指向核心素养的“情境导学”教学模式在物理教学中的应用

陈淑

《普通高中物理课程标准（2017年版2020修订）》指出，创设情境进行教学，对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用。因此，物理复习课要重视问题情境的创设，凸显学生学习的主体性。“情境导学”是根据教学目标和教育对象的实际情况，以创设的情境为背景提出一系列问题，以解决问题为途径达到学习新知的一种启发式教学方法。笔者以“电磁感应的综合应用”高考二轮复习课为例，通过“情境导学”引导学生进行有效复习。

一、思维导图建网络，强化物理观念

经过高考一轮复习，学生对电磁感应涉及的物理概念和规律已有一定的认知，且能够在情境中进行简单的应用。在二轮复习的课堂上，可从最基本、最经典的“单棒+斜面”的情境入手，将其概念和规律的联系以图表的方式构建知识网络，形成思维导图（如下页图1所示），在学生头脑中再次进行提炼和升华，使学生对电磁感应中的物理量、知识和规律有更深刻的理解，奠定解决问题、构建模型的基础。

二、情境对比找成因，探寻科学本质

设计有思考价值的问题情境是有效实施“情境导学”的基础。在电磁感应的应用中，求解感应电流是根本，计算安培力是关键。只有正确分析这两个物理量，才可开启电磁感应综合应用的大门，才能灵活运用动力学、能量、动量三大观点来解决相应的问题。因此，笔者在“单棒+斜面”为基础的情境下设计不同的问题，让学生进行进阶

训练。

情境：如图2，一光滑长直倾斜导轨，分别连接两电阻R1 、R2，其阻值R1＝R2=R，导轨的其余电阻不计，导轨间距为L。在导轨的M1P1和M2P2围成的区域里（M1P1和M2P2相距为d），有一垂直导轨平面向上的磁场，其磁感应强度的大小随时间的变化如图3所示。在导轨斜面上与M1P1距离为s处，一导体棒ab在t＝0时刻静止释放，其电阻值也为R，经过时间t1，导体棒恰好匀速进入磁场。已知重力加速度为g，求导体棒在进入磁场前和通过磁场区域的过程中，通过的电荷量之比。

求解电荷量要正确求出不同阶段的电流情况，即需要通过分析电动势产生的原因，画出等效电路图进行辅助，才能较快地进行求解（如图4所示）。

进入磁场前，流经导体棒ab的电流是支路电流，所以

通过磁场期间，ab棒是作为等效电路中的电源，电流为干路电流，所以

通过对比，学生深刻地认识到求解时找出等效电源、应用等效电路的重要性，因此教学时不能操之过急，要严谨认真、实事求是地引导学生探寻电磁感应产生的本质，巧妙地计算出和电荷量之比。

三、情境易错巧设计，提升科学思维

情境设计要贴近学生的最近发展区。问题的设置应着眼于学生的思维惯性中最容易出现错误的地方，使情境既有熟悉感又具挑战性，从而引发学生深入思考自己是否容易陷入思维误区，进而提升学生的科学思维能力。

情境：如图5，一间距为L=0.75m的光滑倾斜导轨，顶端有一电阻R=1.5Ω，导轨其余电阻不计。有一磁感应强度大小为B=0.8T的匀强磁场垂直于导轨平面向上。一质量为m=0.2kg，阻值为r=0.5Ω的导体棒，从ab处由静止开始下滑至底端，经过的距离为s=1.15m。此过程中，导体棒中产生的焦耳热为Q=0.1J。求导体棒下滑过程的最大速度。

为了引导学生发散思维，我在课堂上组织学生分组进行讨论，不同的学习小组呈现出两种不同的求解方法。第一种方法是根据动力学观点求解：当导体棒的加速度为零时，其下滑的速度最大，设为vm，根据牛顿第二定律得到

mg sin30°=，代入数据解得vm=m/s。第二种方法是根据能量观点求解：导体棒从静止下滑至底端的过程中，无论导体棒是否匀速，其速度一定为最大vm，根据能量守恒得到 mgsin30°=Q总+mvm2，再结合题目所给条件导体棒中产生的焦耳热为Q=0.1J，根据热量分配可得回路中的总焦耳热为Q总=（R+r），代入数据解得vm=2.73m/s。显然第二种方法才是正确的，因为第一种方法没有对导体棒在下滑至底端的过程中，能否达到匀速运动进行讨论，求解过程不严密。我在课堂中邀请不同小组的学生来分析对比两种方法的合理性、出错原因以及如何修正，使学生通过自主发现问题、讨论与交流等活动，提升物理思维能力。

四、情境变式作导学，凸显科学探究

知识框架的构建需要融合与延伸，依据由浅入深、由表及里的认识规律，在知识关联处适当设置情境的变式。我在上述“单棒+斜面”的问题情境中，经过多次变式增设如下一些情境变式。

变式1：如图6所示，将磁场的方向改为竖直向上，若导体棒从ab处由静止下滑至速度为v时，求导体棒加速度大小。

变式2：仍如图6所示，将磁场的方向改为竖直向上，同时将导轨改为粗糙，设导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，其他条件不变，求导体棒的加速度大小。

变式3：如图7所示，导轨光滑，磁场的方向垂直于斜面向上，不计一切电阻，下滑位移为x的过程中电容器未被击穿，请通过计算说明金属棒的运动状态。

从以上情境看，我尝试通过改变磁场方向、增加动摩擦因数、更换电阻为电容等方式，创设不同的情境变式，使学生更深刻地理解题目背后的知识点。在此过程中，教师只是作為引导者，设置问题情境，让学生从不同的角度去思考同一个问题。

电磁感应的综合应用是物理复习中的重难点，也是落实物理学科的核心素养培养的重要内容之一。基于一个基本模型，设计两个问题情境以及三个相关情境变式，创设真实的情境，通过物理规律的探究、物理问题的解决，提高了学生的科学思维和科学探究能力。

责任编辑 罗 峰