新课程背景下在物理概念教学中运用探究式教学策略实践.doc

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新课程背景下在物理概念教学中运用探究式教学策略实践

————以高中物理磁场概念为例

姚文彬

武威市第二中学甘肃省武威市733000

摘要：

以新课程理念为指导，结合教学实践，从实际出发探索高中物理磁场概念教学中运用探究式的教学策略，实践表明以上策略有助于学生对物理概念的理解，使磁场概念教学更有效。

关键词：

磁场概念；教学设计;探究式；实践

【教学目标】

1.知道磁场的来源及基本性质。

2.理解磁场有方向性，知道用磁感线反映磁场的方向及地磁场。

3.掌握几种常见磁场的磁感线分布情况。

4.能熟练地使用安培定则判断电流的磁场方向。

5.通过科学探究活动，观察磁体之间的相互作用，从而感知磁场的存在。

培养学生分析问题的能力和抽象思维能力，使学生初步建立物理模型，进而渗透科学的思维方法。

【教学重、难点】

重点：

磁场来源及其基本性质；掌握安培定则及常见磁场的磁感线分布。

难点：

磁场的空间分布与磁感线的对应关系。

【教学用具】

条形磁铁或蹄形磁铁、碎铁屑、大头针、通电导线、小磁针、铁架台、投影幻灯、投影片。

【教学方法】

实验演示、多媒体辅助教学。

【教学流程】

（一）创设情境，激发情意

展示指南针等图片，介绍相关史实，联系现代科技知识，引入新课。

我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国末年就有磁铁的记载，我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献（体现运用物理学史的教学策略）。

在现代生活中，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等等。

进入21世纪后，科技的发展突飞猛进，一日千里，作为新世纪的主人，肩负着民族振兴的重任，希望同学们勤奋学习，为攀登科学高峰打好扎实的基础。

今天，我们首先认识磁场。

（二）进行新课

问题探究

（一）认识磁场----引导学生通过实验认识磁场

　　请同学们将小磁针、条形磁体摆放在桌子上，然后进行下列实验：

　　学生实验：

首先在桌上放一圈小磁针，观察小磁针的指向；然后将条形磁体放到小磁针中间，观察小磁针的指向有什么变化；再拿开磁体，观察小磁针的指向。

　　提问：

同学们刚才观察到什么现象？

　　（当条形磁体放到小磁针中间时，小磁针的指向都发生了偏转，不再指南北了，拿开磁体，小磁针又恢复了原来的指向）。

　　教师进一步提问：

当条形磁体放到小磁针中间时，磁体周围的小磁针都发生了偏转，说明小磁针都受到了磁力作用，这个力是磁体直接作用于小磁针的吗？

为什么？

（不是。

因为小磁针没有直接接触磁体）

那是什么使小磁针的发生了偏转了呢？

（学生讨论分析）

教师归纳总结：

由上述现象我们可以推断出磁体周围的空间一定存在着一种物质，磁体是通过这种物质对小磁针发生了磁力的作用，使它发生了偏转。

磁体周围的空间存在磁场使小磁针的发生了偏转。

那什么是磁场呢？

（学生讨论，归纳交流，然后老师总结）

磁场是看不见，摸不着，是客观存在的一种特殊的物质。

问题探究

（二）——进一步认识磁场

1.磁场是一种物质存在，它存在于何处？

（学生回答，然后演示）

（1）磁体周围空间存在磁场；

（2）电流周围空间存在磁场。

——实验探究

学生演示实验：

磁体对小磁针的作用（图1）；电流对小磁针的作用（图2）。

图1图2

（学生观察，讨论分析）

推理分析：

电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场，静止电荷周围空间没有磁场。

小结：

磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。

2.磁场是物质存在的一种形式

设问：

怎样知道磁场的存在？

（学生思考讨论）

方法是检验。

---进一步提问。

如果检验，应知道磁场对什么有作用？

学生猜想：

磁场对磁体、电流有磁力作用。

学生自主--实验探究

磁场对磁体。

（图3）磁场对电流的作用。

（图4）

图3图4

小结：

磁场对磁体，磁场对电流有力的作用，而且电流能产生磁场。

思考：

我们根据磁场的特性能不能推断电流与电流之间作用呢？

（老师）

演示：

电流间的相互作用（见图5、图6）

图5图6

小结：

电流与电流之间也是通过磁场发生相互作用的，即异向电流相互排斥，同向电流相互吸引。

归纳：

磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场来发生相互作用的。

所以，检验磁场是否存在可以在磁场中放入磁体或者电流，如果有力的作用，说明存在磁场。

设疑：

能否能用最简单的方法检验磁场的存在呢？

（启发）在电场中我们是怎样检验电场的存在呢？

小结：

电流与电流之间也是通过磁场发生相互作用的，即异向电流相互排斥，同向电流相互吸引。

归纳：

磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场来发生相互作用的。

所以，检验磁场是否存在可以在磁场中放入磁体或者电流，如果有力的作用，说明存在磁场。

设疑：

能否能用最简单的方法检验磁场的存在呢？

（启发）在电场中我们是怎样检验电场的存在呢？

----可以用小磁针来检验磁场的存在。

（见图7）

演示：

检验磁场。

图7

方法：

把小磁针放在磁场中被检验点A处，如果看到小磁针摆动后静止，磁针不再指向南北方向，而指向一个别的方向，说明A点有磁场。

检验B点磁场会发现同样现象，说明B点也有磁场。

同时可以发现A、B两点小磁针静止时的指向也不相同，这说明小磁针在A、B处受磁场力方向不同，显然磁场是有方向的。

即磁场是一种看不见，摸不着，客观存在的特殊物质，对放入其中的磁体和电流有力的作用，磁体间的相互作用都是通过磁场发生的，它是有方向的。

[问题探究三]——磁场的方向

设问：

将小磁针放入条形磁铁周围某处，拨动磁针观察静止时小磁针指的方向，若将小磁针放到不同地方，静止时北极所指方向又有何变化？

（学生自主设计探究，讨论分析）提供条形磁铁和若干小磁针。

展示学生的实验记录（图8），认识磁场方向的特点

图8

老师总结:

观察多个小磁针在磁场中不同位置指向不同，不一定指向南北方向。

说明磁场具有方向性，类比电场方向规定，得出磁场的方向规定。

（1）磁场的方向：

规定磁场中任意一点小磁针静止时，北极所指方向即磁场方向，或者说北极的受力方向为磁场方向也可。

（2）确定磁场方向的方法：

将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N级的指向即为该点的磁场方向。

在电场中为了更加形象的描述电场引入了电场线，同样在磁场中为了形象直观的描绘磁场，引入磁感线。

[问题探究四]---磁感线

创设情境：

模拟磁感线的形状

提供器材：

利用提供的条形磁铁、细铁屑和玻璃板能否更形象地模拟出磁铁周围的磁感线的分布情况呢？

老师引导学生模拟磁铁磁感线分布并分析：

杂乱无章排列的微小铁块，被磁铁磁化后成为许多个小磁针，这些小磁针在大磁铁周围的磁场中受到磁力的作用，排列的非常有规律，我们把这些小磁针的排列情况，用一些带箭头的曲线画出来，可以方便、形象的描述磁场，每一个虚点就好像一个小磁针，这样的曲线就叫磁感线。

（图9）

图9

即：

在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线（见图10）。

磁感线越密的地方磁场越强。

图10

为了使学生对磁感线概念的理解更形象、更准确，利用投映典型磁场，进一步引导学生分析磁感线这种物理模型是怎样描述磁场的方向和强弱。

立体演示模型：

条形磁铁和蹄型磁铁的磁感线分布情况。

（让学生观察，分析讨论—磁感线的分布特点）。

图11图12

总结：

（1）磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同。

（2）磁感线特点

①磁感线从N极指向S极（内部从S指向N）。

②磁感线是闭合曲线，且任意两条磁感线不相交。

图13

③磁感线的疏密表示磁场强弱。

5.地磁场

地球在周围空间会产生磁场，叫地磁场（图13）。

地磁场的分布大致上就像一个条形磁铁外面的磁场。

地理的南北极是地磁的北南极。

由于磁偏角的存在，指南针并不指向地球的正南正北。

在地球两极附近，地磁场的磁感应强度约为5×10-5T，而永久磁铁两极附近的磁感应强度约为0.5T，地磁场是非常弱的。

（三）巩固练习（略）　

（四）布置作业

1.探究电流的磁场（将课外独自验证实验改为课外分组实验）。

2.阅读电流的磁效应

【教学效果分析】

采用上述教学策略，通过一学年的教学实践，以“物理概念教学”问卷调查分析并发现，学生最喜欢探究式的教学方式，而且采用这种教学方式，教学效果明显（见附表1、2）。

附表1实验后实验班和对比班下学期期末考试测试结果

样本

人数

均分

标准差

t检验结果

对比班

58

71.08

17.11

实验班

54

77.32

15.53

显著性差异

由于>两班学习成绩在0.05水平上差异性显著。

附表2实验后实验班和对比班学习兴趣调查结果

样本

人数

均分

标准差

t检验结果

对比班

58

22.92

12.67

实验班

54

27.78

12.12

显著性差异

由于>两班学习兴趣在0.05水平上差异显著。

【教学反思】

1.教学程序的设计比较合理

讲物理学史的方式引入新课，然后提出问题→学生探究实验：

创设一系列的问题情景，提问学生，老师点拨引导→学生自己动手再现实验经历→让学生推导→讨论、归纳→老师总结→通过练习题巩固→课堂小结。

最后布置课外作业，让学生重温磁场认识的历程和了解奥斯特及奥斯特实验。

2.运用探究式教学，培养探究能力

教师在教学中，通过提出问题→猜想→实验验证→理论分析→练习巩固，让学生自己分析探究，这一教学过程充分体现了教师着意培养学生的科学探究，体现了新课标要求的“知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观”三位一体的课程功能。

3.也有不太如意的地方。

如时间安排不够合理；前面部分的内容花的时间过多，后面讲的时显得太匆忙，有前紧后松的感觉；学生互动、反馈还有待加强。

参考文献

[1]黄金海，王欣.中学物理教学中探究教学的策略[J].青海：

青海教育,2003,1-2.

[2]靳玉乐.探究教学论[M].重庆:

西南师范大学出版社,2001,30–36.

[3]王一鸣,罗亦超.物理学史与中学物理教学[M].武汉：

湖北教育出版社,1989.

[4]张大昌.新课程理念与高中物理课程改革[M].长春:

东北师范大学出版社,2002:

2、29-30

[5]张智.高中物理概念教学探究[D].长沙:

华中师范大学硕士论文,2005.

甘肃省武威二中73300015109358160wb800226@