高中物理《楞次定律》课堂教学设计及教学反思

高中物理《楞次定律》课堂教学设计及教学反思
物理核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成适应学生未来发展所需要的必备能力与关键品格，它是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合体.基于核心素养的物理课堂教学，要求我们在教学设计中，关注“物理观念”“科学思维”“实验探究”和“科学态度与责任”四个维度.每个维度都有其特定的素养形式与素养内涵，本文以《楞次定律》为课例，谈谈基于核心素养的高中物理课堂教学的设计与思考.
一、基于物理核心素养的教学内容分析
《楞次定律》是一节典型的学习难度较大的物理规律探究课，一是涉及的因素多，有磁场方向、磁通量的大小、磁通量的变化、线圈绕向、电表指针偏转、电流方向等.虽然学生已经对这些物理量有了基本的了解，但在同一实验中涉及那么多的物理因素，学生感到难以理清头绪.二是规律比较隐蔽，难以通过一般的概括获得规律，要求有很强的分析、推理和概括能力.“楞次定律”因其内容的复杂和表述的间接使规律显得更加抽象.前面学习的“电场”和“磁场”描述的场都是“静态场”，大小和方向是恒定的，而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系，是一种“动态场”，学生理解难度增大.
针对课题《楞次定律》的特点，基于物理核心素养，我们对教学内容进行分析，列出了核心素养所对应的教学内容（见表1）.
二、基于物理核心素养的教学目标确立
教学目标是通过一定的教�W程序后学生所获得的素养或能力的状态的描述，是指教学活动实施的方向和预期达成的结果.
我们认为核心素养不能替代教学目标，核心素养是学生必备的品格和关键能力，是人的最终发展目标，而教学目标是指某一具体的教学活动预期达到的结果（学生心理与行为的变化），是一个特定过程的最终状态.因此，要形成核心素养这个“状态”，离不开每一节课的教学的“小目标”.为此我们根据物理核心素养的素养形式与素养内涵，列出了本课的教学目标（见表2）.
三、基于物理核心素养的教学过程
在基于物理核心素养的教学内容分析和教学目标确定的基础上，设计基于学生物理核心素养的培养的教学过程.
（一）基于真实情境提出研究的物理问题
通过演示实验创设问题情境，可以调动学生学习兴趣，激发学生的求知欲，并提出需要深入探究的物理问题.我们从学生原有的认识入手，条形磁铁穿过闭合线圈产生感应电流，设计演示实验，如图1所示，条形磁铁穿过线圈，用微电流传感器检测线圈中的电流如图2所示，学生能分析观察到的物理现象，提出可探究的物理问题――感应电流的方向的变化与哪些因素有关？这样引入的目的是培养学生发现问题和提出问题的能力.
（二）参与方案制定经历实验探究过程
我们立足教材，并对教材进行延伸和深挖.以问题为导向，通过一组活动，从科学猜想到设计实验，再进行实验研究，在课堂上让学生经历探究的全过程，真切感受到科学探究的乐趣，提升对科学本质的认识，提高实验探究的能力，逐步发展丰富物理核心素养.
活动1（科学猜想与设计实验）
在对图2所示的现象分析基础上，进行科学猜想――感应电流的方向与磁场的磁通量的变化有关.
制定“探究感应电流方向与磁通量变化的关系”的实验方案，要有产生感应电流的实验装置（如图3所示），变量的控制（磁铁的极性和运动方向、线圈的绕向），感应电流方向的测定（电流表），设计记录的表格，如表3.
活动3（深入探究）磁铁的N极和S极插入线圈或拔出线圈，观察指针的偏转情况，得出线圈中感应电流的流向及磁通量变化的关系.
（三）分析实验数据主动得出实验结论
教师事先设计了表格形式的学案（表4），表格第四、第五行没有涉及任何物理量，这给学生留足了探究的空间.通过小组讨论，研究发现“感应电流方向”与“磁通量变化”之间并没有直接关系.教师引导是否还有其他因素的影响呢？在学案表格中加入一行――原磁场的方向.再经过小组交流，仍然找不到规律.因为磁场方向是竖直方向，而感应电流方向是水平螺旋方向，启发学生明白安培定则就是让这两个方向的物理量发生关系的，从而教师再引导学生引出“中介量”――感应电流的磁场方向，引导学生，在表格中增加原磁场方向和感应电流磁场方向两个因素.逐步完成表格，再通过交流讨论，归纳总结得出：当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同.在教师的引导下，得出“增反减同”，进一步概括得到“阻碍”两字.
学生从而主动得到楞次定律：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磁通量的变化.
规律比较隐蔽，其抽象性概括性很强，学生很难独立对其归纳和总结.教师鼓励学生进行小组讨论，给足时间和空间，在充分的交流和表达过程中，碰撞出智慧的火花，发展核心素养.
（四）进行实践检验纳入自身知识结构
如图5所示，有两个轻质铝环A（闭合）和B（断开），某同学手持磁铁的任意极靠近A，A会怎么运动？远离A时，A怎么运动？
用实验证明，楞次定律是正确的.
进一步分析：用磁铁靠近轻质铝环A时，在铝环中产生了感应电流，获得了电能.在这一过程中，铝环与磁铁有相互作用的电磁力，所以，此同学对磁铁和铝环这个系统做功，符合能量守恒的普遍规律.倡导学生要节约能源，促进可持续发展的责任感.
（五）解决实际问题提升科学思维能力
回归课前引入的演示实验，根据楞次定律解释为什么条形磁铁穿过闭合线圈，电流方向会发生改变？
让学生解决真实的物理问题，从中认识物理学的价值和与生活、社会、科技的联系，明白物理规律可以预测事物的结果或现象.
（六）总结学习内容欣赏楞次定律
鼓励学生进行总结反思，本节课的研究内容、研究方法和研究结论，在此基础上欣赏楞次定律的简洁之美，楞次定律所蕴含的深刻的哲学道理，体会科学研究的乐趣和应有的态度.
基于物理核心素养的教学设计，是在研究物理核心素养的素养形式与素养内涵的基础上，确定其教学目标，有助于教师抓住“物理核心素养”主题，真正从物理知识本位转向关注完整的人、关注人的素养而进行的教学，有助于教师建构基于大教育观下的有效物理教学，把对学生核心素养的培养落到实处.。