新课程背景下高中物理实验教学策略研究-以《磁场对通电导线的作用力》为例.docx

该【新课程背景下高中物理实验教学策略研究-以《磁场对通电导线的作用力》为例 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【9】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【新课程背景下高中物理实验教学策略研究-以《磁场对通电导线的作用力》为例 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。新课程背景下高中物理实验教学策略研究-以《磁场对通电导线的作用力》为例
 
 
一、Summary：
新课程标准提出了物理学科的核心素养培养目标，包括物理观念（物质、力与运动、能量）、科学思维（建模、推理、论证、质疑创新）、科学探究（问题、证据、解释、交流）、科学态度与责任（科学、技术、社会、环境）四个方面。“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。具体内容包括：①具有科学探究的意识、能发现问题、提出合理猜测;②具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息;③具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势;④具有合作与交流的意愿和能力，能准确表达、评估和反
思实验探究过程与结果。新课程标准从课程理念和目标等多个维度都强调了实验教学的重要性，这是值得广大一线教师需要去思考和探索实践的。
Keys：新课程、实验教学、科学探究
二、实验教学理论概述
实验不仅是物理学的重要研究方法，也是物理教学的重要组成部分。实验教学在高中物理教学中发挥着重要的作用。通过物理实验培养学生的观察动手能力，发展学生的思维能力。实验教学可以激发学生的学习兴趣，调动学生主动探索求知的积极性。另外通过物理实验也可以培养学生“大胆猜想，小心求证”严谨的科学态度，所谓在物理教学中，实验教学与理论教学相结合，可以帮助学生直观的观察物理现象，更加深刻的理解物理规律，形成物理观念和思维方法，提升学生的主动探究意识和研究兴趣，相较于传统教学，更能体现对学生核心素养的培养。
物理实验一般分为演示实验、探究实验、课内小实验（边讲边实验）、学生分组实验和课外实验。演示实验是以教师为主要操作者的表演示范实验。课内小实验是穿插在课堂教学过程中的学生操作的小实验。学生分组实验是学生自己动手使用仪器、观察测量、取得资料数据、分析处理数据、总结概括结论的过程，包括验证性实验和探究性实验。课外实验是学生在课外按照教师布置的任务、要求和方法，用一些简单的器材或自制仪器独立进行的实验。
另外实验器材的多样性也丰富了实验教学，除了传统教学仪器外，各类传感器、DIS（Digital Information System）实验，多媒体技术等都为实验教学以及创新实验提供了技术帮助，丰富了课堂教学形式
三、课堂实验教学实例：
笔者从2020年到2023年经历了安徽省实施新课程标准新教材的第一届，这三年关于实验教学也积极的进行了探索和实践，现以选择性必修第二册《磁场对通电导线的作用力》为教学案例进行说明。
教学目标：《磁场对通电导线的作用力》是学生从电场学习过渡到磁场的重要章节，本节内容教学重点围绕安培力的方向、大小及其应用展开。教学的难点在掌握左手定则，安培力的分析计算和安培力的应用。
实验教学设计思考从以下几个方面展开：
（1）设计“线圈转动”演示实验引入课堂教学，激发学生的学习兴趣
（2）设计探究实验引导学生归纳总结安培力方向判断方法即左手定则
（3）设计“平行通电直导线间的相互作用”演示实验引导学生应用左手定则和安培定则进行分析
  （4）展示磁电式电流表的内部构造，帮助学生理解工作原理
  （5）课后实验：跳跃的弹簧 学生观察现象 思考原理
实验教学仪器： 小磁铁一个 线圈一个
、电池、导体棒


5.“跳跃”的弹簧
实验教学片段1：课堂引入
展示实验器材：一节干电池，一块磁铁（吸附硬币作为底座），心形线圈
实验操作：（1）将磁铁吸在电池底部
（2）心形线圈挂在电池正极，下端通过磁铁与电池负极相连
实验观察：请学生观察实验现象
实验现象：心形线圈转动起来
启发思考：心形线圈为什么会转动起来？
分析探究：线圈与电源正负极相连后，形成一个闭合回路，线圈中通有电流，磁铁在周围空间激发出磁场，在必修三的学习中，学生已经初步认识到磁场对通电导线有力的作用，线圈在磁场力的作用下发生了转动。
总结：小实验蕴含着深刻的物理规律，揭示了电与磁的紧密联系，本节课重点学习磁场对通电导线的作用力。
本节课设计这样的引入环节是为了让学生真实观察到实验现象，激发学生的学习兴趣，体现理论联系实际的实验教学思想。该实验还可以深度挖掘，例如线圈会怎样转动？（顺时针还是逆时针？）如果改变磁极方位（磁场方向）或则改变电极方位（电流方向），线圈的转动又会有怎样的变化？学生在学习完左手定则后也可以对此做出解释和判断。
实验教学片段2：实验探究安培力方向
提出猜想：安培力的方向与哪些因素有关？
（1）电流方向
（2）磁场方向
实验探究：设计实验来一探究竟
实验器材：蹄形磁铁（中间部分可看成匀强磁场）、直流电源（9V）、开关、导体棒
实验思路：观察导体棒的运动方向可推知导体棒所受安培力方向
          控制变量法改变磁场方向或电流方向，观察导体棒所受安培力方向
          将实验现象记录在表格中，对比归纳总结规律
实验操作：组装好器材，进行实验
          上下交换磁极位置以改变磁场方向，闭合开关，观察导体棒受力方向
          交换电池正、负极接线夹的位置，可以改变电流的方向     
实验结论：通过实验学生发现安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向垂直于磁感线和通电导线所在的平面，通过对实验结果的分析总结归纳左手定则。
实验教学片段3：观察平行通电直导线间相互作用并解释实验现象
实验讲解：奥斯特发现电流的磁效应后，打开了电磁世界大门，在他之后安培等人做了许多电磁方面的实验，其中就有著名的平行通电直导线间的相互作用，本节课还原该实验，让学生观察实验现象，并用所学知识解释实验现象。
实验器材：
                 同向电流                                异向电流
观察实验现象：通同向电流时，两直导线相互吸引
              通异向电流时，两直导线相互排斥
理论分析：
通电导线间的相互作用是由磁场产生的，导线A对B的作用是由于导线B处于导线A所激发的磁场中受到安培力的作用，先用右手螺旋定则判断出导线A周围的磁场，分析可知导线B所在位置的磁场方向向里，再用左手定则判断出导线B所受安培力向左。同理也可以判断出导线A所受安培力方向向右，即两个同向直导线间表现出相互吸引，与实验结果相符合。
这里设计这样的实验教学片段一方面还原安培当年所做的实验，让学生有一个直观感受，另一方面让学生用已经整掌握的右手螺旋定则和左手定则去分析实验现象，体现了实验教学中理论联系实际的教学思路。
实验教学片段4：趣味实验：跳动的弹簧
实验器材：
观察实验：通电后，让学生观察实验现象
解释说明：通电时，弹簧各相邻线圈通有同向电流，线圈相互吸引，弹簧收缩；由于弹簧收缩，电路断开，相互间吸引力消失，在弹簧自重作用下，弹簧下端伸长接触水银液面，电路再次接通，这个过程反复出现，使得电路交替通断，弹簧上下振动，形成有趣的“跳动的弹簧”。
四、结束语：
物理学是一门以实验为基础的自然科学，伽利略开创了将实验验证和逻辑推理、数学演算结合起来的科学思维方式和研究方法，开启了近代物理学发展的开端。在高中物理教学中，将实验教学与理论教学有机结合，用实验展示自然现象，启发学生思考，揭示物理规律或用物理规律解释说明实验现象，这种理论和实践相结合的教学策略既遵循物理学的发展规律，又符合学生的学习个性，笔者希望能够探索出一套对师生物理教学有用、有趣、有意义的教学策略，能将这种教学策略具体应用到课堂教学实践中，并且对教学效果进行长期的跟踪检测反馈，从而不断完善教学策略，使之更加符合教学实际。
五、Reference：
[1]    《物理实验》 第22卷第10期
[2] 徐志燕 胡晓雄   高中物理实验教学现状调查及启示 《物理之友》
[3]刘炳昇  继承与创新—新课程理念下高中物理实验教学的几点建议 《中学物理教学参考》
[4] 曾海涛 陈娴  日本高中物理教材绪论内容与特点的分析及其启示 《物理教学》 41卷9
 
-全文完-