朱鳳龍

摘? ?要：以“探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”課堂教學(xué)為例，對(duì)深度學(xué)習(xí)教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化，在滿(mǎn)足“普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）”中的物理核心素養(yǎng)前提下，繼續(xù)探索能夠促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的幾種教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)方式

1? 優(yōu)化教學(xué)方式，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的分析

深度學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)程度上的描述，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解，并能夠利用所學(xué)內(nèi)容來(lái)解決真實(shí)的問(wèn)題，對(duì)知識(shí)能夠進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)遷移，能引起學(xué)生在認(rèn)知、情感、技能等方面發(fā)生系統(tǒng)的變化，學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力得到整體提升[ 1 ]。因此，深度學(xué)習(xí)也離不開(kāi)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的體驗(yàn)、探究、思考、解決問(wèn)題等關(guān)鍵步驟。而這些步驟的具體實(shí)施則依賴(lài)于教師的教學(xué)方式。教師教學(xué)方式的優(yōu)化是順利開(kāi)展深度學(xué)習(xí)的保障，是學(xué)生進(jìn)行高階思維活動(dòng)的助推器，也是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科思維的思想鑰匙。

2? 深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

2.1? 創(chuàng)設(shè)趣味小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)求知欲望

創(chuàng)設(shè)趣味實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、貼近生活等原則，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，越貼近生活就越能引發(fā)學(xué)生的探索欲望。高中物理可以借助創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的趣味小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的求知欲。

片段1：自制紙質(zhì)揚(yáng)聲器實(shí)驗(yàn)：一張粘有多匝線(xiàn)圈的普通A 4紙和一個(gè)規(guī)格2.5 V/0.3 A的小燈泡，將小燈泡串聯(lián)在線(xiàn)路中，電源輸出端接入一臺(tái)mp 3功放一體機(jī)播放器，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

教師演示：接通電路，將一塊強(qiáng)磁鐵靠近A 4紙。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：燈泡閃爍，紙質(zhì)喇叭播放出聲音。

教師：燈泡的閃爍，說(shuō)明了什么？

學(xué)生1：電路中有電流。

教師：聲音的產(chǎn)生需要什么條件？一張紙不能發(fā)出聲音，單獨(dú)磁鐵也不能發(fā)出聲音，但是靠在一起便能發(fā)出聲音，同學(xué)們思考這是因?yàn)槭裁茨兀?/p>

學(xué)生2：聲音的產(chǎn)生需要振動(dòng)，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中應(yīng)該會(huì)受到力的作用。

教學(xué)意圖：首先，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的紙質(zhì)揚(yáng)聲器模型，引起學(xué)生對(duì)紙質(zhì)揚(yáng)聲器工作原理的猜想，其次，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，聲音是通過(guò)A 4紙張的振動(dòng)產(chǎn)生的，進(jìn)一步思考A 4紙的振動(dòng)是通過(guò)磁場(chǎng)與電流的共同作用產(chǎn)生的，隨后引出本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，利用本節(jié)的知識(shí)解決紙質(zhì)揚(yáng)聲器中的發(fā)聲原理。

2.2? 預(yù)留實(shí)驗(yàn)探究時(shí)間，學(xué)習(xí)自主構(gòu)建模型

學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程就是將公共知識(shí)轉(zhuǎn)化成個(gè)人知識(shí)的過(guò)程，所以學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生自己內(nèi)化知識(shí)，給予學(xué)生充分的自我探究和交流時(shí)間，促使學(xué)生能夠自主接收新知識(shí)，構(gòu)建物理新模型，對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

片段2：在“安培力方向的方法”判定中，讓學(xué)生進(jìn)行自主分組實(shí)驗(yàn)探究，小組內(nèi)對(duì)探究的結(jié)果進(jìn)行交流、談?wù)?，尋找安培力方向的判定方法[ 2 ]。

實(shí)驗(yàn)器材：U型磁鐵，4 V電源、開(kāi)關(guān)、兩平行金屬導(dǎo)軌、銅棒。

要求學(xué)生按照電路圖2連接電路，并引導(dǎo)學(xué)生按照表格要求記錄，不同磁場(chǎng)、不同電流方向作用下導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向。

借助自制模型工具，利用三種不同顏色的細(xì)木棍分別代表安培力的方向、電流的方向、磁場(chǎng)方向。學(xué)生自行組建，并用橡皮泥固定，并對(duì)安培力的方向判定進(jìn)行猜想。

教師：同學(xué)們仔細(xì)觀察模型中所體現(xiàn)的安培力方向、電流方向、磁場(chǎng)方向在空間三維的關(guān)系是如何的？

學(xué)生1：安培力方向應(yīng)該與電流方向和磁場(chǎng)方向垂直。

教師：借助這個(gè)模型，旋轉(zhuǎn)模型改變電流方向和磁場(chǎng)方向，再次觀察對(duì)應(yīng)的安培力方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致？

學(xué)生2：模型的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

教師：請(qǐng)同學(xué)們思考是否還有其他方法來(lái)表示這三者之間的空間關(guān)系？

學(xué)生3：伸出左手，利用左手的拇指、食指、中指在空間相互垂直，分別用來(lái)代表安培力方向、磁場(chǎng)方向、電流方向。

教師充分肯定上面學(xué)生的思維的發(fā)散性，鼓勵(lì)學(xué)生不斷創(chuàng)新，構(gòu)建自己的物理模型，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)左手定則，左手定則的建立可以快速地判斷出安培力的方向。

教學(xué)意圖：通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主探究和交流，引導(dǎo)學(xué)生去自主構(gòu)建判定安培力方向的方法，在這個(gè)過(guò)程中去培養(yǎng)學(xué)生相互合作、分析、構(gòu)建物理模型的科學(xué)思維。

2.3? 利用有效問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)自我反思

根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置，利用一系列有效的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，在探究的過(guò)程中不斷反思、評(píng)價(jià)、批判、改進(jìn)，不僅能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)脈絡(luò)的理解，還能幫助學(xué)生掌握物理科學(xué)思維，促進(jìn)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。

片段3：定量探究安培力的大小與哪些因素有關(guān)

實(shí)驗(yàn)器材：DIS數(shù)字信息系統(tǒng)、磁鐵、學(xué)生可調(diào)電壓源、電流傳感器、微力傳感器、電腦、導(dǎo)線(xiàn)等

問(wèn)題1：根據(jù)判定安培力方向的實(shí)驗(yàn)裝置，猜測(cè)安培力的大小可能與哪些因素有關(guān)。

問(wèn)題2：根據(jù)裝置圖3，微力傳感器在初始時(shí)刻的示數(shù)為什么不為零？是否需要調(diào)零？

問(wèn)題3：當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向成任意夾角θ時(shí)，安培力理論上的大?。磕芊窭肈IS系統(tǒng)證明其結(jié)論？

師生互動(dòng)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置分析如何改變電路中的電流、通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中長(zhǎng)度及磁場(chǎng)強(qiáng)度等，展開(kāi)討論，設(shè)計(jì)出能定量測(cè)量安培力大小的可實(shí)行性方案。

探究實(shí)驗(yàn)方法點(diǎn)撥：控制變量法（影響安培力大小的因素有很多，如果把所有的因素混在一起分析，很難分析出哪個(gè)因素對(duì)安培力大小的具體影響，因此通常要控制其他因素不變，只改變其中的某個(gè)因素，這樣便可以定量分析出這個(gè)因素對(duì)于安培力大小的影響了，即為控制變量法。）

教學(xué)意圖：利用上面的一系列層層遞進(jìn)的有效問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中思考以前所學(xué)知識(shí)，并將其遷移到本節(jié)新知識(shí)中，深化對(duì)安培力的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)利用理論去推測(cè)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維觀。

實(shí)驗(yàn)1：探究安培力與電流大小的關(guān)系

按照?qǐng)D3連接電路圖，在控制磁場(chǎng)與電流方向垂直的情況下，通過(guò)可調(diào)電壓源，改變電壓，從而改變電路中的電流，由電流傳感器記錄電流的大小，微力傳感器記錄安培力的大小。

根據(jù)DIS系統(tǒng)所記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)擬合，進(jìn)行論證得到圖4中的線(xiàn)性函數(shù)，得到了安培力的大小與電流大小成正比的結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)2：探究安培力與通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系

在磁場(chǎng)與電流方向垂直的情況下，控制磁場(chǎng)強(qiáng)度和電流大小不變，改變線(xiàn)圈的匝數(shù)從而改變線(xiàn)圈在電路中的長(zhǎng)度，由DIS系統(tǒng)記錄安培力的大小，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合如圖5，得到安培的大小與通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度成正比的結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)3：探究安培力與與B與I的夾角θ的關(guān)系

在控制磁場(chǎng)強(qiáng)度和電流大小不變的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)改變B與I之間的夾角θ，利用DIS系統(tǒng)記錄安培力隨夾角θ變化的大小，并繪制F-θ的圖線(xiàn)如圖6，得到安培力的大小與夾角θ成正弦式關(guān)系。

3? 結(jié)語(yǔ)

教師在學(xué)科教學(xué)中應(yīng)有意識(shí)地去設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的有效教學(xué)活動(dòng)，在物理的學(xué)科教學(xué)中應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、科學(xué)探究能力作為教育的重要目標(biāo)。優(yōu)化教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，充分挖掘?qū)W生的智力潛能，最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S] .北京：人民教育出版社，2018.

［2］ 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理（選修3-1）教師教學(xué)用書(shū)[M].北京：人民教育出版社.