科學(xué)思維指向下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)探究——以“楞次定律”為例

摘 要：本文探討了科學(xué)思維在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的導(dǎo)向作用，并以“楞次定律”為例進(jìn)行深入分析.通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，進(jìn)而提高他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；楞次定律；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2024）03-0078-03

“楞次定律”是高中物理中的一個(gè)重要定律，它涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向和大小.掌握這個(gè)定律，對(duì)于理解電路的動(dòng)態(tài)行為以及進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義.然而，由于該定律較為抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解過程中往往存在較大的困難.因此，如何通過科學(xué)思維方法設(shè)計(jì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生更好地掌握“楞次定律”，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是一個(gè)值得探究的問題.對(duì)于“楞次定律”的教學(xué)，傳統(tǒng)的方法往往是教師直接講述定律的內(nèi)容，然后通過例題進(jìn)行解釋和運(yùn)用.這種教學(xué)方式忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，導(dǎo)致他們只是機(jī)械地記憶和運(yùn)用定律，無法真正理解和掌握其實(shí)質(zhì).因此，本文旨在通過科學(xué)思維指向下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)“楞次定律”的過程中，能夠主動(dòng)探究、積極思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提高他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

1 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)立

在教授“楞次定律”這一內(nèi)容時(shí)，教師應(yīng)首先明確教學(xué)目標(biāo).這些目標(biāo)應(yīng)該明確地傳達(dá)出學(xué)生應(yīng)該理解和掌握的概念、技能以及能夠執(zhí)行的任務(wù).具體來說，教學(xué)目標(biāo)可以包括以下三個(gè)主要方面.

1.1 理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律的基本概念

在這個(gè)方面，目標(biāo)是讓學(xué)生能夠理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理和楞次定律的基本概念.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是描述當(dāng)一個(gè)導(dǎo)線或閉合回路有磁場(chǎng)穿過時(shí)，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象.楞次定律則是指感應(yīng)電流的方向總是試圖阻礙產(chǎn)生它的磁場(chǎng)變化.通過這兩個(gè)概念的講解，學(xué)生應(yīng)該能夠理解楞次定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用.

1.2 掌握楞次定律的應(yīng)用方法

這一目標(biāo)要求學(xué)生不僅能夠理解楞次定律的基本概念，而且能夠運(yùn)用楞次定律來解決相關(guān)問題.這包括理解和掌握楞次定律中的“增縮減擴(kuò)”原則，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化.學(xué)生應(yīng)能夠運(yùn)用這個(gè)原則來判斷感應(yīng)電流的方向，或者根據(jù)這個(gè)原則來設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn).

1.3 能獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證楞次定律

最后一個(gè)目標(biāo)要求學(xué)生能夠根據(jù)對(duì)楞次定律的理解，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)定律.這需要學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，包括如何操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如何收集和分析數(shù)據(jù)，以及如何根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論.通過這個(gè)目標(biāo)，學(xué)生不僅能夠深入理解楞次定律，而且能夠提升他們的實(shí)驗(yàn)技能和獨(dú)立思考能力［1］.

2 教學(xué)策略的選擇

2.1 基于問題的學(xué)習(xí)

基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）是一種以問題為導(dǎo)向，學(xué)生通過解決問題來獲取知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)方式.在楞次定律的教學(xué)中，這種學(xué)習(xí)方式可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn).首先，設(shè)置問題可以引發(fā)學(xué)生的思考和探究.教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)目標(biāo)，可以設(shè)置一系列相關(guān)問題，如“什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？楞次定律的基本內(nèi)容是什么？如何應(yīng)用楞次定律解決實(shí)際問題？”等.這些問題可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和探究，幫助他們理解和掌握楞次定律的基本內(nèi)容和應(yīng)用方法.其次，問題的設(shè)置還可以幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí).學(xué)生需要根據(jù)問題去尋找答案，這個(gè)過程需要他們進(jìn)行思考、分析、總結(jié)和表達(dá).通過這種方式，學(xué)生可以更好地理解和掌握楞次定律的基本內(nèi)容和應(yīng)用方法.同時(shí)，問題的設(shè)置還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深層次的思考和探究，幫助他們更深入地理解楞次定律.此外，基于問題的學(xué)習(xí)還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力.學(xué)生在解決問題的過程中，需要分析和解決各種問題，這個(gè)過程可以鍛煉他們的思維能力和解決問題的能力.這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神是十分重要的.

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理教學(xué)中不可或缺的一部分.通過實(shí)驗(yàn)演示和實(shí)驗(yàn)操作，可以讓學(xué)生直觀地了解楞次定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用，同時(shí)也能提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能.首先，實(shí)驗(yàn)演示可以幫助學(xué)生更好地理解楞次定律.教師通過線圈和電流計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材來展示感應(yīng)電流的方向和大小，幫助學(xué)生理解楞次定律的基本內(nèi)容和應(yīng)用方法.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)演示還可以展示楞次定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用，幫助學(xué)生更好地掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn).其次，實(shí)驗(yàn)操作可以提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和觀察能力.學(xué)生通過自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，可以更深入地了解楞次定律的應(yīng)用方法.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力.例如，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中需要觀察感應(yīng)電流的方向和大小，并記錄下來，然后根據(jù)楞次定律進(jìn)行分析，得出結(jié)論.此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要遵守科學(xué)規(guī)范，保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，同時(shí)還要勇于探索和創(chuàng)新.例如，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)遇到一些問題，他們需要自己思考并嘗試解決這些問題，這個(gè)過程可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力［2］.

2.3 小組討論

小組討論是一種重要的教學(xué)方法，它可以促進(jìn)學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)和合作，有助于提高他們的學(xué)習(xí)效果.對(duì)于學(xué)習(xí)楞次定律的內(nèi)容，小組討論也可以起到很好的作用.首先，通過小組討論，學(xué)生可以相互分享觀點(diǎn)和想法，從不同的角度分析楞次定律的應(yīng)用和意義.例如，在討論“如何應(yīng)用楞次定律解決實(shí)際問題？”這個(gè)問題時(shí)，一些學(xué)生可能會(huì)從電磁鐵或者電路中的應(yīng)用出發(fā)，而另一些學(xué)生則可能從電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)的原理入手.不同的觀點(diǎn)和想法可以讓學(xué)生們更加全面地認(rèn)識(shí)楞次定律，并且拓展了他們的思維.其次，小組討論還可以幫助學(xué)生們建立起協(xié)作的意識(shí)和能力.在小組討論中，學(xué)生們不僅需要表達(dá)自己的看法，還要積極地傾聽別人的觀點(diǎn)，并嘗試與組內(nèi)成員進(jìn)行交流和合作.通過這種方式，學(xué)生們可以增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ).最后，小組討論也有助于學(xué)生更好地理解其他物理概念與楞次定律的聯(lián)系.例如，在討論“楞次定律與其它物理概念的聯(lián)系是什么？”這個(gè)問題時(shí)，學(xué)生們可以著重分析電磁場(chǎng)、電場(chǎng)、電流和磁場(chǎng)等概念之間的關(guān)系.這樣的討論可以使學(xué)生更加清晰地認(rèn)識(shí)不同物理概念之間的聯(lián)系，而且對(duì)以后學(xué)習(xí)電磁學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域也有很大的幫助［3］.

2.4 主動(dòng)學(xué)習(xí)

主動(dòng)學(xué)習(xí)是一種教學(xué)方法，通過讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過程，可以提高學(xué)生的主動(dòng)性和參與度，從而提高教學(xué)效果.在學(xué)習(xí)楞次定律這樣的物理概念時(shí)，教師可以采取一系列措施來促使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，使課堂充滿活力.首先，教師可以設(shè)計(jì)一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.例如，在引入楞次定律時(shí)，教師可以通過講述歷史背景、實(shí)際應(yīng)用等方式引起學(xué)生的好奇心.接著，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行講解，分享他們對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用.這樣的設(shè)計(jì)可以有效地提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)參與度，幫助他們更好地理解、消化所學(xué)內(nèi)容.其次，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組或全班討論.在討論中，學(xué)生可以相互交流自己的觀點(diǎn)、解答問題，并辯論不同的觀點(diǎn).教師可以提供一些問題或情境，引導(dǎo)學(xué)生思考，并指導(dǎo)他們運(yùn)用楞次定律進(jìn)行分析和解決問題.通過討論，學(xué)生不僅可以加深對(duì)楞次定律的理解，還可以培養(yǎng)批判性思維和團(tuán)隊(duì)合作精神.此外，教師還可以設(shè)計(jì)一些實(shí)踐性的活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行探究.例如，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，讓他們通過觀察和實(shí)踐，親身體驗(yàn)到楞次定律的原理和應(yīng)用.這樣的實(shí)踐性活動(dòng)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的實(shí)際操作能力，并深化對(duì)楞次定律的理解.最后，教師還可以利用現(xiàn)代技術(shù)手段，如使用多媒體教學(xué)資源或在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和交流平臺(tái).學(xué)生可以通過觀看教學(xué)視頻、參與在線討論等方式進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，進(jìn)一步鞏固和拓展所學(xué)知識(shí).

3 實(shí)踐與反思

3.1 課堂參與情況

除了觀察學(xué)生的發(fā)言、討論和問題解答等情況，教師還可以通過其他方式來評(píng)估學(xué)生的課堂參與情況.首先，教師可以設(shè)置一些小組活動(dòng)或小組討論，觀察學(xué)生在小組中的合作和互動(dòng)情況.通過觀察學(xué)生是否積極參與討論、是否能與組員有效地交流和合作，可以評(píng)估他們?cè)谡n堂上的參與度和團(tuán)隊(duì)合作能力［4］.其次，教師可以利用課堂問答、搶答等形式，讓學(xué)生主動(dòng)回答問題.通過觀察學(xué)生回答問題的速度、準(zhǔn)確度和深度，可以了解他們對(duì)楞次定律的理解情況.同時(shí)，教師還可以針對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行引導(dǎo)和提問，進(jìn)一步促使學(xué)生思考和表達(dá).

3.2 作業(yè)完成情況

教師可以通過布置相關(guān)作業(yè)，了解學(xué)生對(duì)楞次定律的掌握情況.作業(yè)的完成情況可以反映學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解和應(yīng)用程度.同時(shí)，教師也可以通過學(xué)生的反饋來發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略.

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生理解和掌握楞次定律的重要手段.通過觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的表現(xiàn)，教師可以了解學(xué)生對(duì)楞次定律的應(yīng)用能力.同時(shí)，教師也可以通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng).在實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要關(guān)注學(xué)生的操作規(guī)范和實(shí)驗(yàn)技能，及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作，并引導(dǎo)其進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析.

3.4 課程結(jié)束后的反饋

在課程結(jié)束后，教師可以通過問卷調(diào)查或個(gè)人訪談的方式，了解學(xué)生對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的評(píng)價(jià)和建議.這些反饋可以幫助教師反思自己的教學(xué)方法和效果，以便對(duì)未來的教學(xué)進(jìn)行改進(jìn).教師需要認(rèn)真分析學(xué)生的反饋，找出教學(xué)中存在的問題，并針對(duì)這些問題制定相應(yīng)的改進(jìn)措施.

4 結(jié)束語(yǔ)

通過明確的教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略和及時(shí)的實(shí)踐與反思，教師可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握楞次定律這一重要知識(shí)點(diǎn)，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.在這個(gè)過程中，教師需要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋，不斷調(diào)整自己的教學(xué)方法和策略，以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和提高教學(xué)效果.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 樊小莉，王正全，馮潔，等.科學(xué)思維指向下的高中物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)：以“楞次定律”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2023（5）：42-45.

[2] 趙乃陳，孟慶國(guó).中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)思維能力培養(yǎng)的探究與實(shí)施：以“在光的世界里”為例[J].理科考試研究，2021，28（18）：4.

[3] 廖為權(quán).核心素養(yǎng)視域下物理課堂教學(xué)的實(shí)踐探索：以“楞次定律”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2021（26）：24-26.

[4] 鄭秀玲，劉小兵.重視探究中的分析論證，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維：以“楞次定律”教學(xué)為例[J].湖南中學(xué)物理，2021（01）：9-12.

［責(zé)任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者簡(jiǎn)介：諸杰（1985.7-），男，江蘇省常州人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.