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基于双逻辑的情境导向专题化高三物理教学的研究
——以“电磁感应综合复习”为例

2022-11-03

物理教师 2022年9期
关键词:重构逻辑高三

居 津

(江苏省苏州实验中学,江苏 苏州 215011)

1 一次教研活动引发的思考

2021年在昆山某重点中学承办的高三备课组长会议上,笔者有幸听了来自苏州4个市(区)4位教师讲的同题异构“带电粒子在电场中的运动”展示课,作为各市(区)学校的备课组长,他们每节课都充分展现出自己的教学理念、执教能力、专业素养、教学特色和教学效果.在听完这4堂风格各异的展示课后,激发了笔者对高三物理复习课教学的一些思考.

(1)高三物理复习课如何定位?[1]——复习课的方向问题.

笔者发现新课改、新高考已经对教学有了新的教学要求,但在高三物理复习课中,大部分教师的做法依旧是“题型+解题思路+训练”的教学模式,这种惯用的教学流程导致学生遇到全新的情境时常常不知所措.一线教师的教学观念应该跟随新课改新高考的改革而改变,高三的复习课究竟应该怎样定位是每位老师首先需要解决的方向问题.

(2)高三物理复习课有固定模式吗? 物理知识点和相关规律应该怎样复习? 例题如何选择,以什么形式呈现,要讲到什么程度? ——复习课的途径问题.

笔者发现高三复习课知识点或规律的呈现大致可以分为以下两种:①回顾知识点——例题讲解;②呈现例题——回顾知识点——巩固训练.而对于例题的选择,大部分教师会从历年的高考题或模拟题目中“拿来主义”,例题讲解的处理基本也是两种方式:①呈现题目,学生思考回答(或板演),教师点评;②自说自话,一讲到底,就题论题.那么高三复习课上,知识点(规律)应该怎样复习,例题如何呈现是广大教师需要思考的方式问题.

(3)高三几轮复习课后,学生学到了什么? 学生能力提高与高考成绩的相关度有多少? ——复习课的效果问题.

笔者深有体会的是在讲完某个知识点后不少学生仍有概念不清,规律不用会的学习困难,怎样才能达到更好的复习效果,让绝大部分学生能有所得也是作为一线教师必须重视的教学效果问题.

以上这些思考给一线教师带来了一连串的问题即教学过程中“我做了什么? ——我这么做合理 吗? ——我 做 的 有 效 吗? ——我 还 能 怎 么做?”[2]基于上述问题的思考,笔者提出了基于双逻辑的问题导向专题化复习教学方式,希能抛砖引玉,与广大同仁一起探讨.

2 新高考背景下基于“双逻辑的情境导向专题化教学”的内涵

2.1 “双逻辑”的阐释

高中物理新高考改革正如火如荼地进行着,高三复习课的教学在新高考的指引下也要与时俱进,适应教学要求的变化,高三教学的“双逻辑”从教学实际出发,从学生的认知需要出发,尝试通过教学改革实践,以找到最有效、最合适的教学方式.其内涵包含“教学内容重构”和“组织形态变革”两个逻辑.

“教学内容重构”逻辑指为实现教学目标,将教学内容打破教材编写顺序,立足课程标准、学科特点和学生情况,进行呈现方式重构的过程.这种重构在高三复习尤其是二轮复习中尤为重要.新高考评价体系表明,现在的高考并不是知识点的识记,而更着重物理规律的应用,即能力的考查.因此高三复习时应立足于学情和考情,重构教学内容,让学生形成一个整体的知识网络框架,掌握同类问题的解题思路和一般方法,以达到事半功倍的学习效果.教学内容重构时要注意以下几个原则即①目标性——落实课程标准重难点,明确教学目标,有重构的必要;②科学性——以高考评价体系为指导思想,基于学生认知水平,科学的、有针对性地解决学生的学习困难;③系统性——重构的教学内容设计合理,逻辑严密;④启发性——对学生有启示,能培养学生的能力,提升学生学科核心素养.

“组织形态变革”逻辑指为适应新高考要求,在进行教学设计时通过教师的问题引导等方式,让学生完成某个挑战性任务或分析实际问题从而达到教学目的的课堂教学方式创新逻辑.教学实施时可尝试头脑风暴、讨论合作、混合教学、翻转课堂等与传统高三复习“一言堂”的灌输式教学方式不同的教学方法.组织形态变革的逻辑更关注课堂的“有效性”.这个“有效性”分为3个层次.第1层次是悦纳:学生乐于接受学习物理,觉得物理学科是一门有用的科学,而不是难而无趣的学科,不反感,不痛苦.第2 层次是唤醒:在接受的基础上,能有意识的主动学习物理,不再处于被迫的被动学习的状态.第3 层次是超越:通过主动学习,体会到学习物理的乐趣,觉得学有所用,有成就感、幸福感和满足感,可以实现自我价值.

2.2 情境导向专题化教学的本因分析

专题教学是高三复习时常用的教学手段.是在结合本地资源的基础上对教学内容进行处理,设立既相互联系又相对独立的模块专题,教师在课堂教学中根据专题要求,选取最佳教学方法,引导学生去探究专题从而获得集中而又深入的认识的一种教学策略.[3]专题化教学体现了一种整体性教学规划的思路,是“教学内容重构”逻辑的直接表现,选取与知识点相匹配的情境,用最优的教学方式引导学生探究学习是“组织形态变革”的具体体现,“情境导向专题化教学”与新高考背景下的双逻辑课堂改革要求不谋而合.

与传统的高三二轮专题复习相比,情境导向专题化教学更具有探究性、思维性、逻辑性和实践性的特点.选择一些真实情境作为切入点,有针对性的以大专题套小专题的形式进行复习,可以避免只是知识点的单纯回忆,模拟题的浅层解析,加强学生对知识的理解和应用,提升学生的思维能力,培养学习迁移能力.当下的课程标准和高考评价体系在深度上要求学生会将实际问题进行建模,并分析解决;在广度上要求各物理知识不孤立,形成系统,构成整体;在宽度上要求学生的物理观念、科学思维、科学探究能力全面提升.基于双逻辑的情境导向专题化教学将教学内容进行重构,把原本单独学习的知识点进行整合,使之相互关联,让学生对高中所有物理知识有全局观,能整体把握,形成物理观念;同时将真实情境引入课堂,学生通过小组讨论等合作探究方式,加以实验辅助,使得探究能力、建模能力、问题解决能力、团队协作能力等得以提高,同时培养了发散思维、创新思维等高阶思维.由此可见,基于双逻辑的情境导向专题化教学与新课程标准、高考评价体系的要求深度契合,其教学实施具有一定的合理性和必要性.

以情境为导向重构教学内容制定专题时要注意以下几个方面:①真实情境的针对性——选取高考高频热点或难点,利用有针对性且学生较为熟悉的情境重点解决一类问题,以帮助学生掌握重点,突破难点;②引领认知的多维性——梳理各个知识间的联系,构建知识网络,形成对一类问题更为系统、全面的认识,学生遇到新的情境问题的解决过程中能够举一反三、触类旁通;③解决方法的明确性——渗透解决这类问题的一般思想方法,构建解决“指引图”,防止“碎片化”复习和就题论题的重复劳动;④多种思维的灵活性——物理情境千变万化,在帮助学生提炼有明显类型特征的基本问题解题思路的基础上,也要呈现一些没有明显类型特征的拓展问题,打开思维广度,帮助学生克服思维的定式,增强思维的灵活性.

3 “电磁感应综合复习”的教学案例分析

电磁感应是高中物理的重要章节,也是历年高考的高频考点.电磁感应的相关知识能与力学、能量等众多方面相联系,对该部分的知识,一般的专题复习是将其分为力与运动、能量动量、图像、电路4大专题.但学生复习完这4 个专题之后往往只停留在会解一些题的基础上,至于为什么要这么解? 电磁感应解题的一般思路是什么? 解决电磁感应的关键核心问题在哪里依旧云里雾里.针对以上教学现状,笔者在进行该部分教学时将电磁感应分为以下几个专题(如图1).

图1 电磁感应专题重构

相比于一般的电磁感应4大专题,本专题系统是按知识网络进行重构,将电磁感应的4大题型即力与运动问题、能量与动量问题、电路问题和图像问题贯穿于每个知识专题中,在每个专题中都有真实情境贯穿于整个专题,有时再加以实验辅助,帮助学生通过解决真实情境问题,深刻理解知识并应用规律.下面以线框平动切割专题为例详细说明.

情境导入:展示电磁制动的优点及其在生活中的应用(图2),展示其原理种类,帮助学生建立模型(图3).

图2 电磁制动的生活应用

图3 电磁制动原理两种类型

设计意图:将真实情境引入课题,给高三复习课增添一些色彩,让学生觉得学有所用,同时培养学生建模能力和分析问题的能力.

提出问题:如图4所示,缓冲列车水平通过线圈上方,线圈与磁场的作用使小车做减速运动,从而实现缓冲制动.某列车车底安装的电磁铁产生磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;水平地面固定着闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,ab边 长 为L1,bc边足够长,MN长为L2(L1<L2),NP长 为2L2,已知小车总质量为m,受到地面的摩擦力为f,小车磁场刚抵达线圈时,速度大小为v0.

图4

设计意图:先将一种模型转化为物理问题进行分析,为后面的情境变式和总结规律做准备.

分析问题:

问1:列车刚越过ab时,ab两端的电压Uab是多少?

问2:制动过程中的最大加速度am是多少?

问3:定性描绘制动过程中可能的v t图像.

问4:若列车恰好全部进入线框区域,求整个制动过程中产生的焦耳热Q是多少?

问5:在第4问的条件下,求出能安全制动时列车行驶的最大速度v1(已知从刚抵达线圈到停止经历总时间为t)?

设计意图:利用问题串的形式将电磁感应常见的4类问题逐个讨论,便于学生总结归纳此类问题的一般方法.

问题引申:

问6:如果上述问题中不是磁场运动而是线框运动,上述问题如何求解?

设计意图:利用模型变式,让学生深度理解动生电动势中E=Blv各个物理量的含义,B指线框两条切割边的磁感应强度差,l指整个线框切割的有效长度,v指磁场与金属框的相对速度,对下节课即将要复习的双棒问题做铺垫.

问题拓展:

问7:从上述分析可以看出,磁场运动或线框运动或磁场、线框一起运动处理方法都是类似的.如果运动磁场不是单一的匀强磁场,而是由大小相同,方向不同的两个匀强磁场组合而成的(如图5),上述问题又如何求解?

图5

设计意图:变换模型条件,巩固问题1-5 得到一般处理方法.

问8:如果磁场是由三相交流电激发产生的,即磁场按正弦规律变化(如图6),上述问题又如何求解?

图6

设计意图:增加问题复杂程度,让理想模型更接近真实情境,让学生对更复杂的问题进行求解,让他们总结规律,并为下次课的交变电流的复习做铺垫.

学以致用:

电磁制动与电磁驱动原理类似,展示我国研发的电磁炮,003型航母等军事应用(如图7).

图7

设计意图:学以致用的同时,激发学生的家国情怀,为祖国的强大而自豪.

勇者游戏:

自制实验仪器,让学生亲身体验电磁制动(如图8).

图8 学生参与小游戏

设计意图:利用小游戏,让学生亲身体验电磁制动,引发学生思考实验原理,体验物理的奇妙所在.

课堂小结:

学生总结本节课的知识、规律、方法和体会(如图9).

图9 课堂小结

设计意图:让学生进行课堂反思,有助于他们总结提升.

点评:本节课按重构的知识专题深入讨论了线框平动切割磁感线问题.以真实情境电磁制动作为引入,并将电磁制动作为逻辑主线贯穿整节课的始终,进而建立模型,通过问题串的方式将磁场动线框不动的模型做了全面的讨论,帮助学生复习了电磁感应4大问题,并进一步将模型不断变式,帮助学生深层次理解动生电动势的含义,同时将双棒切割,交流电暗含其中,便于学生构建知识网络框架,形成物理观念.在科学思维贯穿始终的同时以游戏结束本节课,目的在于提高学生的科学探究能力,同时不忘培养学生的家国情怀和实事求是的科学态度.整节课的教学方式、知识呈现方式等与以往高三复习课截然不同,让高三学生有了一个全新的体验,学生的学习主动性和学习热情大大提高.

4 教学实践的反思

从课堂教学实践来看,基于双逻辑的情境导向专题化教学效果显著,不但提高了物理高三复习课的针对性和有效性,还大大激发了学生的学习激情和积极性.与传统高三复习课相比,打破以往的专题进行内容重构,以情境导向的专题化教学更能引起师生的共鸣,更能体现物理学科的逻辑性、思维性和科学性,更能培养学生能力,达到提升学生学科核心素养的教学目标.不过,本教学探索只是就几个重点章节进行实践,尚未针对高中所有复习课全面展开;如何更科学的重构教学内容,进行专题划分;什么样的专题适合什么样的教学样态也还需要进一步的探索和研究.

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