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1、2022年基于科学思维拓展的高中物理模型教学实践与思考 齐妙 传统的中学物理习题课，在“典型例题+变式训练”的教学模式下，老师引导学生利用习题的数量来填充课堂，让学生在反复训练中培育应试技能。老师“就题讲题”，很简单使得学生形成思维定式。学生的学科思维敏捷发展受限，学科实力得不到有效的提升和培育。老师埋怨学生不能“举一反三”，实则是没有教会学生敏捷应用学问的本事。笔者认为，适当削减习题课的容量，深化剖析核心问题本质，围绕核心问题进行深度挖掘，打破传统“典型例题+变式训练”的课堂教学模式对学生思维和实力的束缚，追本溯源，让学生在核心学问的应用中思索“为何变”“如何变”的问题，利用“变式模型”引导
2、学生开展主动思索与探究，是解决当下中学物理习题课效率低下问题的关键。在核心问题的情境中，老师只有引导学生对熟识的物理模型进行对比分析，探寻“模型本质”，利用“模型本质”激发学生对核心问题的分析和探讨，用这样“一课一题”的课堂模式培育学生的学科思维和实力，才能真正打造中学物理高效习题课。 案例一：“电磁感应”习题课 例1 如图1所示，导线框ABCD放在磁场中，若磁场的磁感应强度B增大，推断线框的电流方向，线框各边和整体的受力状况。 学生1：磁感应强度B增大，线框的磁通量增大，依据楞次定律“增反减同”和安培定则可推断，感应电流方向为逆时针。 学生2：依据左手定则，可推断各边受到的安培力均向内，由于
3、线框对边相等，对边安培力等大反向，线框整体受力为0;也可以用楞次定律“增缩减扩”推断线框具有收缩趋势，由此可知各边所受安培力的方向。 本例题特别简洁直观，能够快速帮助学生回顾电磁感应部分的核心问题，包括产生感应电流的条件、感应电流方向的推断（楞次定律）、受力分析等。接下来，老师要合理设问，引导学生绽开“为何变”“如何变”的思索，并在思索中建立物理模型。 1.“为何变”的引导。老师可以向学生发问：“原磁场的改变是发生电磁感应的根源，原磁场如何供应？”这样的设问，可以引导学生追本溯源，从问题的源头引发思索，进行变式。针对本案例的问题，磁场的产生有两种方法：把线框放在磁铁旁边;把线框放在通电导线旁边
4、，通电导线分长直导线和环形导线（通电螺线管）。这样学生便抓到了问题源头。 2.“如何变”的引导。老师可以向学生发问：“原磁场的改变是发生电磁感应的根源，那么如何使得磁场发生改变？”这样的设问，可以引导学生打开思路，了解出题套路，“举一反三”的实力在思索和探究的过程中渐渐形成。针对本案例，变更原磁场的强弱有三种方法：变更磁铁与线圈的位置;变更通电导线与线圈的位置;变更通电导线的电流大小。这样学生便理解了问题的核心。 通过以上分析，学生可以顺理成章地得出以下五个变式模型： 变式模型1：如图2，水平桌面上放有一个矩形导线框ABCD，线框正上方有一个条形磁铁，磁铁N极朝下，当磁铁竖直向下快速移动时 变
5、式模型2：如图3，一载流长直导线和一矩形导线框ABCD固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。当长直导线中电流I发生改变时 变式模型3：如图4，矩形导线框ABCD与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，导线框的几何中心与两导线距离相等，导线框的宽度小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。当移动导线框的位置时 变式模型4：如图5，矩形导线框ABCD放在一通电圆环内部，两者共面，当圆环中电流I发生改变时 变式模型5：如图6，矩形导线框ABCD的内部有一通电圆环，两者共面，当圆环中电流I发生改变时 五个变式模型抛砖引玉，打开了学生主动绽开“为何变”“如何变”思
6、索的大门。变式模型的建立，并没有设置详细的问题来限制学生思维，老师可以进一步培育学生敏捷思索的实力，把设问权交给学生，让学生在问题的设计中强化重难点学问的考查方法。 在上述案例中，笔者引导学生追本溯源，主动绽开了“为何变”“如何变”的有效思索与探究，激发了学生的求知欲望，构建了物理模型，启迪了学科思维，培育了学科核心素养。 案例二：“动力学、动量和能量观点的综合应用（电磁感应部分）”习题课 例2 如图7所示，C1D1E1F1和C2D2E2F2是距离为L的相同光滑导轨，C1D1和E1F1为两段四分之一的圆弧，半径分别为r1=8r和r2=r。在水平矩形D1E1E2D2内有竖直向上的匀强磁场，磁感应
7、强度为B。导体棒P、Q的长度均为L，质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计，Q停在图中位置，现将P从轨道最高点无初速度释放，求：（1）导体棒P进入磁场瞬间，回路中的电流的大小和方向。（2）若P、Q不会在轨道上发生碰撞，棒Q到达E1E2瞬间，恰能脱离轨道飞出，求导体棒P离开轨道瞬间的速度。（3）若P、Q不会在轨道上发生碰撞，且两者到达E1E2瞬间，均能脱离轨道飞出，求回路中产生热量的范围。 本题的第一问比较基础，但是后两问的设置，大大地增加了题目的难度，对学生的综合分析实力要求很高。本题代表了中学物理高考复习阶段一类典型问题，学生对这类题的评价通常是“上课能听懂，自己不会做，心里怕怕的”。这时候，
8、盲目地进行题海战术，学生在表面上会提高解题效率，但是对问题本质的思索会受到限制，不利于对核心问题的分析和探讨，更经不起问题的改变呈现。 老师在引导学生分析解决了上述问题以后，可以带领学生追本溯源，探寻“模型本质”。例2考查了学生利用动力学、动量和能量观点分析解决物理问题的综合实力。这类问题，在动力守恒定律的应用中是重点学习内容，模型较为扎实，而本题只是将物理情境进行更换，在电磁感应部分来进行考查。因此，老师可以引导学生将其与熟识的模型进行对比，探寻模型本质，加深对核心问题的分析和探讨。 以例题为例，老师可以引导学生对比图8和图9的两个模型，并进行有效设问：两个模型中系统动量守恒吗？机械能守恒吗
9、？产生的焦耳热/内能的来源是什么？ 学生在问题的引导下进行模型对比，很快发觉了模型的本质：原来本题中最难的这个部分，本质上就是动量守恒定律应用中最常见的那个模型。在模型的对比中，学生不仅巩固加深了对原有模型中核心学问的认知，同时对新模型的学习也得心应手起来，更重要的是，在追本溯源的过程中，培育了他们敏捷变通的学科思维和学科实力。 为了学生能加深理解，老师还可以趁热打鐵，给出本质相同，但又有肯定区分的模型帮助学生分析和思索，例如图10模型。通过对模型间区分与联系的探讨，老师可以进一步激发学生对核心问题的探究和探讨欲望。 综上所述，中学物理模型教学中，老师深化探讨核心问题，奇妙地设计“变式模型”，
10、带领学生追本溯源，对核心问题归纳“模型本质”，有利于培育学生敏捷思变的实力，有利于学生学科思维和学科实力的培育。笔者利用“变式模型”引导学生主动思索与探究，利用“模型本质”引导学生对核心问题进行分析和探讨，两种模式的核心思想都是引导学生追本溯源，深度挖掘对核心学问的理解和应用。在教学中，老师只有敢于尝试，勇于创新，学生才能有更多收获。不断提升课堂有效性，在课堂中拓展学生的科学思维，是一线老师永恒的课题。 责任编辑 邱 艳 猜你喜爱 导线变式本质 理解本质，丰富内涵广东教学报教化综合2022-12-07浅析110kV到500kV架空输电线路中新型导线的应用中国电气工程学报2022-07-28漫画
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