基于核心素养的高中物理课堂教学设计＊——以《楞次定律》为例

温升爔

（三明市第二中学，福建 三明 365000）

0 引言

楞次定律能够有效地帮助学生判断感应电流方向，是“电磁感应”章节中重要的内容，更是教学中的难点所在。楞次定律教学内容包括能量观、运动观、相互作用观与物质观等，包含内容较为复杂，因此教师可以在教学设计中通过各种方式来引导学生进行楞次定律内容的学习，并通过评估、交流与反思等方式培养学生求真务实、实事求是、一丝不苟的学习态度，进而促进学生核心素养的有效提升。

1 科学思维与探究

引导学生明确感应电流产生应具备的条件，掌握右手定则与楞次定律，并能正确运用其判断电流方向。教师通过实验探究与分析归纳，总结出感应电流方向与引起感应电流磁通量变化两者的关系，在此过程中提升学生的主观能动性与合作学习的能力。通过实验探究教学提升学生对科学探究的兴趣，培养学生的乐于创新、勇于创新与善于创新的能力与意识，塑造其实事求是与踏实严谨的科学态度。让学生掌握与应用楞次定律，理解阻碍变化具体含义，掌握通过电流磁场判别感应电流方向的有关知识。

2 教学准备及过程

教师准备干电池与导线、演示用螺线管、金属框、塑料板各一个，铜片强磁铁各两个，条形磁铁与螺线管各30 个，具体的规格按照实际需要而定。

2.1 提出问题以引入课题

准备如图1 所示的教学器材，并向学生提出相关问题：“我们已经学习过感应电流的产生条件，那么在如图1 所示的情况下，怎样做才会使得金属框ADCB 中形成感应电流？”经过学生的沟通交流与五分钟的讨论之后，有学生提出：线圈绕BC 边旋转，线圈绕AB 边旋转，线圈绕AC 对角线旋转与线圈移除其共同所在的平面等各类方式[1]。根据学生的描述，教师作出相应的动作，在尝试完所有的旋转方式后，让学生讨论ADCB 框中是否存在磁通量变化，若有变化，其变化情况如何；最后提出问题：“怎么判断ADCB 金属框中的电流方向”。引出教学设计的主题——楞次定律。

图1 教学示意图

2.2 激发兴趣以探究原因

准备图2 所示的教学用具，两块铜片、强磁铁，一块长方形的塑料板。在课程开始之前，教师将强磁铁固定在如上图所示的位置，可将塑料板正对学生方向，与水平面的倾斜角度以不小于75 度为佳。在塑料板的右侧上部同一高度同时释放两块铜片，让学生密切观察铜片的运动情况，发现铜片运动情况基本一致，皆是加速落向塑料板右侧底部。进行第二次实验，将铜片1 置于塑料板的左侧上部，并与右侧铜片2 保持在同一高度，然后同时释放两块铜片，学生通过观察发现铜片1 下落速度慢于铜片2，较晚达到底部，交换两块铜片的位置。再次做相同实验，发现铜片2 的下落速度慢与铜片1，较晚达到底部。组织学生进行总结、分析与讨论，同学们发现：虽然两块铜片的材质、大小等完全相同。但是置于同一水平面的两块铜片的运动情况却有着差异性，当铜片置于左侧时，明显受到一定的阻碍作用，进而导致其下落速度变慢[2]。学生提出猜想：“塑料板背面的左右两侧有着不同之处”。教师根据学生的猜想，向学生展示塑料板的背面，发现受阻碍的一侧有着强磁铁，引导学生说出答案：铜片运动受到强磁铁的阻碍作用。向学生提出问题：“左侧铜片为何会受到磁铁的阻碍作用？”

图2 楞次定律教学实验用具

2.3 小组学习以探究规律

准备图3 所示的教学用具，焊接不同颜色鳄鱼夹的发光二极管、螺线管、条形磁铁、螺线管、干电池与导线。根据图4 所示电路图进行实物电路连接，闭合以下两种连接方式电路中的S 开关，调节滑动变阻器，观察发现左侧电路所示的电路图能够正常发光，右侧二极管不能正常连接。

图3 楞次定律小组实验用具

图4 电路图

准备图5 所示的试验器材，将条形磁铁N 级插入螺线管中，进行过程中，发现二极管a 发光，将条形磁铁拔出来，发现二极管b 发光。将条形磁铁的S 级插入螺线管中，二极管b 发光，拔出条形磁铁，二极管a 发光。向学生提出问题：“造成这种现象的原因是什么？”学生思考与讨论环节。条形磁铁在插入与拔出的进行中，二极管a 与二极管b 分别发光，这表明螺线管在过程中充当电源使得二极管发光，根据N 级与S 级插入螺线管时二极管a 与二极管b 的不同反应，学生做出判别：螺线管的电流方向与条形磁铁的运行方向以及其S 级与N 级有关。

图5 试验器材

2.4 实践活动

如图6 所示，通过在发光二极管中N 级快速穿插条形磁铁，判别线圈中的感应电流方向，并完成以下表格。

图6 发光二极管中N 级快速穿插条形磁铁示意图

表1 线圈中的感应电流方向情况

对上述实验结果进行综合的理论分析，得出表2：

表2 阻碍磁通量变化与相对运动情况

在整个实验教学当中，引导学生总结上述实验过程，得出以下论点：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化。根据学生的实践课程，教师提出相关问题：“实验中谁起到阻碍作用”“如何发挥阻碍作用？”“阻碍什么与阻碍效果如何？”学生经过小组讨论学习，得出：起阻碍作用的是感应电流的磁场；阻碍原则可用来拒去留与增反减同概括；阻碍不是阻止与相反，是减慢磁通量变化。使学生懂得：楞次定律属于能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。

3 教学反思

本节课程基于培养学生的核心素养展开，课程设计思路为：问题导入→激发兴趣→小组合作学习→实践探究→总结规律→理解定律→事例训练→小结归纳。通过对“楞次定律”的实验探究，以及学生之间的小组讨论、分析、交流与归纳，引导学生探究楞次定律的深层次含义，帮助学生逐步掌握与巩固楞次定律的主要内容，并且在实验探究的过程中培养学生的综合分析能力、合作交流能力与动手操作能力，并最大程度地提升学生的物理探究兴趣与主观能动性，进而强化学生的学科素养与发挥学生的思维思考能力，使得学生的核心素养得到持续性的发展。

本节课程设计主要突出学生的主体位置，让学生通过自身对于楞次定律相关内容的探究，而得出相应的结论，加强学生对楞次定律的认知以及应用。因此在进行课程设计时，需把控课程设计中学生的参与程度，不能使课程预设内容超过课程生成，这会弱化学生的主体性，不利于学生核心素养的培养。培养学生的核心素养是教师物理教学的关键内容，通过在课程教学中让学生亲历物理规律的探究过程，有效提升学生的综合能力。离开核心素养的探究与培养过程，物理教学虽会取得短暂的进步，但是对于学生的长远发展来说有着不利的影响。

4 结语

综上所述，基于核心素养的高中物理课堂教学设计，以楞次定律的探究为例，还有着诸多的不足，需要物理教师进行不断的探究与完善，进而促进物理课堂的高效化，为学生提供更好的物理学习课堂，并不断地提升学生的核心素养，使其能够一直满足时代发展的需求。