科学思维指向下的高中物理实验教学设计探究——以“楞次定律”为例

2024-04-21诸杰

数理化解题研究·综合版 2024年1期

摘要：本文探讨了科学思维在高中物理实验教学中的导向作用，并以“楞次定律”为例进行深入分析.通过适当的教学策略，培养学生独立思考和解决问题的能力，进而提高他们的科学素养和创新能力.

关键词：科学思维；高中物理；实验教学；楞次定律；能力培养

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）03-0078-03

“楞次定律”是高中物理中的一个重要定律，它涉及电磁感应现象中感应电流的方向和大小.掌握这个定律，对于理解电路的动态行为以及进行实际应用具有重要的意义.然而，由于该定律较为抽象，学生在学习和理解过程中往往存在较大的困难.因此，如何通过科学思维方法设计高中物理实验教学，帮助学生更好地掌握“楞次定律”，提高他们的科学素养和创新能力，是一个值得探究的问题.对于“楞次定律”的教学，传统的方法往往是教师直接讲述定律的内容，然后通过例题进行解释和运用.这种教学方式忽略了学生在学习过程中的主体地位，导致他们只是机械地记忆和运用定律，无法真正理解和掌握其实质.因此，本文旨在通过科学思维指向下的高中物理实验教学设计，让学生在学习“楞次定律”的过程中，能够主动探究、积极思考、发现问题、解决问题，从而提高他们的科学素养和创新能力.

1 教学目标的设立

在教授“楞次定律”这一内容时，教师应首先明确教学目标.这些目标应该明确地传达出学生应该理解和掌握的概念、技能以及能够执行的任务.具体来说，教学目标可以包括以下三个主要方面.

1.1 理解电磁感应现象和楞次定律的基本概念

在这个方面，目标是让学生能够理解电磁感应现象的原理和楞次定律的基本概念.电磁感应现象是描述当一个导线或闭合回路有磁场穿过时，导线中会产生电动势，从而产生电流的现象.楞次定律则是指感应电流的方向总是试图阻碍产生它的磁场变化.通过这两个概念的讲解，学生应该能够理解楞次定律在电磁感应现象中的应用.

1.2 掌握楞次定律的应用方法

这一目标要求学生不仅能够理解楞次定律的基本概念，而且能够运用楞次定律来解决相关问题.这包括理解和掌握楞次定律中的“增缩减扩”原则，即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化.学生应能够运用这个原则来判断感应电流的方向，或者根据这个原则来设计相关实验.

1.3 能独立设计实验来验证楞次定律

最后一个目标要求学生能够根据对楞次定律的理解，独立设计实验来验证这个定律.这需要学生掌握基本的实验设计原则，包括如何操作实验设备，如何收集和分析数据，以及如何根据数据得出结论.通过这个目标，学生不仅能够深入理解楞次定律，而且能够提升他们的实验技能和独立思考能力［1］.

2 教学策略的选择

2.1 基于问题的学习

基于问题的学习（PBL）是一种以问题为导向，学生通过解决问题来获取知识和技能的学习方式.在楞次定律的教学中，这种学习方式可以帮助学生更好地理解和掌握这个知识点.首先，设置问题可以引发学生的思考和探究.教师根据学生的学习情况和教学目标，可以设置一系列相关问题，如“什么是电磁感应现象？楞次定律的基本内容是什么？如何应用楞次定律解决实际问题？”等.这些问题可以引导学生主动思考和探究，帮助他们理解和掌握楞次定律的基本内容和应用方法.其次，问题的设置还可以帮助学生进行自主学习.学生需要根据问题去寻找答案，这个过程需要他们进行思考、分析、总结和表达.通过这种方式，学生可以更好地理解和掌握楞次定律的基本内容和应用方法.同时，问题的设置还可以引导学生进行更深层次的思考和探究，帮助他们更深入地理解楞次定律.此外，基于问题的学习还可以培养学生的创新思维和解决问题的能力.学生在解决问题的过程中，需要分析和解决各种问题，这个过程可以锻炼他们的思维能力和解决问题的能力.这对于培养学生的科学素养和创新精神是十分重要的.

2.2 实验教学

实验教学是高中物理教学中不可或缺的一部分.通过实验演示和实验操作，可以让学生直观地了解楞次定律在电磁感应现象中的应用，同时也能提升学生的实验技能.首先，实验演示可以帮助学生更好地理解楞次定律.教师通过线圈和电流计等实验器材来展示感应电流的方向和大小，帮助学生理解楞次定律的基本内容和应用方法.同时，实验演示还可以展示楞次定律在电磁感应现象中的应用，帮助学生更好地掌握这个知识点.其次，实验操作可以提升学生的实验技能和观察能力.学生通过自己动手做实验，可以更深入地了解楞次定律的应用方法.同时，实验操作还可以培养学生的观察能力和实验数据的分析能力.例如，学生在实验中需要观察感应电流的方向和大小，并记录下来，然后根据楞次定律进行分析，得出结论.此外，实验教学还可以培养学生的科学素养和创新精神.學生在实验中要遵守科学规范，保持严谨的态度，同时还要勇于探索和创新.例如，学生在实验中可能会遇到一些问题，他们需要自己思考并尝试解决这些问题，这个过程可以培养学生的创新思维和解决问题的能力［2］.

2.3 小组讨论

小组讨论是一种重要的教学方法，它可以促进学生之间的相互学习和合作，有助于提高他们的学习效果.对于学习楞次定律的内容，小组讨论也可以起到很好的作用.首先，通过小组讨论，学生可以相互分享观点和想法，从不同的角度分析楞次定律的应用和意义.例如，在讨论“如何应用楞次定律解决实际问题？”这个问题时，一些学生可能会从电磁铁或者电路中的应用出发，而另一些学生则可能从电动机或者发电机的原理入手.不同的观点和想法可以让学生们更加全面地认识楞次定律，并且拓展了他们的思维.其次，小组讨论还可以帮助学生们建立起协作的意识和能力.在小组讨论中，学生们不仅需要表达自己的看法，还要积极地倾听别人的观点，并尝试与组内成员进行交流和合作.通过这种方式，学生们可以增强团队精神和沟通能力，为以后的学习和工作打下良好的基础.最后，小组讨论也有助于学生更好地理解其他物理概念与楞次定律的联系.例如，在讨论“楞次定律与其它物理概念的联系是什么？”这个问题时，学生们可以着重分析电磁场、电场、电流和磁场等概念之间的关系.这样的讨论可以使学生更加清晰地认识不同物理概念之间的联系，而且对以后学习电磁学等相关领域也有很大的帮助［3］.

2.4 主动学习

主动学习是一种教学方法，通过让学生主动参与教学过程，可以提高学生的主动性和参与度，从而提高教学效果.在学习楞次定律这样的物理概念时，教师可以采取一系列措施来促使学生主动参与学习，使课堂充满活力.首先，教师可以设计一些互动环节，激发学生的学习兴趣.例如，在引入楞次定律时，教师可以通过讲述历史背景、实际应用等方式引起学生的好奇心.接着，教师可以鼓励学生上台进行讲解，分享他们对楞次定律的理解和应用.这样的设计可以有效地提高学生的主动学习参与度，帮助他们更好地理解、消化所学内容.其次，教师可以组织学生进行小组或全班讨论.在讨论中，学生可以相互交流自己的观点、解答问题，并辩论不同的观点.教师可以提供一些问题或情境，引导学生思考，并指导他们运用楞次定律进行分析和解决问题.通过讨论，学生不仅可以加深对楞次定律的理解，还可以培养批判性思维和团队合作精神.此外，教师还可以设计一些实践性的活动或实验，让学生亲自动手进行探究.例如，教师可以组织学生进行简单的电磁感应实验，让他们通过观察和实践，亲身体验到楞次定律的原理和应用.这样的实践性活动可以激发学生的学习兴趣，提高他们的实际操作能力，并深化对楞次定律的理解.最后，教师还可以利用现代技术手段，如使用多媒体教学资源或在线学习平台，为学生提供丰富的学习资源和交流平台.学生可以通过观看教学视频、参与在线讨论等方式进行主动学习，随时随地进行学习交流，进一步巩固和拓展所学知识.

3 实践与反思

3.1 课堂参与情况

除了观察学生的发言、讨论和问题解答等情况，教师还可以通过其他方式来评估学生的课堂参与情况.首先，教师可以设置一些小组活动或小组讨论，观察学生在小组中的合作和互动情况.通过观察学生是否积极参与讨论、是否能与组员有效地交流和合作，可以评估他们在课堂上的参与度和团队合作能力［4］.其次，教师可以利用课堂问答、抢答等形式，让学生主动回答问题.通过观察学生回答问题的速度、准确度和深度，可以了解他们对楞次定律的理解情况.同时，教师还可以针对学生的回答进行引导和提问，进一步促使学生思考和表达.

3.2 作业完成情况

教师可以通过布置相关作业，了解学生对楞次定律的掌握情况.作业的完成情况可以反映学生对课堂内容的理解和应用程度.同时，教师也可以通过学生的反馈来发现教学中存在的问题，并及时调整教学策略.

3.3 实验教学

实验是帮助学生理解和掌握楞次定律的重要手段.通过观察学生在实验教学中的表现，教师可以了解学生对楞次定律的应用能力.同时，教师也可以通过实验教学来培养学生的实验技能和科学素养.在实验过程中，教师需要关注学生的操作规范和实验技能，及时纠正学生的错误操作，并引导其进行正确的实验数据分析.

3.4 课程结束后的反馈

在课程结束后，教师可以通过问卷调查或个人访谈的方式，了解学生对教学方法和教学内容的评价和建议.这些反馈可以帮助教师反思自己的教学方法和效果，以便对未来的教学进行改进.教师需要认真分析学生的反馈，找出教学中存在的问题，并针对这些问题制定相应的改进措施.

4 结束语

通过明确的教学目标、有效的教学策略和及时的实践与反思，教师可以帮助学生更好地理解和掌握楞次定律这一重要知识点，提高他们的科学素养和创新能力.在这个过程中，教师需要关注学生的学习情况和反馈，不断调整自己的教学方法和策略，以適应学生的学习需求和提高教学效果.

参考文献：

［1］樊小莉，王正全，冯洁，等.科学思维指向下的高中物理探究实验教学设计：以“楞次定律”为例[J].中学物理教学参考，2023（5）：42-45.

[2] 赵乃陈，孟庆国.中学物理实验教学中科学思维能力培养的探究与实施：以“在光的世界里”为例[J].理科考试研究，2021，28（18）：4.

[3] 廖为权.核心素养视域下物理课堂教学的实践探索：以“楞次定律”为例[J].中学物理教学参考，2021（26）：24-26.