基于“培养学生科学思维”的教学设计

周冬林

【摘要】随着新课改的深化与推进，核心素养教育这一优质教学理念逐渐深入人心。“科学思维”作为物理学科核心素养的四个方面之一，是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，高中生正处于科学思维形成的黄金时期，基于此，本文以“探究感应电流的产生条件”为案例，进行课堂实践剖析，培养学生科学思维。

【关键词】课程改革、科学思维、感应电流、产生条件

【教材分析】《探究感应电流的产生条件》是高中物理必修第三册第十三章第3节的内容，是电磁学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位。本节内容揭示了磁与电之间的联系，通过探究实验的方法归纳出了“磁生电”的规律，在教材中起到了承前启后的作用，是学生今后学习法拉第电磁感应定律、楞次定律和交变电流产生的基础。

【学情分析】学生在初中时学过电磁感应现象，对磁生电有了初步的了解，但是又不够全面。

【教学目标】1.知道什么是电磁感应现象，什么是磁通量，培养学生模型构建、创新能力。

2.学会设计实验探究方案，记录实验现象并对其作出分析概括，培养学生质疑创新科学推理的能力。

3.通过探究活动得到感应电流的产生条件，培养学生科学论证的核心素养。

【教学重点】1.学生实验探究的过程;2.对产生感应电流条件的归纳总结。

【教学难点】1.教师对学生探究式学习的操控;2.学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。

【实验器材准备】灵敏电流表，条形磁铁，大小螺线管各一个，电源，滑动变阻器，导线若干

【教学方法】讲授法、问题探究法、实验探究法、对比法、讨论分析法。

【教学模式】启发性合作探究模式

【教学过程】

1.新课导入

1.1史料介绍：演示奥斯特实验。

提出问题：既然电能“生”磁，那么反过来磁能否“生”电呢？

【设计意图】利用逆向思维法启发学生思考问题，培养学生的创新能力。

提示：介绍法拉第“磁生电”的思想，及法拉第十年的不懈努力，终于发现“磁生电”的规律。

【设计意图】让学生了解物理学中的“对称”思想，感受法拉第持之以恒的科学探索精神。

1.2回忆旧知：初中实验，演示闭合电路部分导线切割磁感线产生电流。

复习：（1）什么是电磁感应现象。

（2）初中时，所学到的感应电流的产生条件。

提出问题：为何到了高中又要研究呢？是前面的知识有误，还是另有玄机？

【设计意图】使学生产生疑问，启发学生通过科学探究与科学推理来回答这个问题。

2.探究过程

教师引入：今天我们就将通过实验探索、科学推理、归纳概括的方法，来认识这一重要的现象，即通过你的双手来制造感应电流;通过分析综合、推理论证来得到产生感应电流的条件。

2.1实验器材的选择

提出问题：（1）要想利用磁场来产生电流，需要准备哪些器材？

（2）能够产生磁场的器材有哪些？

（3）用什么来检验是否产生了感应电流？

【设计意图】让学生通过自己的分析来选择实验器材

2.2学生进行分组实验与收集证据

学生根据需要选择器材进行探究，并作好实验记录 。要求简单记录电路，并说明如何操作时会产生感应电流。

【设计意图】引导学生一步步地找出是什么操作引起了感应电流的产生。

2.3分析交流与论证

请小组代表展示自己小组的发现，（举手发言）并尝试总结感应电流的产生条件。

提示：学生可能会总结出：（1）不切割磁感线也有可能产生感应电流;

（2）产生感应电流的情况有些线圈面积变化，有些是磁感应强度变化。

【设计意图】通过学生自己的探究，让他们对初中学过的有关感应电流的产生条件的描述产生质疑，为创新提供可能。在教法上这里采用了先“破”的手法，为以下的再“立”奠定基石。

2.4分析综合得出初步结论

学生动手作图分析，展示优秀作图。教师一边总结性地把图重新画在黑板上，方便同学们进行比对。用磁感线以及磁通量来具体描述这些特征，画图分析，找出共性，从而得出结论。

不管是切割还是不切割，都是利用磁场来产生感应电流，它们之间必定存在着某种共性，下面我们就通过对比法来寻找它们的共性。

从1→2过程中，电流变大，通电螺线管的磁性变强，磁感线越密集。

提出问题：请大家仔细观察，反复比对，这三种产生感应电流的情况有什么共性？

学生总结：穿过三个闭合导体回路中的磁感线条数都发生了变化。

【设计意图】引导学生找出切割磁感线产生感应电流与不切割磁感线产生感应电流这两种情况的共性，用它们的共性来描述感应电流的产生条件，才是最全面的描述。

2.5评估得出最终结论

用实践去检验结论的正确性，按照“穿过闭合导体回路中的磁感线條数发生变化”的标准去进行实验操作，检验是否能够产生感应电流。

教师总结：物理学中是用磁通量来表示穿过磁场中某个面的磁感线的条数的多少，也就是说，穿过闭合导体回路中的磁通量发生了变化时，就能产生了感应电流。

【设计意图】培养学生科学论证的科学思维能力。

3.教学总结与反思

本节课以学生所拥有的初中知识为出发点，通过学生的自主探究，发现初中时结论的片面，以此激励学生去寻找更全面、更科学的表述。在教法上采用了“欲立先破”的方法。