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《电磁场与电磁波》探究教学设计的前后思考

物理教案 时间:2022-04-30

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麦克斯韦电磁场理论是电磁学的最核心内容,其地位相当于经典力学中的牛顿运动定律所处的地位,所以它是本节教学中要重点突出的内容。但是由于其内容非常抽象,学生要深刻理解它比较困难,因此,在教设计上要把握好三个方面:第一,内容如何定位。对学生来讲,知识掌握的要求程度定位在定性了解的层面上。第二,如何化抽象为形象,考虑从多个层面突破教学中存在的知识抽象的难点。其一,实验探究层面突破——利用身边丰富的电磁波教学资源,来认识电磁波的庐山真面目,化抽象为具体。其二,媒体层面上突破——利用多媒体,建立与机械波形成相类似的电磁波形成的认识过程,呈现电磁波的形成过程“看不见”的另一面,化抽象为形象。其三,情感、兴趣…等角度。第三,考虑如何转变教学方式与学习方式。利用探究式教学方式,还原认识事物的原来面目。麦克斯韦从理论出发大胆预言电磁波的存在——这是一个伟大的猜想!是一个很好从理论上进行科学探究案例。
  要达到以上的目标,下面就本人对这一节课在的教学前与后所引发的思考作一阐述。
一.   创设实验探究情境,引发学生探究欲望
  电磁波对学生而言,既熟悉又陌生。虽然人们天天都离不开它,但是学生对它的庐山真面目还是雾里看山。如何创设一个情境,引发学生思考,从而把本质的问题暴露出来,这是我课前一直琢磨的问题。首先,我考虑的是所设计的情境要有哪些方面的要求?——尽可能是实验情境、真实性要强、简单熟悉生活化、现象明显、可操作性强、参与面广、最好能带给学生惊喜、与电磁波有密切联系等。于是我想到了用收音机来设计探究实验的方案,但是如何用收音机设计一个能揭示电磁波本质问题的实验构想,却费了我不少心思。后来,从电灯的开与关时,收音机出现“喀喀”干扰声得到启发——这个情境就是一个绝妙的情境!所以我在这节课引入环节上,要求每一位学生自带一台小收音机,上课时要求学生打开收音机并调节到中波无台处,然后请每一个学生用一根导线与一只旧干电池,配合收音机做两次实验。
第一次实验。在*近收音机处,让导线的一端与干电池一个电极始终接触,导线另一端与电池的另一个电极断断续续接触(如图甲)。第二次实验。让导线的两端与干电池两个电极持续接触(如图乙)。实验后请学生描述现象,学生发现只有断断续续接触干电池时,收音机中才发出“喀喀”声,而导线两端持续接触电池电极时收音机中却无“喀喀”声。此时,学生的表现,并不是十分惊讶!(可能在平时生活上学生有感受过类似现象),我也不动声色。只是以平常心,泛泛地提了一个问题,
  如何解释上述现象?
  问题一出,学生就开始了议论,并且大多认为,因为有电所以有“喀喀”声。议论的焦点大多集中在第一个现象上,对第二个现象没多大注意。至此,我感觉到学生观察、思维中存在的不足已经暴露出来了,学生没有抓住关键现象进行比较、进行思考。现在该到了教师在“学生——现象之间”应起的“穿针引线”作用时候了,于是我及时抛出了一个问题:“两次实验同是所谓有‘电’,为什么现象是:一次有声一次无声!”学生为之一震!先前不以为然的脸部表情却一扫而光!取而代之的是满脸的困惑。随后在课堂上引发了学生探究问题的极大兴趣和欲望,达到了预期的效果——即激发学生更深一层的思考,进入理性思考气氛之中。
二、抓住问题,引发猜想,相互印证,揭示本质
  上面从现象出发,从现象引发出问题,把学生推到问题之中,这是从现象向本质思考的重要转折点。关键问题呈现出来之后,引发猜想是探究中重要环节。但是从哪一个角度进行分析,引出猜想?
于是,我设置了如下关键词请学生造句
收音机   电波    爱拼才会赢
  学生轻松地给出了大致相同答案:电波传到收音机,收音机中一曲《爱拼才会会赢》催人奋进。
 学生的答案,显然,达到我要引导的方向,即收音机发出声音与电波的存在联系在了一起。收音机能检验出是否存在电波。
于是我设置如下一组问题
问题1:上述第一次实验,收音机中发出“喀喀”声意味着什么?
学生一下子意识到,断续接触,有电波产生(学生更熟悉用电波一词来表达电磁波)。
问题2.导线接通意味着什么?断开又意味着什么?断断续续接触又意味着什么?
  学生间的讨论交流、相互提问很是热烈,其中心不外是,电路中电流发生了变化。收音机与断续接通的电路之间存在空间上阻隔,“为何它们心有灵犀一点通”?它们之间联系的桥梁是什么样?——是电波,电波究竟是什么?讨论中,终于有学生切入到电流周围有磁场,电流变化,电路周围磁场发生变化的认识。“电流变化、磁场变化、收音机、喀喀声、电波”等关键词在学生认识过程中形成了思考链条。把学生的思维推向了高潮,即从简单的现象,让学生对电磁波产生似乎有了“顿悟”感觉,但又疑惑重重,在朦胧中学生头脑里有了如下猜想
猜想:变化的磁场就是电波?或者变化的磁场产生了有电波?
  这是从一个现象的某个观察角度所引发的猜想。如果能够从不同的现象、不同的角度进行观察、思考、猜想,让不同的猜想互相碰撞或相互印证,无疑对探究的深入推进,从而寻找更为普遍规律的猜想十分有意义。
  正是基于这种的认识,在接下来的教学环节中设计了另一个实验探究情境——演示一个电磁感应现象。实验如右图所示。第一次在A线圈通入直流电,B中小灯泡不亮(如图甲)。第二次在A中通入交流电,B中小灯泡发光(如图乙),这实验在交流电教学中做过,学生很熟悉。如果问学生,为什么第二次小灯泡发光,第一次不发光。学生回答肯定是,因为第二次磁通量发生了变化,第一次磁通量没有变化。这个看似完美的回答,却没有揭示问题的本质。科学探究的关键恰恰就在于能否从平凡现象中找到不平凡之处,能否从别人没有看出问题的地方看出问题。在这个探究环节,为了达到这个目的,在后续教学行进过程,学生在讨论中、在困惑中、在希望中,我时不时地抛出了预先设置的如下探究引导问题。 共3页,当前第1页123

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