情境教学在高中物理磁场教学中的应用分析

福建省莆田第八中学 林德棋

鲁科版物理课程设计中对于磁场教学提出了严格的要求，学生不仅需要熟练掌握磁场的相关概念，也要进行实际问题的解决和相关物理量的计算。有关磁场问题的处理不同于一般的物理问题，不仅需要熟练掌握公式，也要结合几何关系，求半径、计算带电粒子的运动问题，因此这一章的教学存在种种挑战。

一、情境教学在物理磁场教学中的意义

所谓情境教学，指的是利用课堂以外的环境，实现与学生互相融合的教学方法。这个环境的选取比较自由，可以是人为环境，也可以是客观存在的环境，如果所应用的环境更加形象，那么所取得的效果也会更加显著。情境教学的手段在于凭借生动形象的情境激发学生的学习兴趣，其符合新课程改革之下的教学要求，通过情境创设可以极大程度上促进学生对实际物理问题的理解与思考。综合情境教学在物理教学中的运用，其好处主要有以下方面。

（一）解决理论与实践相互脱节的问题

传统物理教学在“磁场”一章中，偏向于纯理论知识的讲述。由于电磁场概念比较抽象，单纯的讲述很难使学生从根本上理解相关概念，而通过物理情境的创设可以简单地解决这一问题。情境教学的实施将有效解决目前教学中理论与实践相互脱节的问题，关键在于将理论知识与现实生活相互联系，这样就可以将复杂抽象的物理知识形象化，使学生深度理解物理概念。以法拉第电磁感应定律为例，在纯理论教学中，对于这一定律的解释只是说磁通量变化产生感应电动势，而对于其实质内涵却很少解释，这就加大了学生的理解难度。但是如果在授课过程中能够将法拉第发现电磁感应的过程讲述给学生，比如指出在开关的闭合瞬间会引起电流计指针的转动，这就是电磁感应现象，通过与实际相联系，将极大地降低学生的理解难度，也会使课堂充满乐趣。

（二）具有极强的时效性

情境教学通过物理情境的创建使学生参与到课堂教学中，由于情境的创设需要不断地更新教学内容，这就从根本上优化了授课的时效性。磁场是物理学研究的一个重要方向，并且在不断地更新前沿知识，这些都将渗透到高考当中。由于课本的更新速度缓慢，这就要求教师及时将前沿科技理论在课堂上传授给学生。通过物理情境的创建，教师可以及时更新教学内容，使传授的物理知识具有极强的时效性。当前高考对于物理新观念的考查力度在逐年加大，针对“磁场”这一节，对磁悬浮列车的考查多有体现，通过情境教学的引入，可以及时给学生展示磁悬浮的工作原理。这样的教学模式紧跟物理前沿的发展理论，通过物理情境的引入使学生认识到科技的不断突破，同时也提升了其学习兴趣。

（三）针对性强，激发学生的学习兴趣

情境教学还有一个明显的特点就是针对性强，教师在施教过程中通过情境的创设可以及时发现学生的问题所在，并且实施相应的解决措施。学生通过融入教师所设置的情境，可以从生活实际出发去感受物理模型的优势所在。情境教学通过简单通俗的物理情境，可以使学生理解抽象的物理概念，具有良好的实践意义。在情境教学中，情境并不是复制实体，而是通过对于实境的模拟，充分激发学生的学习与练习兴趣。

二、情境教学在高中物理磁场教学中的应用现状

情境教学法是目前被广泛认可的一种教学模式，已经运用到了多个学科的教学之中，并且取得了不错的成效；但是其在物理教学中的运用还不是特别广泛，仍然存在种种不足。

（一）情境教学形式单一，缺乏创新

在很多教师的观念中，情境教学并不是一种最优的教学手段，教师只把它当作一种活跃课堂氛围的手段，没有从根本上将其列入教学活动中，这就使得情境教学的形式单一，缺乏相应的创新模式。情境教学的核心在于多元化情境的创建，在此基础之上创新模式，使教学内容更加精彩。目前在“磁场”一章的情境教学模式运用中，普遍存在情境教学形式单一的问题，具体表现在课件内容单一化，只是单一的物理概念、公式介绍以及对于定理的解释，再加上例题分析与应用，在教学这些内容的实际过程中象征性地引入相应情境，并且情境大都集中于习题与例题之中，这种情境模式的应用显然是单一化且缺乏创新感。磁场作为一种抽象性的物质形式，直接对其进行理论知识讲述显然是枯燥乏味的，在情境创建中应当更多地关注对这些理论知识情境的创设，而仅仅在例题中加以运用显然达不到相应的教学目的。创新性的缺乏使得情境教学与传统教学没有什么不同之处，失去了情境教学的根本目标。

（二）情境内容与教材内容联系不够紧密

针对情境教学的时效性特点，随之而来的就是在情境创设中对课本知识的脱离。情境模式的关键在于创新，但是所有的创新都应该是有一定的理论基础，随意地逾越这一理论，将使得创新内容毫无意义。如今的情境教学中存在盲目创新、脱离物理课本的现象，这种情境模式的运用显然也不科学。物理课本是诸多专家共同创造的知识结晶，情境模式的运用应当建立在课本理论知识基础之上，然后进行创新与应用。目前有教师在情境设计时所运用的情境模式过于“高大上”，甚至涉及大学物理的问题，尤其是在磁场中大量运用微积分模型，这一情境的创设将给学生的正确理解带来困难。

（三）没有充分建立起磁场知识的联系

情境教学模式在磁场教学中应当建立起紧密的联系，“磁场”这一章知识点分散，从磁场的产生、磁场的基本特征、磁感应强度、磁现象的电本质、磁场的方向与磁感线到安培定则的提出，这几个环节紧紧相扣；但是在情境设置中很难做到将这些知识点相互串接起来，而是偏向于每一节独立性的情境创建。如果情境模式不能做到知识点之间的相互关联，将很难达到应有的效果。目前许多教师由于是初次接触情境教学的应用，对于如何更好地做到知识点之间的相互串接还有很大的缺陷，常常表现为不同知识点之间都比较独立，这样就使情境的代表性大打折扣。比如在进行磁感线与电场线的相互比较时，如果用各自独立的情境对于二者的异同点进行分析，学生将很难认识到二者的本质区别。

三、情境教学在高中物理磁场教学中的应用措施

（一）创设问题情境，明确磁场物质性

结合高中物理教学目标，课堂教学的效果好坏与其所设立的物理情境密切关联，创设问题情境是构建情境教学的第一步。在问题情境的构建中应当遵循针对性、指导意义的情境选取原则；同时为了更好地吸引学生的学习兴趣，教师在问题情境设置当中应当注重趣味性，这样可以很好地达到解决教学难题的目的。与此同时，教师应当充分结合磁场教学中的重难点问题，因为问题情境的制定与课堂知识结构密切相关。教师在熟知学生以及磁场教学现状的基础下可以设立合适的问题情境，引导学生去探索。设立合理的问题情境，可以使教学课堂取得良好的效果。

以“磁感线”一节教学为例，引入磁场的物质性特点之后，为了更加形象地描述磁场，教师应当引导学生提出问题：既然知道了磁场的存在性，那么如何刻画它的分布呢？这时便可以引入法拉第所提出的有关磁感线的概念。通过实验中铁屑在磁场中被磁化的性质来形象地表示出磁感线的形状，这样学生就从物质层面上对于磁感线有了一个初步的认识。通过对于磁感线的刻画，学生就可以了解到磁感线的作用，明白磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向，根据磁感线分布的疏密程度，可以定性地反映出磁场的相对强弱。这种假想的磁感线引入方法，在磁场教学中具有重要意义，通过定性的分析，为以后定量的计算磁场强度打好了基础。问题情境的创设，极大地促进了学生对于物理模型的充分认识。

（二）创设实验情境，探究电磁感应

物理作为自然科学，它的很多结论都是通过实验探究得出的。在物理教学中，实验教学任务是重要的一部分，实验教学对学生来说是最好的探究性学习方法。在“磁场”这一章的教学之中，实验情境的设置是做好教学工作的关键所在。教师通过相关实验情境的设立，引导学生观测实验现象，可以发现“电生磁，磁生电”的物理现象，从而认识电磁感应的相关知识。

以“奥斯特的电流磁效应现象”这一节的教学为例，在预习时教师应当让学生提前搜集电流磁效应的相关现象，并且做好相应的记录。在正式上课时通过邀请学生讲述对电流磁效应的初步认识，做好开课前的热身工作。教师通过聆听学生的预习情况，做好相应的部署工作，在实验过程中先进行分组，将实验器材准备完善，做好“磁悬浮”小实验的准备工作。教师及时解决学生在实验探究过程中所遇到的种种问题，并且同学生一起解释实验现象。“为什么小磁针会发生偏转？小磁针的偏转方向与地磁场、吸铁石有何种对应关系？在不通电流的情况下，小磁针还会偏转吗？”通过解决这些问题，就可以很自然地得出电流磁效应的实验结论：任何通电导线周围都会产生磁场。这种现象也就是著名的“电流的磁效应”。研究了“奥斯特的电流磁效应现象”，就进一步创设“安培定则”的实验情境，即通过右手螺旋定则，判断感应电流的方向，从而建立起不同理论知识之间的相互关联。

（三）创设生活情境，探究日常磁现象

创设生活情境是情境教学的重要组成部分。物理理论知识的教学源于生活实际，对于物理理论的研究就是从生活出发，最后反作用于生活。就高中物理磁场教学而言，它与现实生活有着密切的联系，我国早期的指南针就用到了磁场的相关理论。“为什么指南针可以指明方向？”这就要求学生对地磁场有一个理性的认知，教师可以形象地将地球创立为一个物理情境——磁铁模型，明确其磁场线分布情况，从而有效探明指南针的工作原理，加深学生的印象。针对指南针指南、鸽子千里归巢这些现实现象，就可以非常顺利地联想到磁场的相关概念，对于磁场的客观存在也有了间接证明。同时也要注意磁感应强度的矢量性质，在运算过程中除了考虑其大小以外，也要注意其方向性。通过立体图形情境的构建，使学生熟练掌握直线电流、环形电流以及通电螺线管的安培定则使用方法。通过立体几何模型的构建，再借助于实物的相类比，使学生提高理解程度。

（四）创设物理模型，解决实际问题

“磁场”一章知识点多，内容难度大，是高考命题分值最大的一部分。通过相关物理模型的构建，可以帮助学生有效理解与掌握重难点内容，达到情境教学的目的。以磁场中带电粒子的偏转为例，电荷进入磁场，在磁场的作用下发生偏转，洛伦兹力提供其偏转的向心力，因此其磁场中运动的核心公式就是qvB=mv2/r,从而可以得出r=mv/qB的核心公式。掌握好这一公式就可以解决大部分偏转类问题，将物理问题转化为几何问题，即通过找出几何关系，求出粒子做圆周运动的半径，就可以求出磁感应强度B，进而解决周期问题与方向问题。创立偏转模型后，进一步延伸到回旋加速器、质谱仪等，了解先进的物理前沿理论。在电磁感应当中，应当建立“磁通量”的物理情境，即电磁感应的本质原因在于磁通量的改变，从而进一步提出法拉第电磁感应定律，使学生的认知层层递进，对于知识有系统化的把握。对于磁场的叠加原理应当建立起矢量运算的情境，将实际问题抽象为相应的物理量，利用平行四边形定则或者三角形法则进行矢量的叠加，实现几何与运算的结合，使磁场运算类问题的难度大大降低。物理模型的创建是解决物理问题的重要思想，在情境创设中应当格外关注。

综上所述，在鲁科版高中物理教学中，“磁场”一章的教学内容多、难度大，想要做好这一章节的教学工作绝非易事。磁场本身作为一种肉眼无法观测的物质，很难使学生从本质上认识到磁场的物质性，而研究置于磁场中的磁体、带电导体的难度更大。在新课改下，情境教学的提出与应用给“磁场”一章的高效性教学带来了新的方式，通过相关情境的创设，可以将复杂的物理概念形象化，加强学生的理解与掌握。教师在教学中应当善于运用物理情境的创建，通过问题情境、实验情境以及物理模型的构建，促进“磁场”这一章节教学任务的顺利完成。