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《電磁場與電磁波》探究教學設計的前后思考

    06-21 02:29:58    瀏覽次數: 199次    欄目:物理教學反思

標簽:高一物理教學反思,初中物理教學反思,八年級物理教學反思,http://www.562527.site 《電磁場與電磁波》探究教學設計的前后思考,
麥克斯韋電磁場理論是電磁學的最核心內容,其地位相當于經典力學中的牛頓運動定律所處的地位,所以它是本節教學中要重點突出的內容。但是由于其內容非常抽象,學生要深刻理解它比較困難,因此,在教設計上要把握好三個方面:第一,內容如何定位。對學生來講,知識掌握的要求程度定位在定性了解的層面上。第二,如何化抽象為形象,考慮從多個層面突破教學中存在的知識抽象的難點。其一,實驗探究層面突破——利用身邊豐富的電磁波教學資源,來認識電磁波的廬山真面目,化抽象為具體。其二,媒體層面上突破——利用多媒體,建立與機械波形成相類似的電磁波形成的認識過程,呈現電磁波的形成過程“看不見”的另一面,化抽象為形象。其三,情感、興趣…等角度。第三,考慮如何轉變教學方式與學習方式。利用探究式教學方式,還原認識事物的原來面目。麥克斯韋從理論出發大膽預言電磁波的存在——這是一個偉大的猜想!是一個很好從理論上進行科學探究案例。
  要達到以上的目標,下面就本人對這一節課在的教學前與后所引發的思考作一闡述。
一.   創設實驗探究情境,引發學生探究欲望
  電磁波對學生而言,既熟悉又陌生。雖然人們天天都離不開它,但是學生對它的廬山真面目還是霧里看山。如何創設一個情境,引發學生思考,從而把本質的問題暴露出來,這是我課前一直琢磨的問題。首先,我考慮的是所設計的情境要有哪些方面的要求?——盡可能是實驗情境、真實性要強、簡單熟悉生活化、現象明顯、可操作性強、參與面廣、最好能帶給學生驚喜、與電磁波有密切聯系等。于是我想到了用收音機來設計探究實驗的方案,但是如何用收音機設計一個能揭示電磁波本質問題的實驗構想,卻費了我不少心思。后來,從電燈的開與關時,收音機出現“喀喀”干擾聲得到啟發——這個情境就是一個絕妙的情境!所以我在這節課引入環節上,要求每一位學生自帶一臺小收音機,上課時要求學生打開收音機并調節到中波無臺處,然后請每一個學生用一根導線與一只舊干電池,配合收音機做兩次實驗。
第一次實驗。在*近收音機處,讓導線的一端與干電池一個電極始終接觸,導線另一端與電池的另一個電極斷斷續續接觸(如圖甲)。第二次實驗。讓導線的兩端與干電池兩個電極持續接觸(如圖乙)。實驗后請學生描述現象,學生發現只有斷斷續續接觸干電池時,收音機中才發出“喀喀”聲,而導線兩端持續接觸電池電極時收音機中卻無“喀喀”聲。此時,學生的表現,并不是十分驚訝。ǹ赡茉谄綍r生活上學生有感受過類似現象),我也不動聲色。只是以平常心,泛泛地提了一個問題,
  如何解釋上述現象?
  問題一出,學生就開始了議論,并且大多認為,因為有電所以有“喀喀”聲。議論的焦點大多集中在第一個現象上,對第二個現象沒多大注意。至此,我感覺到學生觀察、思維中存在的不足已經暴露出來了,學生沒有抓住關鍵現象進行比較、進行思考,F在該到了教師在“學生——現象之間”應起的“穿針引線”作用時候了,于是我及時拋出了一個問題:“兩次實驗同是所謂有‘電’,為什么現象是:一次有聲一次無聲!”學生為之一震!先前不以為然的臉部表情卻一掃而光!取而代之的是滿臉的困惑。隨后在課堂上引發了學生探究問題的極大興趣和欲望,達到了預期的效果——即激發學生更深一層的思考,進入理性思考氣氛之中。
二、抓住問題,引發猜想,相互印證,揭示本質
  上面從現象出發,從現象引發出問題,把學生推到問題之中,這是從現象向本質思考的重要轉折點。關鍵問題呈現出來之后,引發猜想是探究中重要環節。但是從哪一個角度進行分析,引出猜想?
于是,我設置了如下關鍵詞請學生造句
收音機   電波    愛拼才會贏
  學生輕松地給出了大致相同答案:電波傳到收音機,收音機中一曲《愛拼才會會贏》催人奮進。
 學生的答案,顯然,達到我要引導的方向,即收音機發出聲音與電波的存在聯系在了一起。收音機能檢驗出是否存在電波。
于是我設置如下一組問題
問題1:上述第一次實驗,收音機中發出“喀喀”聲意味著什么?
學生一下子意識到,斷續接觸,有電波產生(學生更熟悉用電波一詞來表達電磁波)。
問題2.導線接通意味著什么?斷開又意味著什么?斷斷續續接觸又意味著什么?
  學生間的討論交流、相互提問很是熱烈,其中心不外是,電路中電流發生了變化。收音機與斷續接通的電路之間存在空間上阻隔,“為何它們心有靈犀一點通”?它們之間聯系的橋梁是什么樣?——是電波,電波究竟是什么?討論中,終于有學生切入到電流周圍有磁場,電流變化,電路周圍磁場發生變化的認識!半娏髯兓、磁場變化、收音機、喀喀聲、電波”等關鍵詞在學生認識過程中形成了思考鏈條。把學生的思維推向了高潮,即從簡單的現象,讓學生對電磁波產生似乎有了“頓悟”感覺,但又疑惑重重,在朦朧中學生頭腦里有了如下猜想
猜想:變化的磁場就是電波?或者變化的磁場產生了有電波?
  這是從一個現象的某個觀察角度所引發的猜想。如果能夠從不同的現象、不同的角度進行觀察、思考、猜想,讓不同的猜想互相碰撞或相互印證,無疑對探究的深入推進,從而尋找更為普遍規律的猜想十分有意義。
  正是基于這種的認識,在接下來的教學環節中設計了另一個實驗探究情境——演示一個電磁感應現象。實驗如右圖所示。第一次在A線圈通入直流電,B中小燈泡不亮(如圖甲)。第二次在A中通入交流電,B中小燈泡發光(如圖乙),這實驗在交流電教學中做過,學生很熟悉。如果問學生,為什么第二次小燈泡發光,第一次不發光。學生回答肯定是,因為第二次磁通量發生了變化,第一次磁通量沒有變化。這個看似完美的回答,卻沒有揭示問題的本質?茖W探究的關鍵恰恰就在于能否從平凡現象中找到不平凡之處,能否從別人沒有看出問題的地方看出問題。在這個探究環節,為了達到這個目的,在后續教學行進過程,學生在討論中、在困惑中、在希望中,我時不時地拋出了預先設置的如下探究引導問題。
問題1:小燈泡發光,意味著什么?——學生很快意識到B環中有電流。
問題2:B環中的有電流又意味著什么?——相互討論之后,認識到是電子的定向移動。
問題3:什么力驅動B環中電子做定向移動?——學生感到困惑,但是學生從電子帶電這一特征,還是猜想電子可能是受電場力的驅動作用。
問題4:電場力需要電場存在,A中電流只產生磁場,哪電場又從何而來?——這個問題是一個關鍵問題。也是一個疑惑不已的問題,一番討論之后,終于有個別學生將信將疑地猜測,難道是磁場產生了電場?
此時,有學生立刻反駁,第一次A中電流也產生了磁場,如果磁場產生了電場,那第一次情況下,B中也應該有電流,小燈泡也應該會亮。
  學生之間激烈爭論著,學生之間不同的思想火花互相碰撞著,終于有學生看到第一次與第二次實驗差別之處,正是這種差別的認識,學生的認識得到了提高,猜想往前推進了一步,意識到可能是變化的磁場產生了電場。
  盡管還有不少學生感到不可思議,但我提醒學生將第一個探究情境中的猜想與第二個情境中的猜想作一對比,學生立刻感覺到兩個情境中所引發的猜想有不謀而合之處。相互印證,學生疑惑頓開,感覺分析有道理,變化磁場應該會產生電場。
  有了認識上的突破,我“乘勝追擊”,通過電場與磁場現象的類比分析,學生很快大膽提出了相反的猜想,即變化的電場也應該會產生磁場。
  為了論證這一猜想正確性,我建議學生能否設計一個實驗加以驗證。學生你一言我一語提出各自的想法,終于有了一個設計芻型,經老師完善之后,其實驗裝置如下圖所示。原理是電子感應圈產生的交變電壓加到兩平行金屬板上,兩板之間產生了一個交變的電場,若交變的電場產生了變化磁場,則置在其中的線圈中應有感應電流,串在線圈中的微安表指針要發生偏轉。
  原理分析完畢,我忙于器材的連接,教室一片寂靜,學生的目光聚焦在我的一舉一動之上,從學生臉部表情,讀出了學生焦急期待的心情。我接通電子感應圈電源的瞬間,投影到大屏幕上電流表的指針果然發生了偏轉,一種期待成功的心愿得到的實現,發自內心的激動,學生暴發出陣陣掌聲,師生情感交流得到了升華,探究氣氛達到一個高潮。至此,學生深信無疑麥克斯韋電磁場理論的正確性。
三.發揮傳統媒體和多媒體的優勢互補作用

   電磁波的形成過程的“細節”用真實的實驗是無法展現的,它是看不見,摸不著。也
圖  多媒體展示電磁波的形成過程
  因為這一點,所以它神秘、抽象。故考慮用多媒體技術在這一方面的優勢來彌補實驗的不足。在這一教學環節,利用電磁振蕩現象設計了一段多媒體動畫(大致如上圖所畫),來大致摸擬電磁波的形成和傳播過程。因為是用逐幀逐漸向兩側淡出的表現手法,呈現出由近及遠的緩慢傳播過程,所以對幫助學生形象地建立電磁波的形成過程有很大好處。

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