初探布鲁姆教育目标分类的物理教学

黄晓泽　赵鹏　饶黄云

摘要：当前的中学物理教学在新人教师眼中存在理念上的不足，大部分新人物理教师在教学过程中所凭借的是自身的教学经验，缺乏相关理论的支撑。同时自2010以来，布鲁姆教育目标分类得到各专业教育者的青睐，中学物理领域也涌现了关于这一理论的相关研究，其认知领域的六个层次在教育专业的研究趋势日益上升。以“互感和自感”的教学研究为例，融入布鲁姆教育目标分类，初探这一理论在物理教学中的研究。

关键词：布鲁姆教育目标 分类教学设计 互感和自感

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1009-5349（2020）09-0058-03

在当前的物理教育中，新人教师们往往凭借着自己的经验编写教案，制定教学策略，其中融入了许多自己的看法和观点，这样的做法会在一定程度上给学生带来负面的影响。例如，在教学过程中对于路端电压与电源电压的混淆，力与加速度之间关系的误解，以及振动图象与波形图之间的错误认知。归根结底，新人教师凭借经验主義、缺乏理论支撑的教学方法，并不适合当前中国2017年版《普通高中物理课程标准》对于核心素养的要求。

一、布鲁姆教育目标分类

2012年，安德森和克拉斯沃尔修订了现有的布鲁姆分类法，他们认为在布鲁姆分类法的认知领域应该分为记忆（C1）、理解（C2）、应用（C3）、分析（C4）、评价（C5）和创造（C6）等6层，其相关关系如表1所示。

在制定教学设计过程中，针对的每一章节都应该包含高阶思维的六个方面，同时结合2017年版《普通高中物理课程标准》以及《2019—2020年高考课标实验版物理考试大纲与解读》的相关要求，融入教学教材内容，确定每一部分知识的具体教学过程。

二、教学设计

下面根据当前国家对核心素养的培养要求，结合布鲁姆教育目标分类方法，以“互感和自感”为例探讨高中物理教学设计问题。

（一）教材分析

本节选自普通高中教科书物理选择性必修第二册第二章第4节“互感和自感”。由2017年版《普通高中物理课程标准》可知，通高中教科书物理选择性必修二这一模块由“磁场”“电磁感应及其利用”“电磁振荡与电磁波”“传感器”四个主题构成，而本章属于“电磁感应及其利用”的相干知识结构。本节知识点以电磁感应为主线，具有承上启下的地位，既对前面3节知识进行了系统复习，同时就电磁感应现象中的相关知识进行了升华。学生将会经历探究电磁感应互感和自感现象的过程，充分体现“让学生经历知识的形成过程，掌握知识的获取方法，体会科学探究精神”的理念[1]。

（二）学情分析

学生在接触本节课以前已掌握了楞次定律、法拉第电磁感应定律、涡流、电磁阻尼和电磁驱动等相关知识，因此他们对本节课的内容有一定的认知。除此之外，自感和互感现象在实际生活中的应用非常广泛，而后面将要学习的变压器的知识与本节课的内容也有着密切的联系，因此学生对本节课的教学内容有一定的现实生活经验。

（三）教学目标

1.物理观念

知道互感、自感现象中存在能量的转移的观念。

2.科学思维

创新“简易电吉他”教具验证其中存在电磁感应现象;通过法拉第电磁感应定律推导自感电动势与电流变化率之间成正比的关系。

3.科学探究

以互感演示实验的“问题串”为主线，磁通量变化为核心解释互感概念;通过断电自感游戏让学生明白自感规律。

4.科学态度与责任

培养运用知识预防自感断电造成危害的责任感;围绕能量转化和磁通量变化的角度阐述互感和自感的科学本质。

（四）重点和难点

1.教学重点

互感和自感产生的条件、存在的规律，以及相关的应用与分析。

2.教学难点

理解自感电动势对原电流变化的阻碍作用。

（五）教法与学法

1.教学方法

布鲁姆教育目标分类法，以及情景假设法相结合的教学策略。

2.学习方法

以经验为基础、以过程为主线、以逻辑分析为中心进行理解与记忆的方法。

（六）教具准备

1.互感实验

（1）简易电吉他：1个强力磁铁、1根电吉他琴弦、1个200匝线圈、1个400匝线圈、1个音响、若干导线和钉子。

（2）手机代替电吉他：1个可以播放音乐的手机、1个200匝线圈、1个400匝线圈、1个音响、若干导线。

2.通电自感实验

2个完全一样的灯泡、2个滑动变阻器、开关、电源、线圈。

3.断电自感实验

灯泡（到后面让学生们手拉手代替灯泡）、开关、电源、线圈。

三、教学过程

（一）新课引入

【教师活动】播放事先准备好的简易版古筝演奏的视频，然后拿出两个自制教具，进行简单介绍后让学生参与进来进行实验操作：将线圈A插入线圈B，学生们能听到声音;将线圈A拔出，学生们将不能听到声音。提问：为什么会有这样的现象？结合我们前面所学的知识，我们可以猜测音响中的电流是感应电流，即在线圈B中产生了感应电动势。

【学生活动】学生聚精会神听老师解析教具结构并参与到演示实验当中，在看到老师的演示实验之后会觉得很有趣并产生好奇，思考实验现象产生的原因，然后开始沿着教师的逻辑提示进行思考。

【设计意图】创设环境，烘托气氛，引出自制教具。在与学生进行互动中抛出问题，加强学生对实验现象的理解与分析，凸显创新的科学思维。破除学生原有的认识，让学生意识到“传递”电流不一定需要导线相连，再引出我们本节课所要学习的内容——互感。根据情境教学法，在破除了原有的认识之后，要建立新概念，并在此基础上进行验证，让学生体会互感概念的建构过程，对应布鲁姆教育目标分类中的“理解”部分。

（二）复习提问

【教师活动】抛出三个问题：在电磁感应现象中，产生感应电动势的条件是什么？影响磁通量变化的因素有哪些？线圈A的磁场有没有产生变化？如果有，请说明原因。

【学生活动】学生们根据老师所提出的三个问题依次联系前面所学知识，同时还会将已有知识与刚刚的实验现象联系在一起。

【设计意图】让学生们回忆旧知识，学生们将依次知晓刚刚实验现象的原因。这三个问题组成的“问题串”围绕磁通量变化突出科学探究，同时为接下来的内容埋下伏笔，并带领学生们复习已有知识，承上启下，在一定程度上达到“分析”层次的效果。

（三）互感新课教学

【教师活动】先强调两个实验的逻辑分析，然后引入互感概念、互感现象的利用和互感的弊端，同时提出问题：互感现象在电工技术和电子技术中应用非常广泛，大家知道有哪些例子吗？

【学生活动】学生会将课本翻到第38页，一边听教师讲述互感与互感电动势的概念一边看书。教师提出问题之后，学生们认真思考，同时翻阅书本查找答案，理解互感现象的同时了解互感的利与弊。

【设计意图】向学生强调刚刚两个实验的逻辑分析之后，以此突破难点，生成物理观念。让学生了解互感的内容与含义，理解互感的能量转化和它在现实生活中的利与弊，体现科学态度与责任。

（四）自感新课教学

【教师活动】先提出问题：同学们家里的一些大功率用电器的插头都插在插座里，当你将插头拔出插座的一瞬间有时候会有电火花产生，同学们知道这是什么原理吗？借此引出自感概念并进行通电自感演示实验和断电自感演示实验。

接下来请大家思考几个问题。

（1）感应电动势能够增加还是减小线圈L中的电流变化率？

（2）在开关断开之后，从线圈产生的感应电流的路径是怎么样的？

（3）在开关断开之后，经过灯泡的感应电流有没有可能比原来更大？

（4）若想要使实验具有明显的效果，线圈L应该具备怎样的要求？

最后提出自感现象的利弊和自感系数的相关知识。

【学生活动】实验过程中，学生们可以观察到灯泡A1相比于灯泡A2较慢亮起来，然后思考教师提出的问题，将这些问题的答案所展现出来的自感规律与先前的认识结合在一起，同时分析之前电火花产生的原因，最后得出答案。

【设计意图】一开始创设情境，抛出问题，让学生们将现实的生活经验与物理知识联系在一起，达到学以致用的效果。教师在这里要引导学生的思维，让学生由“自感产生电火花”的思维过渡为“自感有什么样的规律”。

根据实验后所提问题的答案结合通电自感实验现象，我们可以得知：线圈具有储能的特性。围绕能量转化和磁通量变化的角度阐述互感和自感的科学本质，结合布鲁姆教育目标分类的理论，实现了“评价”的目标。

学习物理不仅要懂得知识，更重要的在于运用知识和防范危险。在布鲁姆教育目标分类中，“应用”是不可缺少的一部分。了解自感现象的弊端也有助于培养学生运用知识预防断电自感造成危害的责任感。

综上所述，教师在教授的同时要让学生知道从相关实验现象中假设公式的方法，培养学生的科学思维。根据2017年版《普通高中物理课程标准》和《2019—2020年高考课标实验版物理考試大纲与解读》的相关内容，新课教学旨在通过实验，了解互感和自感现象，对应布鲁姆教学目标分类中的“记忆”与“理解”。同时新课标和考试大纲还要求举例说明互感和自感在生产生活中的“应用”，这也呼应了布鲁姆教学目标分类中第三层次的目标。

（五）整合分析

【教师活动】对前面所学知识进行整理，然后分析互感和自感的联系与区别。

【学生活动】学生记录笔记的同时结合教师的讲解，巩固并梳理新的知识。

【设计意图】“分析”是布鲁姆教育目标分类的第四层，主要目的是为了整合知识。对过于冗杂的知识进行梳理，根据它们的区别和联系进行划分，帮助学生构建知识网络。因此，互感与自感的区别和联系在课堂中必不可少。

（六）升华启发

【教师活动】先提出一个问题：物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）在1890年就已经做了无线输电试验，同时于2007年6月7日，麻省理工学院的研究团队实现了电力的无线传导，在十年后，支持无线充电功能的手机大家庭，又迎来了3名新成员：iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X[2]。在未来，手机的主流充电形式将由有线进化为无线，那么请同学们分析一下，其中的无线充电技术可能存在着什么样的原理？最后布置两项作业：

（1）查阅无线充电技术相关资料，尝试利用已有知识分析电磁感应式无线充电的原理。

（2）周末请学生们就自家附近的工厂车间进行调查，探究他们是如何避免因自感断电造成的危害的。

【学生活动】学生认真思考问题，同时对知识进行梳理，尝试解决教师提出的问题

【设计意图】知识升华要做到周全、详尽且形成一定的体系。将所学的知识直接使用或者进行习题练习属于布鲁姆教育目标分类中的“应用”和“分析”，而知识升华能够将“应用”层次提升为“创造”，由解题过渡到解决问题。查阅资料和实地调查是让学生探究物理知识在现实的具体应用，培养他们的创新意识、探究能力，同时端正他们的科学态度与社会责任，让学生们意识到知识来源于生活又运用于生活。

四、结语

依据核心素养的内容，本节课在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面有许许多多的要素需要传授于学生。结合布鲁姆教育目标分类，认知领域的六个层次都已经融入教学设计当中，学生的认知思维能力可以在一定程度上脱离低阶思维的束缚，发散到高阶思维;有助于激发学生的学习兴趣，在认知的基础上增强抽象思维能力，在培养学生探究精神的同时，端正他们的科学态度，增强他们的责任意识。

参考文献：

[1]魏海全.《摩擦力》说课稿[J].新课程：中学版，2011（9）：173.

[2]龙威林.无线充电技术的发展与应用[J].移动信息，2015（2）：14-15.

责任编辑：刘健