科學思維指向下的高中物理實驗教學設計探究——以“楞次定律”為例

摘 要：本文探討了科學思維在高中物理實驗教學中的導向作用，并以“楞次定律”為例進行深入分析.通過適當?shù)慕虒W策略，培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力，進而提高他們的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

關鍵詞：科學思維；高中物理；實驗教學；楞次定律；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）03-0078-03

“楞次定律”是高中物理中的一個重要定律，它涉及電磁感應現(xiàn)象中感應電流的方向和大小.掌握這個定律，對于理解電路的動態(tài)行為以及進行實際應用具有重要的意義.然而，由于該定律較為抽象，學生在學習和理解過程中往往存在較大的困難.因此，如何通過科學思維方法設計高中物理實驗教學，幫助學生更好地掌握“楞次定律”，提高他們的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是一個值得探究的問題.對于“楞次定律”的教學，傳統(tǒng)的方法往往是教師直接講述定律的內(nèi)容，然后通過例題進行解釋和運用.這種教學方式忽略了學生在學習過程中的主體地位，導致他們只是機械地記憶和運用定律，無法真正理解和掌握其實質.因此，本文旨在通過科學思維指向下的高中物理實驗教學設計，讓學生在學習“楞次定律”的過程中，能夠主動探究、積極思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提高他們的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

1 教學目標的設立

在教授“楞次定律”這一內(nèi)容時，教師應首先明確教學目標.這些目標應該明確地傳達出學生應該理解和掌握的概念、技能以及能夠執(zhí)行的任務.具體來說，教學目標可以包括以下三個主要方面.

1.1 理解電磁感應現(xiàn)象和楞次定律的基本概念

在這個方面，目標是讓學生能夠理解電磁感應現(xiàn)象的原理和楞次定律的基本概念.電磁感應現(xiàn)象是描述當一個導線或閉合回路有磁場穿過時，導線中會產(chǎn)生電動勢，從而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象.楞次定律則是指感應電流的方向總是試圖阻礙產(chǎn)生它的磁場變化.通過這兩個概念的講解，學生應該能夠理解楞次定律在電磁感應現(xiàn)象中的應用.

1.2 掌握楞次定律的應用方法

這一目標要求學生不僅能夠理解楞次定律的基本概念，而且能夠運用楞次定律來解決相關問題.這包括理解和掌握楞次定律中的“增縮減擴”原則，即感應電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙原磁場的變化.學生應能夠運用這個原則來判斷感應電流的方向，或者根據(jù)這個原則來設計相關實驗.

1.3 能獨立設計實驗來驗證楞次定律

最后一個目標要求學生能夠根據(jù)對楞次定律的理解，獨立設計實驗來驗證這個定律.這需要學生掌握基本的實驗設計原則，包括如何操作實驗設備，如何收集和分析數(shù)據(jù)，以及如何根據(jù)數(shù)據(jù)得出結論.通過這個目標，學生不僅能夠深入理解楞次定律，而且能夠提升他們的實驗技能和獨立思考能力［1］.

2 教學策略的選擇

2.1 基于問題的學習

基于問題的學習（PBL）是一種以問題為導向，學生通過解決問題來獲取知識和技能的學習方式.在楞次定律的教學中，這種學習方式可以幫助學生更好地理解和掌握這個知識點.首先，設置問題可以引發(fā)學生的思考和探究.教師根據(jù)學生的學習情況和教學目標，可以設置一系列相關問題，如“什么是電磁感應現(xiàn)象？楞次定律的基本內(nèi)容是什么？如何應用楞次定律解決實際問題？”等.這些問題可以引導學生主動思考和探究，幫助他們理解和掌握楞次定律的基本內(nèi)容和應用方法.其次，問題的設置還可以幫助學生進行自主學習.學生需要根據(jù)問題去尋找答案，這個過程需要他們進行思考、分析、總結和表達.通過這種方式，學生可以更好地理解和掌握楞次定律的基本內(nèi)容和應用方法.同時，問題的設置還可以引導學生進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，基于問題的學習還可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力.學生在解決問題的過程中，需要分析和解決各種問題，這個過程可以鍛煉他們的思維能力和解決問題的能力.這對于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神是十分重要的.

2.2 實驗教學

實驗教學是高中物理教學中不可或缺的一部分.通過實驗演示和實驗操作，可以讓學生直觀地了解楞次定律在電磁感應現(xiàn)象中的應用，同時也能提升學生的實驗技能.首先，實驗演示可以幫助學生更好地理解楞次定律.教師通過線圈和電流計等實驗器材來展示感應電流的方向和大小，幫助學生理解楞次定律的基本內(nèi)容和應用方法.同時，實驗演示還可以展示楞次定律在電磁感應現(xiàn)象中的應用，幫助學生更好地掌握這個知識點.其次，實驗操作可以提升學生的實驗技能和觀察能力.學生通過自己動手做實驗，可以更深入地了解楞次定律的應用方法.同時，實驗操作還可以培養(yǎng)學生的觀察能力和實驗數(shù)據(jù)的分析能力.例如，學生在實驗中需要觀察感應電流的方向和大小，并記錄下來，然后根據(jù)楞次定律進行分析，得出結論.此外，實驗教學還可以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神.學生在實驗中要遵守科學規(guī)范，保持嚴謹?shù)膽B(tài)度，同時還要勇于探索和創(chuàng)新.例如，學生在實驗中可能會遇到一些問題，他們需要自己思考并嘗試解決這些問題，這個過程可以培養(yǎng)學生的創(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方法，它可以促進學生之間的相互學習和合作，有助于提高他們的學習效果.對于學習楞次定律的內(nèi)容，小組討論也可以起到很好的作用.首先，通過小組討論，學生可以相互分享觀點和想法，從不同的角度分析楞次定律的應用和意義.例如，在討論“如何應用楞次定律解決實際問題？”這個問題時，一些學生可能會從電磁鐵或者電路中的應用出發(fā)，而另一些學生則可能從電動機或者發(fā)電機的原理入手.不同的觀點和想法可以讓學生們更加全面地認識楞次定律，并且拓展了他們的思維.其次，小組討論還可以幫助學生們建立起協(xié)作的意識和能力.在小組討論中，學生們不僅需要表達自己的看法，還要積極地傾聽別人的觀點，并嘗試與組內(nèi)成員進行交流和合作.通過這種方式，學生們可以增強團隊精神和溝通能力，為以后的學習和工作打下良好的基礎.最后，小組討論也有助于學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？”這個問題時，學生們可以著重分析電磁場、電場、電流和磁場等概念之間的關系.這樣的討論可以使學生更加清晰地認識不同物理概念之間的聯(lián)系，而且對以后學習電磁學等相關領域也有很大的幫助［3］.

2.4 主動學習

主動學習是一種教學方法，通過讓學生主動參與教學過程，可以提高學生的主動性和參與度，從而提高教學效果.在學習楞次定律這樣的物理概念時，教師可以采取一系列措施來促使學生主動參與學習，使課堂充滿活力.首先，教師可以設計一些互動環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的學習興趣.例如，在引入楞次定律時，教師可以通過講述歷史背景、實際應用等方式引起學生的好奇心.接著，教師可以鼓勵學生上臺進行講解，分享他們對楞次定律的理解和應用.這樣的設計可以有效地提高學生的主動學習參與度，幫助他們更好地理解、消化所學內(nèi)容.其次，教師可以組織學生進行小組或全班討論.在討論中，學生可以相互交流自己的觀點、解答問題，并辯論不同的觀點.教師可以提供一些問題或情境，引導學生思考，并指導他們運用楞次定律進行分析和解決問題.通過討論，學生不僅可以加深對楞次定律的理解，還可以培養(yǎng)批判性思維和團隊合作精神.此外，教師還可以設計一些實踐性的活動或實驗，讓學生親自動手進行探究.例如，教師可以組織學生進行簡單的電磁感應實驗，讓他們通過觀察和實踐，親身體驗到楞次定律的原理和應用.這樣的實踐性活動可以激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的實際操作能力，并深化對楞次定律的理解.最后，教師還可以利用現(xiàn)代技術手段，如使用多媒體教學資源或在線學習平臺，為學生提供豐富的學習資源和交流平臺.學生可以通過觀看教學視頻、參與在線討論等方式進行主動學習，隨時隨地進行學習交流，進一步鞏固和拓展所學知識.

3 實踐與反思

3.1 課堂參與情況

除了觀察學生的發(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估學生的課堂參與情況.首先，教師可以設置一些小組活動或小組討論，觀察學生在小組中的合作和互動情況.通過觀察學生是否積極參與討論、是否能與組員有效地交流和合作，可以評估他們在課堂上的參與度和團隊合作能力［4］.其次，教師可以利用課堂問答、搶答等形式，讓學生主動回答問題.通過觀察學生回答問題的速度、準確度和深度，可以了解他們對楞次定律的理解情況.同時，教師還可以針對學生的回答進行引導和提問，進一步促使學生思考和表達.

3.2 作業(yè)完成情況

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

3.3 實驗教學

實驗是幫助學生理解和掌握楞次定律的重要手段.通過觀察學生在實驗教學中的表現(xiàn)，教師可以了解學生對楞次定律的應用能力.同時，教師也可以通過實驗教學來培養(yǎng)學生的實驗技能和科學素養(yǎng).在實驗過程中，教師需要關注學生的操作規(guī)范和實驗技能，及時糾正學生的錯誤操作，并引導其進行正確的實驗數(shù)據(jù)分析.

3.4 課程結束后的反饋

在課程結束后，教師可以通過問卷調(diào)查或個人訪談的方式，了解學生對教學方法和教學內(nèi)容的評價和建議.這些反饋可以幫助教師反思自己的教學方法和效果，以便對未來的教學進行改進.教師需要認真分析學生的反饋，找出教學中存在的問題，并針對這些問題制定相應的改進措施.

4 結束語

通過明確的教學目標、有效的教學策略和及時的實踐與反思，教師可以幫助學生更好地理解和掌握楞次定律這一重要知識點，提高他們的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.在這個過程中，教師需要關注學生的學習情況和反饋，不斷調(diào)整自己的教學方法和策略，以適應學生的學習需求和提高教學效果.

參考文獻：

［1］ 樊小莉，王正全，馮潔，等.科學思維指向下的高中物理探究實驗教學設計：以“楞次定律”為例[J].中學物理教學參考，2023（5）：42-45.

[2] 趙乃陳，孟慶國.中學物理實驗教學中科學思維能力培養(yǎng)的探究與實施：以“在光的世界里”為例[J].理科考試研究，2021，28（18）：4.

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

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

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：諸杰（1985.7-），男，江蘇省常州人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.