基于思维视角的高中物理有效教学例析(柳州一中2020).pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,罗国忠,广西教育学院教研部,基于思维视角的高中物理教学,案例分析,影响,学习的最,重要因素,是学生已经知道了,什么，要,根据学生的原有知识状况进行,教学。,经验、知识、思维等,教育心理学家奥苏贝尔：,物理,观念,科学,思维,科学,探究,科学态度,与责任,核心,素养,高中物理课程标准,什么,是,物理？,透过现象看本质,知识或本质,物理指,事物,的道理。事物指身边的一些自然现象，道理指这些,自然现象,的,特点,、,规律,或原因,。,思维,现象直观,形象，,思维投入少，相对轻松,从现象抽出知识,，,知识的记忆、理解和应用抽象复杂，思维投入大，费劲吃力,如何顺应、培养思维是教学重点之一。,思维,本质或知识,现象,课,标,要求：,2003,版：,会用磁感线、磁感应强度描述,磁场,。,2017,版：了解磁感应强度，会用,磁感线描述磁场,。,重点之一：引出磁感应强度。,难点或疑点：为什么,不用小磁针探测磁场,强弱,？,用,什么方法得出磁感应强度概念,？,磁感应强度,思维或认知困难,知识和技能、物理观念,过程和方法、科学思维,下要保底，,上不封顶,人教版教材：,一、为什么不用小磁针探测磁场强弱,？,案例,1,：用逻辑说明小磁针不适合做探测物,教师：,能否用小,磁针,试探,磁场,强弱,？,学生,1,：应该不可以，受地磁场干扰,教师：我们对地磁场没有什么概念,是强还是,弱？（不知道）,有道理,。,有道理，考虑全面。但是，如果地磁场比研究的磁场弱，是否可以忽略？,学生,2,：,小磁针放在磁场强的地方，就会转得更快,，,应该,可以,大概表示磁场强弱,。,教师：,只是大概，,很难求出它的力,大小,。,教师,：,小,磁针两极同时,存在,不能砍掉一个极,不,合适,。,换,谁呢,？,学生：,通电导线,类似：没有磁单极，两个极同时存在，受两个力，合力为零,刚才实验,可定性，难定量,问题：两极受两个力，或合力,为,零，就不能测或算一个力？,留点弹性余地，鼓励并激发创新：老师暂时还找不到办法，但相信,“,长江后浪推前浪,”,，这个难题就交给大家课后思考了,过去,我们经常用到转换法，把难以观测的现象转换成容易观测的现象,，,能,否试试,，看谁能找到解决办法,？,即使,学生想不出，但为学生开一扇门窗，留个悬念、念,想,，,总,比禁锢思维好，意味着科学永远在,路上,以偏概全，,禁锢思维,案例,2,：用实验说明小磁针不适合,做探测物,演示：,在电磁铁一端放一个小磁针，当小磁针指向稳定后，改变电流，电磁铁的磁性强弱随之改变，但小磁针指向不变,。,教师：,说明小磁针不能反映它所受力的变化情况，因此不胜任,“,侦察兵,”,优点：,让学生眼见为实,，用事实回答,问题,。,问题：小磁针的指向不变，就一定不能,反映它受,力的变化,情况,吗？,只能说明,所处,位置,的磁场强弱发生,连续变化,时,，小磁针,的指向不变，不能反映受力的变化情况,。,可,以,想象，,如果,所处,的,磁场强弱,发生,间断性,变化,，或小磁针,放入,磁场强弱不同的位置，其转动快慢会不同，就像案例,1,学生,的观察结果一样,。,这时的,转动快慢,能否大概反映,受力的变化,情况？,实验,看起来很讨巧，但还不足以说明小磁针不胜任,“,侦察兵,”,。,以偏概全,磁极,受力不是不能测，而是怎么,测。,借鉴,卡,文迪许实验原理，利用,转换法,。,用,一根附有小平面镜的金属丝栓住小磁针的中部，放,入磁场,中,，磁针,受力,转动,带动,金属丝扭转,。,金属丝,扭转,带动,平面,镜反射,光,转过,（或反射光斑移动距离,S,）。,磁极,受,力,F,或,S,。,思维、方法,实验,精度未必高，而且课堂时间受限，并非一定要做这个实验，但,让,一些,学生,了解其中的思想方法,，,是否,有,助拓展眼界、启迪,思维,设想：在磁场强弱不同,的位置,，放置小磁针。用传感器拉小磁针偏离同一个角度,，拉力,F,是否不同？,小磁针不胜任,“,侦察兵,”,，并非其受力不能测，而是其自身磁性特征的量化问题,。,电场,强弱用比值,F/q,来,表示,磁场强弱用,比值,F/x,来,表示,q,为反映试探电荷自身电性特征的物理量,x,应,为,反映小磁针自身磁性特征的,物理量,类比方法,问题：,小,磁针的哪个物理量可以反映其磁性特征呢,？,质量,、,密度,？,小,磁针,自身磁性强弱,（磁场强弱）,？,思路：,求,磁铁,的,磁场,强弱,求磁针,的磁场,强弱,。,既然,暂时找不到出路，那就另寻他法,吧,循环,更符合,认知,逻辑,，更,具思维,训练价值,二,、,该,用,什么方法得出磁感应强度,概念,为了弄清研究对象,与,多个,变量的关系，逐个研究单个变量对,研究对象,的影响，同时控制其他变量不变；最后把单变量结论综合起来，得出总结论。,为了定量描述事物的某种属性，如果涉及的两个（或多个）变量在一定条件下的比值不变，这个比值便反映了事物的某种属性，可以用来定义描述这种属性的概念。,控制变量法：,比值定义,法,：,两者都是,比较,。,控制变量法是,纵向,比较,，,比较因变量,在,不同时间,里随着自变量的变化趋势。,例如，平行板电容器的电容跟什么因素有关？,比值定义法是,横向比较,，在,相同标准,下,，比较同类别的不同对象在某一方面,的能力,强弱或变化快慢,等。,例如，比较,两个电容器容纳电荷能力的,强弱。,控制变量,法和比值定义法的异同点：,控制变量,法：,利用已有知识,和经验，猜想,影响,因变量的,因素，然后进行实验、分析,数据,，得到,因变量与自变量,的关系。,比值,定义,法：,利用已有知识和经验，提出,一种,粗略描述,物理概念的,假设，然后通过实验,验证,假设，在,否定先前假设的基础上找到不足并修改,假设，最终,得出要定义的,物理量。,控制变量,法和比值定义法,的教学程序：,方法：在,相同,时间,内,，,比较,路程,。,甲,乙,s t s t,500m,100s,600m 150s,5m 1s 4m 1s,5m/s 4m/s,如果,甲乙两人,时间和路程都不同，,甲,500m,，,100s,；乙,600m,，,150s,。,怎样知道,谁快？,用,除法,进行处理,，,以,比值,形式比较,比值,定义,法,4,元,1,袋,4,元,/,袋,问题：,x,与,a,、,b,的关系？,做法：研究,x,与,a,时，改变,a,，同时保持,b,不变。,b,不变，,a,变，,x,也变,b,不变，,a,变，,x,不变,问题：能否得出结论：,x,与,b,无关？,x,与,a,有关,x,与,a,无,关,不能,结果,结论,控制变量法,案例,3,：学生为什么迟疑不决？,演示,1,：物体逐渐浸入，浮力变化。,教师：浮力变了，物体密度没有变。,说明浮力与物体密度有关系吗？,学生声音稀疏、迟疑：没有,演示,2,、,3,：物体重力、体积没有变,实验能,说明浮力与物体密度、重力、体积无关吗,？,如果无关,，,可否,类推得出,浮力与液体密度无关,？,不肯定、不情愿,利用测力计、水和盐水，测算出同一铁块浸没在水和盐水中，受到的浮力不相等。一学生据此分析得出：因为铁块的重力大小不变，而铁块所受的浮力不等，所以铁块受到的浮力大小与铁块的重力无关。这个,分析,是否正确？以此类推，还可以得出什么结论？,一道中考题,浮力与浸入体积无关,得到,:,V,物,不变，,F,水,_,。,案例,4,：,电动势,E,与,、,t,的关系,生,：自由下落,时,30,，慢慢滑落,时,10,，结论是,快速的,电动势,大,。,师,：,相同，时间短，,E,就,大,。,第二次,对比,实验,：磁铁,B,比,A,强,，从,同一高度自由释放。,生,：,B,插入时,26,，,A,插入时,10,，,结论是强,磁铁的,电动势大。,师：时间相同,，,大，,E,就,大,。,用控制变量法,研究：电动势,E,与,、,t,的关系,师,：磁铁插入线圈，通过,G,表偏转反映电动势大小。,第一次,对比,实验,：,相同，时间不同,。,用,相同磁铁，从同一高度插入线圈的同一位置，,磁通量,变化量就相同。第一次自由释放，第二次慢慢插入,，,速度大，时间就短。,说明,E,与,无直接联系。,说明,E,与时间,无,直接,联系,。,第一次：,相同，时间短，,E,就,大,。,E,与,时间有关,E,与,无关,第二次,：,时间相同,，,大，,E,就,大,。,E,与,有关,E,与,时间无关,人教版,FIL,F,ma,还有其他方法？,惯例，类比,F=Kma,F=Eq,B,的意义是什么？,在磁场强弱相同的位置，,F,不变,B,不变,；,在,磁场强的位置,，,F,大,B,大,；,在,磁场弱的位置,，,F,小,B,小,。,说明,B,与,磁场强弱有关。,生硬,E,是比例系数，与,q,无关,为什么不是,F,ILB,？,磁场强弱还未量化，无法得出精确的,F,B,提前交代，有猜测性,控制变量法,有实验根据，更合理些,教科版,归纳推理,比值定义法,以已知推测未知,比值定义法,磁场强弱相同，比值相同。,磁场强，比值大。,磁场,弱，比值小。,与力无关,归纳,案例,5,：用控制变量,法引出比例系数,师：,上,节课学到,，,F,I,、,F,L,。,接下来研究,F,是不是跟,IL,乘积成正比关系？如果正比，比例系数,K,能不能反映磁场的某些特性？,师,：,L,1,不变，改变,I,，看,F,怎样变,？,生,：正比例,直线，可能,正比,。,有试探性,师：改变,L,2,还是,一条直线，,说明,F,IL,。,师：,引入,一个比例系数,K,，得,F=KIL,，再变形得,K=F/IL,。,师：,比例系数,K,能不能,反映,磁场,的某些特性呢,？,谨慎,师：,比例系数,K,能不能,反映,磁场,的某些特性呢,？,师启发：,F,除以,IL,，可以得到单位,长度、单位,电流的导线所,受的作用力,。如果作用力越大，说明什么？,沉默,师再启发：如果,单位长度、单位电流的,导线放入另外一个磁场中，所,受的,作用力比较小。两个相比较，说明什么？,生：说明相同的导线在不同的磁场中受力不同,师：什么造成的？,生：磁场强度,现象的另一种表述,透过现象看本质，需要递进设问引导,宽泛，不聚焦,师：,是不是,K,值跟磁场强弱,有关？接下来改变磁场,强弱,师：,蓝,线表示增加,磁体，蓝,线的,K,值比红线的大，看来,K,值确实能反映磁场,强弱,所以,把,K,值定义为磁感应强度。,磁场强弱相同，比值相同。,磁场强，比值大。,磁场,弱，比值小。,案例,6,：究竟是控制变量法还是比值定义法,比值定义法,比值定义法,控制变量法,师：,如何,定量描述磁场强弱,？,师：,由,F=BIL,，,得到,B=F/IL,，与,E=F/q,形式,相同,，,B,能否定量描述磁场强弱呢？,师：,如果,B,是我们需要的物理量，它就与,I,、,L,无关；在不同位置,B,一般不同,。,生：控制变量法。,师：,具体操作呢,？,借鉴,电场,比值定义法,。,如何,探究,B,与,I,、,L,无关呢？,类比方法,不提,F,，为何？,按照类比方法，研究电场强弱用比值定义法，研究磁场强弱也应用比值定义法。,按照,比值定义,法,。对于,E=F/q,，已知,E,与,F,、,q,无关,。那么，对于,B=F/IL,，,理应研究,B,与,F,、,I,、,L,是否无关,？,按照,控制变量法，既然从,B=F/IL,出发探究,B,，也理应研究,B,与,F,、,I,、,L,是否无关,？,困难：如果,研究,B,与,F,、,I,、,L,的关系，,无法,完全,控制变量,。,办法：,把,F,剪掉，问题就剪裁成了,B,与,I,、,L,是否无关,？,错误套用,方法,，,按,需剪裁变量和,问题,比值定义法无需控制变量,如改变,L,时,，,无法都控制,F,、,I,。,师：具体操作呢？,生：,先控制,F,、,I,不变,师反问：力,的大小,？,生,马上改口,：,不，电流,大小。,师,满意了，接着问：,改变,？,生,：改变,L,（,控制,I,）,，,测出,F,；然后控制,L,，改变,I,，测出,F,师补充：,计算,B,的数值，进行比较。,师表,扬：这个方案很,合理,领会、顺应教师意图,还没领会教师意图，还是想着自己的,B,与,F,、,I,、,L,，而不是教师的,B,与,I,、,L,否定式反问,这是比值定义法？还是控制变量法？,控制,I,，改变,L,控制变量法,比值定义法,师,分析,：由于存在误差，可以认为三次,B,相等，可见在同一位置处,B,不随,L,的变化而,变化,。,控制,L,，改变,I,师,分析：在,同一位置处,B,不随,I,的变化而,变化,。,师,分析：,在,不同,位置,处,，,B,一般,不同,。,师,总结：用,B,定量地描述磁场强弱,，,称为,磁感应强度,比值定义法,比值定义法,控制变量法,改进：,既然以,E=F/q,为类比对象，,研究,B,的方法,就应是比值定义法，而不是控制变量法,。,提出,问题：能否借助通电导线的受力,大小来,描述磁场强弱,？,引发,认知冲突,：先,在强磁场中放入一较长但电流较弱的直导线，受力,F,1,；,再,在,弱磁场中放入一较短但电流较强的直导线，受力,F,2,。,与,预期,不同,，,产生认知冲突,结果,F,1,F,2,。,新问题：,用,什么方法比较电场强弱,？,新思路：,比值定义,法,：,F/q,，在,相同标准下比较受力大小,。,为了,描述磁场强弱,，,也,在,相同标准下比较通电直导线受力,。,实验,：,多次变式实验。相同点，磁场强弱相同，比值相同；不同点，,磁场强,，比值大,结论：,说明,比值,F,/,IL,能描述磁场强弱,类比,法,F,除以,电流元,IL,，得到比值,F,/,IL,。,谢谢,