《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》教學(xué)設(shè)計(jì)

融合信息技術(shù)深入科學(xué)探究提升核心素養(yǎng)————《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》教學(xué)設(shè)計(jì)周偉波（廣東番禺中學(xué)廣東廣州511400）摘要：本教學(xué)設(shè)計(jì)與信息技術(shù)有機(jī)融合，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡，重新經(jīng)歷自主科學(xué)探究過(guò)程，親身體驗(yàn)科學(xué)家的心路歷程，從而培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；科學(xué)探究；核心素養(yǎng)一、教材分析《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)物理選修3-2（人教版）第四章第二節(jié)的內(nèi)容。它秉承了上一節(jié)“奧斯特夢(mèng)圓電生磁”和“法拉第心系磁生電”的科學(xué)思想，又啟發(fā)了下一節(jié)“利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向”的探究之路，因此本節(jié)內(nèi)容在教學(xué)中扮演著承上啟下的重要角色。必須強(qiáng)調(diào)的是，學(xué)生不可能在短短40分鐘內(nèi)完成先輩們歷經(jīng)十年艱辛的巨大工作量。所以，本節(jié)課的目的在于讓學(xué)生感受科學(xué)探究的魅力以及培養(yǎng)積極合作的團(tuán)隊(duì)精神。二、學(xué)情分析對(duì)于電磁感應(yīng)的知識(shí)，學(xué)生在初中已經(jīng)有了初步感性認(rèn)識(shí)，知道“切割磁感線(xiàn)能產(chǎn)生感應(yīng)電流”的規(guī)律；并且經(jīng)過(guò)選修3-1《磁場(chǎng)》的學(xué)習(xí)，對(duì)“磁感線(xiàn)的分布、磁通量的變化”等一些基本概念均有了較為深刻的理性認(rèn)識(shí)。在這基礎(chǔ)上，充分利用學(xué)生已有的心智模式，進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)探究、充分與信息技術(shù)緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)分析推理思維、合作探究能力、深度學(xué)習(xí)能力的融合滲透。三、核心素養(yǎng)下教學(xué)目標(biāo)1、物理觀(guān)念（1）觀(guān)察電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；（2）形成“閉合回路磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流”的相關(guān)電磁學(xué)物理觀(guān)念。2、科學(xué)探究（1）經(jīng)歷各種的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，體會(huì)探究過(guò)程，提高分析論證能力；（2）經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、獲取信息、歸納結(jié)論、評(píng)估分析的科學(xué)探究過(guò)程。3、科學(xué)思維（1）通過(guò)探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生分析綜合、推理論證的科學(xué)思維；（2）通過(guò)電磁感應(yīng)的應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新、模型構(gòu)造的科學(xué)思維能力。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（1）認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的聯(lián)系，形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度；（2）形成遵守科學(xué)規(guī)范、環(huán)境保護(hù)以及推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)責(zé)任感。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)（1）學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程；（2）對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件進(jìn)行歸納總結(jié)。2、教學(xué)難點(diǎn)（1）教師對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的引導(dǎo)和把控；（2）學(xué)生由各個(gè)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出“磁通量發(fā)生變化”這一產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。五、教學(xué)方法和策略1、交互式教學(xué)：充分與信息技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)師生的積極互動(dòng)，碰撞出思維的火花。2、探究式教學(xué)：開(kāi)展小組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生“自主、探究、合作”的科學(xué)探究精神。3、問(wèn)題式教學(xué)：基于“問(wèn)題”情境探索知識(shí)、掌握技能、學(xué)會(huì)思考，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展。六、教學(xué)媒體和工具多媒體設(shè)備（電腦、投影儀）、微課制作軟件Focusky、智能手機(jī)、無(wú)線(xiàn)充電設(shè)備、導(dǎo)體棒、靈敏電流計(jì)、各種磁鐵、大小螺線(xiàn)管、10米長(zhǎng)搖繩、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干等。七、教學(xué)過(guò)程利用微課制作軟件Focusky（動(dòng)畫(huà)演示大師），制作微課《第二節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》,并放在班級(jí)Q群，讓學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，如圖1所示，為新課講授做好充分鋪墊。1、復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入新課（1）播放法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的相關(guān)錄像，展示部分的歷史照片，如圖2所示。（2）課堂上演示智能手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電的前沿技術(shù)，如圖3所示。教師提問(wèn)：手機(jī)和充電器之間沒(méi)有任何的連接，神奇的是手機(jī)居然能實(shí)現(xiàn)充電，原因在哪？下面讓我們一起來(lái)揭開(kāi)它的謎團(tuán)?！驹O(shè)計(jì)思路】通過(guò)錄像和圖片展示等信息技術(shù)手段讓學(xué)生回憶舊知，理解前輩的科學(xué)探究之路，增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感；創(chuàng)設(shè)手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電的神奇情景，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，開(kāi)啟正確的心智探究模式。圖3圖圖3圖2圖12、合作探究，尋找規(guī)律師：剛才的實(shí)驗(yàn)中，手機(jī)沒(méi)有連接電源卻能感應(yīng)出電流，從而使手機(jī)自行充電。那么這個(gè)電流究竟是如何感應(yīng)的呢？下面我們通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入探究。（1）實(shí)驗(yàn)一；部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)生：利用如圖4的器材，按照表1的要求進(jìn)行切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生電流的分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)操作電路中有（無(wú)）電流分析論證導(dǎo)體棒靜止導(dǎo)體棒平行磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒垂直磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒斜交磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)表1表1圖4生：小組總結(jié)，閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，切割包含了垂直切割和斜交切割兩種情況?！驹O(shè)計(jì)思路】本實(shí)驗(yàn)為初、高中的電磁學(xué)理論搭建起知識(shí)橋梁，進(jìn)而建立學(xué)生的鄰近發(fā)展區(qū)域；利用電腦課件以及投影等信息技術(shù)，從平行、垂直、斜交等不同角度進(jìn)行切割磁感線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)探討，深度擴(kuò)展學(xué)生的多階思維能力。（2）實(shí)驗(yàn)二；條形磁鐵插、拔螺線(xiàn)管師：除了切割磁感線(xiàn)外，還有其它產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法嗎？請(qǐng)大家利用桌面上的實(shí)驗(yàn)器材，分組討論，提出探究方案。表2生：分組討論并參考課本實(shí)驗(yàn)，初步得出如圖5所示的實(shí)驗(yàn)方案，并按表2的要求進(jìn)行條形磁鐵插、拔表2實(shí)驗(yàn)操作螺線(xiàn)管中有（無(wú)）電流分析論證磁鐵靜置于螺線(xiàn)管內(nèi)N極插進(jìn)（拔出）螺線(xiàn)管S極插進(jìn)（拔出）螺線(xiàn)管00+S圖5生：小組代表上教壇利用實(shí)物投影演示實(shí)驗(yàn)并分享探究成果：當(dāng)磁鐵與螺線(xiàn)管發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)（即插入或拔出），螺線(xiàn)管與電流計(jì)組成的閉合回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生?！驹O(shè)計(jì)思路】本實(shí)驗(yàn)的亮點(diǎn)在于讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并自主探究，充分鍛煉了學(xué)生的主體意識(shí)以及質(zhì)疑創(chuàng)新的思維能力；以實(shí)物投影為手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成果的展示，更是認(rèn)識(shí)自我，建立自信的核心素養(yǎng)的充分體現(xiàn)。（3）實(shí)驗(yàn)三；模仿法拉第的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)師：由上述兩實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種情況：部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)以及磁鐵與螺線(xiàn)管發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。除此以外還有別的情況嗎？讓我們一起走進(jìn)法拉第實(shí)驗(yàn)室，重溫經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的神奇和美妙。，視頻截圖如圖6所示，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖7所示。圖8—+—+圖8—+—+abP+圖7圖6表3生：受網(wǎng)上視頻和法拉第實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，學(xué)生利用桌面上的器材自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)小組討論研究后，確定利用圖8的方案，并按表3的要求進(jìn)行模仿法拉第的分組實(shí)驗(yàn)表3實(shí)驗(yàn)操作螺線(xiàn)管b中有（無(wú)）電流分析論證開(kāi)關(guān)閉合（斷開(kāi)）瞬間開(kāi)關(guān)閉合，迅速移動(dòng)滑阻器的滑片P螺線(xiàn)管a的電流恒定且靜置于螺線(xiàn)管b內(nèi)螺線(xiàn)管a的電流恒定插進(jìn)（拔出）螺線(xiàn)管b生：小組總結(jié)，在斷開(kāi)、閉合電鍵瞬間、移動(dòng)滑動(dòng)變阻器過(guò)程以及螺線(xiàn)管a插入或拔出過(guò)程，螺線(xiàn)管b和電流計(jì)組成的回路均有感應(yīng)電流產(chǎn)生?！驹O(shè)計(jì)思路】本實(shí)驗(yàn)通過(guò)網(wǎng)上視頻重溫法拉第的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)學(xué)生內(nèi)部的動(dòng)力系統(tǒng)，打開(kāi)學(xué)生心中的好奇大門(mén)；以小組形式進(jìn)行設(shè)計(jì)并重做法拉第實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生觀(guān)察操作、合作探究的團(tuán)隊(duì)品質(zhì)。3、分析論證，提煉觀(guān)點(diǎn)師：通過(guò)剛才三個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究，我們發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生感應(yīng)電流的各種情況并一一做了記錄。下面讓我們一起來(lái)總結(jié)一下，閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件究竟是什么？生：第一個(gè)實(shí)驗(yàn)切割磁感線(xiàn)過(guò)程，導(dǎo)體與電流計(jì)組成的回路的面積S在變化；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵插入或拔出過(guò)程中，螺線(xiàn)管與電流計(jì)組成的回路的磁場(chǎng)B在變化；第三個(gè)實(shí)驗(yàn)由于電流的變化引起磁場(chǎng)的變化，從而造成螺線(xiàn)管b與電流計(jì)組成的回路的磁場(chǎng)B在變化。師：同學(xué)們分析得非常好！對(duì)于磁通量的概念我們已經(jīng)學(xué)過(guò)了，它與磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及回路面積S都有關(guān)系，也就是說(shuō)B或者S的變化均引起磁通量的變化，下面同學(xué)們嘗試從磁通量的角度對(duì)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行更簡(jiǎn)潔的歸納。生：只要穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生?！驹O(shè)計(jì)思路】本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生從B、S的變化升華到磁通量的變化，讓學(xué)生從中體會(huì)“定義科學(xué)概念”所需的概括性和準(zhǔn)確性；同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生如何在“紛繁現(xiàn)象中找事物本質(zhì)”的科學(xué)思維和科學(xué)方法。4、鞏固知識(shí)，擴(kuò)展延伸（1）鞏固知識(shí)，揭開(kāi)手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電的謎團(tuán)師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)本課學(xué)完的知識(shí)，解析課堂開(kāi)始時(shí)的“無(wú)線(xiàn)充電”原理。生：充電底座以及手機(jī)終端分別內(nèi)置了多匝線(xiàn)圈，當(dāng)充電底座接上交流電時(shí)，其線(xiàn)圈將會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)置線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化。因此手機(jī)的閉合回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這樣手機(jī)就充上電流了。（2）學(xué)以致用，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)師：現(xiàn)把有一條約10米的長(zhǎng)電線(xiàn)兩端連接一靈敏電流計(jì)，形成閉合回路，請(qǐng)你根據(jù)現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電的方案。生：站兩同學(xué)并搖繩，繩子在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故產(chǎn)生感應(yīng)電流，靈敏電流計(jì)有擺動(dòng)師追問(wèn)：兩名同學(xué)站哪個(gè)方位搖繩時(shí)效果最明顯？生：沿東西方向站。原因在于地球表面磁感線(xiàn)是南北走向的，當(dāng)東西方向搖繩時(shí)，繩子剛好做垂直切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流的效果最明顯。圖9實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖9所示。圖9【設(shè)計(jì)思路】本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用當(dāng)堂所學(xué)知識(shí)來(lái)解析課堂開(kāi)始的“無(wú)線(xiàn)充電”原理，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的鞏固以及順化新舊心智模式；項(xiàng)目的設(shè)計(jì)更是知識(shí)的深化、能力的升華，也是培養(yǎng)學(xué)生遷移能力、創(chuàng)新思維等核心素養(yǎng)的重要途徑。八、教學(xué)反思與評(píng)價(jià)1、緊扣新課程標(biāo)準(zhǔn)，和信息技術(shù)融合，與時(shí)代同步黨十九大提出：“落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平”；新課標(biāo)要求“把學(xué)生培養(yǎng)為具有良好科學(xué)文化素養(yǎng)、終身學(xué)習(xí)能力、自主發(fā)展能力的時(shí)代新人”。本教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了十九大的精神以及新課標(biāo)的理念，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、電腦、實(shí)物投影、微課、視頻、新科技等多種信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)、傳統(tǒng)與時(shí)代的深度融合。2、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，滲透核心素養(yǎng)，彰顯關(guān)鍵能力核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力；對(duì)于物理學(xué)科，核心素養(yǎng)包括“物理觀(guān)念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)維度。本教學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)“感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”進(jìn)行深入探究，推理論證、歸納總結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有效滲透以及必備關(guān)鍵能力的培養(yǎng)提升。3、“問(wèn)題”為主線(xiàn)，深度學(xué)習(xí)為目的，項(xiàng)目設(shè)計(jì)為升華基于“問(wèn)題”的學(xué)習(xí)是由理解和解決問(wèn)題的活動(dòng)構(gòu)成的一種學(xué)習(xí)方式；深度學(xué)習(xí)是通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類(lèi)別，以發(fā)現(xiàn)規(guī)律分布特征的一種學(xué)習(xí)方式。本教學(xué)設(shè)計(jì)以“無(wú)線(xiàn)充電”引入問(wèn)題，通過(guò)“感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)