让物理核心素养在高三专题课中落地生根——以“电磁感应现象的图像处理”专题为例

(江苏省南京市金陵汇文学校，江苏 南京 210036)

《2018年江苏普通高中学业水平测试(物理选修)说明》要求考查学生的理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题能力、探究能力等。在高三专题复习课中,如何将该测试说明的能力要求分解到每一节专题复习课上,优化学生的知识结构,提升学生的解题能力,让物理核心素养在专题复习课中落地生根？笔者在此分享自己的思考。

1 当前高三专题复习课存在的问题

从近几年笔者所听的高三专题复习课来看,主要有以下几种类型，主要存在的问题如下:

(1) 炒冷饭型。已有的知识点是在高一、高二学的,很多内容当时是文、理科学生一起学习,老师对知识点的深度与广度不会作太高要求,专题复习时老师仅仅是一带而过,有部分学生对此不能真正掌握。

(2) 灌输式讲解。许多教师认为：既然试题学生已经做过,讲课的时候也就不再关注学生的状态,大都采用灌输式,以教师的讲解为主,忽视了学生的自主内化和互助讨论。

(3) 流水型讲评。把题型累积在一起,课上采用逐题分析的方法,不对知识与技能的培养进行分类,不利于学生系统性掌握相关知识和解题方法。

2 高三专题复习课应遵循的原则

(1) 激励性原则。德国教育家第斯多惠说过:“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”,高三复习任务重强度大,更需要激发兴趣，提高自信心。

(2) 计划性原则。在备课活动中,要统筹安排,控制好专题进度的时间节点,初步确定好专题选择的方案,做到设置合理、针对性强。

(3) 参与性原则。课堂上,要注意充分发挥学生的主动性,让他们参与到课堂的各个环节中来,加深对专题的理解。

(4) 启发性原则。教师作为课堂的主导者,要设置启发性强的问题,专题课也要有效激活、开拓学生的思维能力和探究能力,使学生有更多的收益。

(5) 示范性原则。专题讲解时，老师的例题讲解、学生的解题都要规范,画图建立模型、列原始方程、用物理的书面语言规范表述等都应通过教学展示给学生。

3 高三专题复习课的实施策略

根据以上原则,为让物理核心素养的培养在高三专题复习课上落地生根培养，笔者以“电磁感应现象的图像处理”专题为例,提出以下实施策略。

3.1 以学生为本,激发求知欲

把握学生的认知规律,精心设计启发方式和内容,引导学生利用已有的知识,发现新的问题,建立新旧知识的联系,唤起学生的思维,激发他们的想象。

教学片段一

师：在学习电磁感应现象的应用时,我们常会以话筒为例,我拿来了一只话筒,对话筒做了改装,话筒的输出端与微电流传感器相连,请一位学生来唱上几句,观察投影屏上的图像。

师：这位学生用歌声表达了对客人的欢迎,我们看一下把歌声转换成电信号以后的图像,这些曲线让人心动不已,我们一起来研究电磁感应现象中的图像问题。

教学片段二

要想更好分析图像，我们还需要相关的知识作为储备,请学生通过iPad或手机进行网络学习(https://ks.wjx.top/jq/19638778.aspx),并反馈自己的学习情况。

设计意图：复习课的引入要考虑到学生的感受,不能枯燥地以“我们来解决这道题”开始。上课前将话筒的输出端接到电流传感器上,通过计算机投影到大屏,实时显示信号的变化,学生的注意力很快被吸引,使用iPad或手机快速回顾知识点,当堂反馈,还可以重复观看知识点的讲解。

3.2 以知识为基础,触及多个层面

物理核心素养要求学生要具备运动与相互作用、能量等物理观念,要具备模型建构、科学推理、论证、质疑创新等科学思维,在高三设计专题时,不能像新授课那样仅限于解决一个个知识点,而应创设物理情境，引导学生建立物理模型,并以一个基础模型为主线,多角度、多方位思考,触及多个层面,培养学生的核心素养。

教学片段三

如图1所示，边长为40cm的单匝正方形金属线框,在外力F作用下以0.2m/s的速率,经过宽为40cm的有界均匀磁场,磁场方向垂直纸面向里,大小为0.2T,规定线圈内产生逆时针的电流方向为正方向,回路的总阻值为20Ω,线框完全通过磁场区域过程中,请画出回路电流的i-t图像。

图1

图2

师：那BC端的电压U以及外力F随时间又怎样变化呢？

图3

师：UBC-t图像为什么有转折,而F-t图像却没有转折？

《星火》所刊发的作品，不仅被《小说月报》《散文选刊》《诗选刊》等各种文学选刊大量转载，还多次被《新华文摘》《特别关注》等权威性或发行量很突出的综合性社会文化类选刊转载。

师生共同总结(如表1):

表1

教学片段四

如图4所示的匀强磁场中有一根弯成45°的金属线POQ,其所在平面与磁场垂直,长直导线MN与金属线紧密接触,起始时OA=L0,且MN⊥OQ,所有导线单位长度电阻均为r,MN匀速水平向右运动的速度为v,使MN匀速运动的外力为F,请作出感应电动势E随时间变化的关系图线。

图4

图5

师：能否进一步画出感应电流i、回路的功率P、外力F随时间t变化的规律图像？并根据图像思考：外力F的功率和回路的功率关系(功能转化关系)。

师生共同总结(如表2)。

表2

在学生的思考过程中,通过设计“子问题”，降低了问题的思维难度,由易入难,学生在层层深入中积极思考,一步一个台阶走向终点,最终顺利达到教学目的。

3.3 以方法为主线,提升思维能力

(1) 突出物理模型的构建方法。模型是思维的产物,一个具体的物理问题所描述的物理现象或过程都对应着一定的物理模型，要解决问题必须要对此问题所展示的物理过程进行抽象简化或近似处理，力求把握模型的隐含条件，构建合适的物理模型。因此,专题课例题的选择要有典型的物理情景,以提高学生建构理想模型的意识和能力。例如本节电磁感应现象中产生电流的条件是什么？是动生电动势还是感生电动势？要通过不断的积累，健全相关的对象模型、条件模型和过程模型，总结模型的常用思路与解法。加强对经典模型的变式研究,努力提高学生的思维品质。

(2) 要善于归类总结,在专题课上,可以就某一个物理概念的理解或物理规律的应用，先请学生进行归纳总结,再由教师提炼概括，得出一般流程,起到“秀枝一株,嫁接成林”的功效。要引导学生对一类题型和方法进行总结，每种题型一般都有独特的解题方法、思路与技巧,即使条件改变了,方法也是不变的。

教学片段五

将一段导线绕成如图6甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里为匀强磁场Ⅰ中,磁感应强度不变。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图6乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是( )。

图6

生：先看右边圆形磁场区域,产生的电动势应为感生电动势,磁感应强度随时间的变化为线性变化,产生的电动势为定值,电流也为定值,排除C、D选项,再由电流方向判断B选项正确。

其实学生的方法不一定是老师所讲的“正统方法”，学生可以运用排除法、特殊值法、比较法等方法,把复杂问题简洁化,锤炼学生的思维。

教师要引导学生对做过的题进行分析归类,总结提炼解题方法,如整体隔离法、微元法、类比转换法、图像法、极值法、对称法等。从个性中抽象出一般的特征,起到触类旁通、举一反三的作用,多方位训练学生的思维,培养其迁移能力与创新能力。

4 结语

德国教育学家第斯多惠说过：“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒和鼓舞。”学生是一个个富有个性、富有思维的鲜活生命个体,高三阶段的专题需要以学生为本,让学生成为学习的真正主人。通过问题解决、思维训练、方法探索,才能使得学生学会思考、探索和创新,物理核心素养的培养才能落地生根。