基于“網格教研”的高中物理教材解讀與教學設計

【關鍵詞】高中物理；安培力；科學思維；教研

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2023）07-0085-02

【作者簡介】郭穎，南京市中華中學（南京，210019）教師，高級教師。

為深化教學改革，提升教學質量，南京市中華中學開展了“網格教研”活動， 發動教師圍繞新課標、新教材和新高考展開研究。按照學校“網格教研”安排，高一、高二教師的任務是研究新課標和新教材。筆者所在的高二物理備課組組內進行了細致分工，并定期開展交流。筆者通過學習課程標準、比對新舊人教版物理教材，發現新教材更注重培養學生的科學思維能力。現以人教版物理教材高二“磁場對通電導線的作用力”教學為例，談談如何通過解讀教材、設計教學來培養學生的科學思維。

一、基于科學思維培養的教材解讀

人教版新教材的每一節的結構大致相同，都是由問題引入，創設情境進行理論（或實驗）探究，得出結論，再應用結論去解決問題。以“磁場對通電導線的作用力”的內容為例，新舊教材的變化如表1所示。通過對比我們可以發現新教材存在以下三方面變化。

1.在結構上做了調整。由問題引入，接著進行實驗（或理論）探究，得出結論，再應用結論去解決問題，強化對學生關鍵能力的培養。

2.在內容上做了增刪。新教材開篇介紹安培力在新能源領域的廣泛應用，引領學生感受科技發展的日新月異。末尾介紹安培在電磁學領域的貢獻，既教給學生科學研究的方法，又折射出科學態度與責任。

3.在習題上做了優化。U型軌道上導體棒問題分析，對初學者來說很有難度，而這又是高考考查的重點，新教材增加了這方面的習題訓練。

二、基于科學思維能力培養的教學設計

1.視頻引入

師：（播放有關新能源汽車的視頻）新能源汽車逐漸走入大眾生活，新能源新在哪里？又是如何驅動汽車的呢？讓我們一起去探究這種神奇的魔力吧！

2.演示實驗，引出課題

教師用兩根細鐵絲將導體棒水平懸掛在蹄形磁鐵的磁場內，給導體棒通電，讓學生觀察導體棒。學生通過觀察得出導體棒受力發生擺動的結論。教師引出“安培力”概念。

（1）實驗探究1：安培力的方向。學生通過實驗得出安培力的方向與電流方向、磁場方向有關。

（2）實驗探究2：分別改變電流方向、磁場方向，觀察安培力方向，并把結果記錄在白板上。學生觀察分析后，教師引出左手定則。（見圖1）

3.理論探究：安培力的大小

教師引導學生回顧磁感應強度的定義和方法。

師：如果電流和磁場方向平行呢？

生：F等于零。

師：如果電流和磁場成一角度呢？

生：把B分解。（見圖2）

師：垂直和平行是安培力大小的兩種特例。

4.DIS實驗驗證結論

師：導線框固定在力傳感器下面，磁鐵安裝在水平轉盤上。當線框平面與磁場方向垂直時，其所受安培力等效為下面那條邊所受的力，此時電路并沒接通，力傳感器為什么有示數？

生：有重力。

師：對，我們需先調零。旋轉轉盤，觀察示數變化。

生：大小和方向都發生變化。

師：研究安培力的大小隨時間變化的規律。橫軸表示時間，縱軸表示安培力，請觀察：勻速轉動轉盤，圖像呈正弦曲線。為什么？

學生討論。

師：觀察安培力表達式，這顯然是一個正弦函數。說明理論推導的結果是正確的。如果電流跟磁場有夾角，左手定則成立嗎？

生：成立。只需把磁感應強度正交分解，取垂直分量即可。

5.例題鞏固

斜面上U型軌道，分析其上一導體棒所受的安培力。強調改畫平面圖。

6.實際應用

介紹磁電式電流表的構造，通過動畫，講解其工作原理。介紹新能源汽車的動力原理，實現首尾呼應。

三、教學反思

1.教學設計要基于教材解讀，指向教學目標。一線教師要認真鉆研新教材，在把握教材編寫意圖的基礎上選擇教學策略。

2.課堂教學要基于真實問題，提升學生的科學思維。課堂伊始的電動汽車的動力源問題快速把學生帶入情境，接著演示實驗和相關的問題串，啟發學生思考。這樣的設計將學生思維體驗貫穿教學始終，促進學生思維的發展。