鄒燕

［摘 要］“7E”教學(xué)模式由激發(fā)、參與、探究、解釋、精細(xì)、評價和延伸7個環(huán)節(jié)構(gòu)成。文章以“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”的教學(xué)為例，探索核心素養(yǎng)視域下“7E”教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用實踐。

［關(guān)鍵詞］“7E”教學(xué)模式；核心素養(yǎng)；磁場；通電導(dǎo)線；作用力

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）09-0030-04

隨著課程改革的不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為當(dāng)前學(xué)科教學(xué)的重要任務(wù)之一?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，高中物理課程應(yīng)在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展［1］。

“7E”教學(xué)模式由美國教育專家Eisenkraft提出，該模式基于建構(gòu)主義教學(xué)理論，在學(xué)習(xí)環(huán)模式、“5E”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展而來，由激發(fā)（Elicit）、參與（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、精細(xì)（Elaborate）、評價（Evaluate）和延伸（Extend）共7個環(huán)節(jié)（如圖1）構(gòu)成［2］?！?E”教學(xué)中，學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體，教師引領(lǐng)、協(xié)助學(xué)生進(jìn)行探究并完成知識的建構(gòu)。

本文以“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”為例，探索核心素養(yǎng)視域下 “7E”教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用實踐。

一、激發(fā)環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)真實情境，促進(jìn)主動學(xué)習(xí)

此環(huán)節(jié)是教學(xué)活動的起始環(huán)節(jié)，教師在此環(huán)節(jié)中通過創(chuàng)設(shè)真實情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。

［情境一］電磁炮。

［教師活動］播放我國研制的電磁軌道炮的相關(guān)視頻和央視節(jié)目《軍武零距離》中介紹消防專用電磁炮的視頻（如圖2），提出問題：電磁炮受到哪種力的作用而加速？

［學(xué)生活動］觀看視頻，思考討論。

［情境二］電動小秋千實驗（學(xué)生實驗）

［教師活動］引導(dǎo)學(xué)生將鋁箔紙卷成細(xì)長條狀，將其兩端掛在回形針上，制成“秋千”，并懸在磁鐵上方。讓學(xué)生將“秋千”左端的回形針緊貼在電池的正極，用“秋千”右端的回形針接觸電池的負(fù)極，觀察現(xiàn)象（如圖3），并要求學(xué)生思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

［學(xué)生活動］完成實驗，觀察實驗現(xiàn)象并思考實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

設(shè)計意圖：在本環(huán)節(jié)中，“情境一”展示的是我國在科技領(lǐng)域的最新成果，在吸引學(xué)生注意力的同時也增強(qiáng)了學(xué)生的愛國情懷和社會責(zé)任感；“情境二”中的小實驗趣味性強(qiáng)，通過讓學(xué)生動手實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，使學(xué)生積極主動地投入后續(xù)的學(xué)習(xí)中，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力的提升。

二、參與環(huán)節(jié)：理解情境內(nèi)容，建立知識聯(lián)系

在“參與”環(huán)節(jié)中，教師基于“激發(fā)”環(huán)節(jié)中所創(chuàng)設(shè)的真實情境，引導(dǎo)學(xué)生建立前概念和新知識的聯(lián)系，為“探究”環(huán)節(jié)的開展做好準(zhǔn)備。

師：在剛才的電動小秋千實驗中，大家觀察到了什么現(xiàn)象？

生：鋁箔卷擺動。

師：導(dǎo)線放在磁場中不通電是否受力？導(dǎo)線通電了但不放在磁場中是否受力？請同學(xué)們利用桌上的實驗器材驗證自己的觀點(diǎn)。

（學(xué)生利用實驗器材開展通電導(dǎo)線在磁場中受力的實驗，如圖4所示）

師：為了紀(jì)念安培在通電導(dǎo)線在磁場中的受力研究方面所做出的杰出貢獻(xiàn)，把通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力。請同學(xué)們先認(rèn)真閱讀教材，學(xué)習(xí)關(guān)于安培力的歷史背景及基本概念。

（學(xué)生活動：閱讀教材）

師：在實驗中觀察到磁場對電流有力的作用，這個力的施力物體是磁鐵，這種相互作用是如何發(fā)生的？

生：通過磁場發(fā)生。

（教師通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)磁場的產(chǎn)生、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、安培定則等內(nèi)容；學(xué)生回答問題，復(fù)習(xí)磁場的相關(guān)內(nèi)容）

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過動手參與、閱讀教材和復(fù)習(xí)已學(xué)內(nèi)容，建立前概念與新知識的聯(lián)系。這一過程有助于學(xué)生主動形成物理概念，了解相關(guān)物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。

三、探究環(huán)節(jié)：開展主動探究，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)

探究環(huán)節(jié)是“7E”教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中，教師提出探究的建議和要求，讓學(xué)生通過小組合作完成猜想、實驗方案的設(shè)計，并進(jìn)行實驗和觀察現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果。

［實驗探究1］安培力的方向與哪些因素有關(guān)。

師：請同學(xué)們猜想安培力的方向與哪些因素有關(guān)，并根據(jù)現(xiàn)有的實驗器材設(shè)計實驗來驗證猜想（實驗器材：鐵架臺、矩形多匝線圈、磁鐵、金屬桿、金屬支架、電池組、導(dǎo)線、細(xì)線等）。

（學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實驗探究，得出結(jié)論：安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向有關(guān)）

［實驗探究2］安培力的方向與磁場和電流的方向有何關(guān)系。

師：要判定安培力的方向該如何進(jìn)一步開展研究？如何記錄實驗結(jié)果？

生：采用控制變量法，通過設(shè)計表格（如表1），把實驗結(jié)果記錄在表格中方便對比和尋找規(guī)律。

學(xué)生仍以小組為單位進(jìn)行實驗探究，并將實驗結(jié)果記錄到表格中，根據(jù)表格中的信息，尋找出安培力的方向的特點(diǎn)。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生對所研究的問題提出猜想和假設(shè)，制訂實驗方案，并運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實驗驗證。該過程中，學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，同時對探究過程進(jìn)行交流和總結(jié)，學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)得到了有效提升。

［實驗探究3］安培力的大小與哪些因素有關(guān)。

師：能否在前面的實驗裝置的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，用以研究安培力大小的影響因素？請設(shè)計實驗并完成。

（學(xué)生改進(jìn)實驗，通過觀察現(xiàn)象和實驗操作，得出結(jié)論：安培力的大小與電流的大小有關(guān)，同理可得出和磁場的強(qiáng)弱、導(dǎo)線的長度有關(guān)）

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)要求學(xué)生明確研究的問題，完成實驗方案的設(shè)計、實驗現(xiàn)象的記錄和對比研究，在培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和探究能力的同時提升了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、解釋環(huán)節(jié)：總結(jié)實驗現(xiàn)象，得出物理規(guī)律

在此環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實驗現(xiàn)象，得出相關(guān)的物理規(guī)律，進(jìn)一步完善知識結(jié)構(gòu)。

師：請同學(xué)們結(jié)合剛才的實驗探究，總結(jié)實驗結(jié)論。

生：當(dāng)磁場的方向垂直穿進(jìn)板面，電流的方向水平向右時，所受的安培力豎直向上；安培力垂直于磁場與電流所構(gòu)成的平面。

師：非常好！以上規(guī)律我們可以借助左手來表示，這就是判斷安培力方向的左手定則。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)讓學(xué)生組織語言闡述觀點(diǎn)和結(jié)論，使學(xué)生的表達(dá)能力和知識獲取能力得到鍛煉。在這個環(huán)節(jié)中，教師主導(dǎo)，學(xué)生參與，有效促進(jìn)了學(xué)生對物理知識的建構(gòu)及物理概念的形成。

師：請同學(xué)們總結(jié)影響安培力大小的因素，并通過閱讀教材了解安培力大小的定量公式及其適用條件。

（學(xué)生總結(jié)影響安培力大小的因素并閱讀教材）

師：磁感應(yīng)強(qiáng)度是如何定義的？由此我們可以得到什么？

生：由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式可推得安培力的小公式[F=ILB]。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過引導(dǎo)學(xué)生分析與歸納安培力大小的影響因素，從教材中獲取信息，并從磁感強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)進(jìn)行驗證，有效培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析推理論證的能力。

五、精細(xì)環(huán)節(jié)：引發(fā)認(rèn)知沖突，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)

在此環(huán)節(jié)中，教師通過引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，使學(xué)生強(qiáng)化對新概念的理解和認(rèn)識，擴(kuò)展其內(nèi)涵的深度和廣度，從而完善其認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

師：請同學(xué)們觀察下面兩幅圖（如圖5、圖6），思考通電導(dǎo)線所受安培力的方向如何。

學(xué)生運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向，但在分析圖6時遇到了困難；教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用安培定則對圖5做進(jìn)一步的分析，并得出結(jié)論：安培力既與磁場垂直，又與電流垂直，即垂直于磁場和電流所構(gòu)成的平面，但磁場與電流方向并不一定垂直。具體應(yīng)用時應(yīng)先判斷磁場與電流所構(gòu)成的平面，再利用左手定則判定安培力的方向）

師：請同學(xué)們繼續(xù)思考圖5中通電導(dǎo)線所受的安培力的大小怎么表示。

生：由于安培力公式中要求電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，故安培力[F=ILBcosθ]。

師：非常好！我們把通電導(dǎo)線在垂直磁場方向的投影長度稱為有效長度。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，從而達(dá)到學(xué)生主動建構(gòu)知識的目的，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解，進(jìn)一步完善了他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。同時，在該過程中學(xué)生的科學(xué)思維也得到了鍛煉。

六、評價環(huán)節(jié)：進(jìn)行多元評價，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

評價環(huán)節(jié)用以評價學(xué)生對新知識的掌握情況、學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展以及教師的教學(xué)成效。

［教師活動］呈現(xiàn)例題：根據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，其原理如圖7所示：把待發(fā)炮彈（導(dǎo)體）放置在強(qiáng)磁場中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以大電流，使炮彈作為一個通電導(dǎo)體在磁場作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動，并以某一速度發(fā)射出去?，F(xiàn)要提高電磁炮的發(fā)射速度，你認(rèn)為下列方案在理論上可行的是（? ? ? ?）。

A.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值

B.增大電流I的值

C.減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值

D.改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，使之與炮彈前進(jìn)方向平行

［學(xué)生活動］分析解決問題。

［教師活動］提問：請同學(xué)們總結(jié)這節(jié)課如何開展探究學(xué)習(xí)？我們學(xué)到了什么？

［學(xué)生活動］完成對本節(jié)課課堂表現(xiàn)的自我總結(jié)和評價。

設(shè)計意圖：評價并不只是在此環(huán)節(jié)中出現(xiàn)，在教學(xué)實施的過程中教師的評價、學(xué)生自評和互評始終貫穿其中。在評價環(huán)節(jié)中 的情境與課堂開始時引入的情境相呼應(yīng)，在檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成效的同時讓學(xué)生體會到運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的愉悅，同時幫助教師掌握學(xué)情、及時調(diào)整課堂教學(xué)，從而很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。學(xué)生的自我總結(jié)和評價是學(xué)生本人就課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總結(jié)評價，有利于正向反饋的形成。

七、延伸環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)全新情境，提升遷移能力

此環(huán)節(jié)將所學(xué)的新知識應(yīng)用于新的情境中，促進(jìn)新概念的內(nèi)化及學(xué)生遷移能力的提升。

［教師活動］提出問題“如圖8所示，把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，請分析通電后會發(fā)生怎樣的現(xiàn)象”，并進(jìn)行實驗演示。

［學(xué)生活動］通過分析得出結(jié)論，并觀察實驗現(xiàn)象與所得結(jié)論是否相同。

設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)全新的情境，讓學(xué)生運(yùn)用新知識解決實際問題。該過程不僅促進(jìn)了知識的建構(gòu)和內(nèi)化，還提升了學(xué)生解決問題的能力和知識遷移能力。

與傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式相比，“7E”教學(xué)模式能夠在開放探究的環(huán)境中幫助學(xué)生建構(gòu)和獲取知識，探索提出問題、建構(gòu)模型、設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象和記錄實驗結(jié)果、得出結(jié)論、分析總結(jié)這一科學(xué)探究的過程和方法，使學(xué)生的科學(xué)探究能力和學(xué)科核心素養(yǎng)得到有效提高?！?E”教學(xué)模式的7個環(huán)節(jié)并不一定是線性的，環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系，可以形成閉環(huán)重復(fù)進(jìn)行?！?E”教學(xué)模式是師生互動的、加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，課堂開放度高，因此需要教師精選教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)好課堂教學(xué)，并在教學(xué)實踐中不斷完善原有模式，使其更符合教學(xué)實際。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 劉建.基于“5E”教學(xué)模式的生物學(xué)核心概念教學(xué)策略研究［D］.武漢：華中師范大學(xué)，2019.

［3］? 符譯丹，陳立萬.基于“5E”教學(xué)模式的高中物理教學(xué)設(shè)計探究：以人教版“液體的表面張力”教學(xué)為例［J］.物理教師，2022（1）：6-11.