加深對符號“·”和“×”的認識；由圖6掌握把立體圖轉畫為側視圖的技巧，化繁為簡，由難變易；由圖7深化理解安培力方向的特點：垂直于電流I和磁感應強度B所組成的平面。最后讓學生應用所學知識判斷簡易電動機中銅絲的旋轉方向，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動產生的，磁場對電流的作用，其實質是磁場對運動電荷的作用，這個力稱為洛倫茲力(F=qvB)。請學生動手判定運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向，強調左手定則應用的注意點：四指指向電流方向，而非電荷的運動方向?？偨Y、歸納左手定則和安培定則的區別與聯系。

5 磁場能的性質

通過介紹現代化武器裝備——電磁炮(圖8)，突出物理知識在生產、軍事中的廣泛應用，激發學生濃厚的學習興趣，增進學生的愛國熱情和學好本領、報效祖國的意愿。教師介紹電磁炮原理，它是利用電磁作用實現對炮彈(小鋼珠)的加速。接著演示電磁炮實驗(圖9)，觀察到小鋼珠以較大的速度被彈射出去，擊穿白紙，說明它具有較大的動能，從側面反映磁場的能的性質。實驗現象震撼，教學效果良好，電磁炮實驗為下一課時——磁場能的深入復習做好了鋪墊。

圖8

圖9

6 結語

在“磁場”單元復習中，筆者應用整體化教學策略，以磁場的產生、磁場的描述、磁場力的性質為線索，突出定性、定量、類比、微元、等效等科學方法在課堂教學中的重要作用，養成學生的聯系和同化意識，形成知識關聯。養成學生的組織和統整觀念，促進物理知識體系的建構。