物理复习课的整体化教学策略探讨——以“磁场”单元复习为例

郭 拯

(浙江省慈溪市教育局教研室，浙江 慈溪 315300)

1 引言

核心素养背景下的单元复习课强调知识的结构化、整合化，防止知识的孤立化、片面化，这是核心素养培养的基本要求。知识的整体化是相对碎片化而言的，它有两方面的含义：一是联系和同化，强调知识关联、完善认知；二是组织和统整，强调知识体系的建构、观念的生成。

1.1 整体意味着联系和同化

联系包括直接联系(显性联系)和间接联系(隐形联系)，知识的获得过程是新旧知识相互作用的过程，不仅需关注知识自身的发生、形成和发展的内在过程，更要关注它与原有知识的有机联系。通过建立联系，学生具备了在新旧知识中求同存异的能力；通过同化，新知识被纳入认知结构中，获得意义学习，丰富了原有的认知结构。如果教师把所传授的知识置入联系和同化之中，课堂的知识空间就自然形成了。

1.2 整体意味着组织和统整

奥苏泊尔认为：有意义的学习就是学生认知结构重新组织，新旧知识重新融合，框架体系重新建构的过程。据此，他提出了著名的命题：影响学习的最重要因素是学生已经知道了什么，我们应当根据学生的原有知识结构进行组织和教学。教师要以统整的眼光组织、设计和处理各章节、各单元和各知识点的关系，让学生在整体和比较中学习，帮助学生在头脑中将知识竖成线，横成片，由点构成线，由线构成面，形成立体、开放、整体的知识结构。

现就磁场单元复习过程来探讨物理复习课的整体化教学策略，图1是运用整体化教学策略的思维导图。

图1

2 磁场的产生

普通高中课程标准强调要加强物理知识与实际生活的联系，把渗透物理知识的实际应用作为当前物理教学改革的方向，在课堂教学中要充分挖掘物理学联系实际生活的素材，用生动的生活事例或实验来丰富教学内容，优化教学过程，提高知识建构效率。同时利用物理学史拓宽教学视野，激发学生学习兴趣，培养学生树立崇高理想、投身科学事业的志向。

在教学中教师可展示简易的电动机模型(图2)，提出问题：简易电动机涉及到了哪些物理知识？学生回答：磁场、电流、安培力等。在教学中渗透物理学史，促进学生物理观念的生成，如奥斯特的电磁相互联系的观念、法拉第的场的观念等，介绍安培分子电流假说，总结出磁现象的电本质：环形电流产生磁场。

图2

3 磁场的描述

定性分析和定量探究是物理教学中常用的两种方法。定性分析是通过对物理问题的分析、解构，用物理知识定性解释物理现象、描述物理规律。定量研究是在定性分析的基础上，将物理模型清晰化，运用适当的数学方法求出精确解。定性分析侧重于对于问题的整体把握和理解，而定量分析则更利于抓住问题的本质。

3.1 定性描述

同化机制是认知结构中新知识与原有知识之间存在的一种相似性效应。学生学习效果的好坏主要取决于原有认知结构中有没有与当前学习内容相似的观念。类比方法是基于同化机制的常用思维方法，通过比较新旧知识的某些相似属性推理出其他相似属性。类比方法的习得和运用有助于培养学生的科学思维能力，锻炼其迁移能力，是提出科学假设和猜想的重要方法。

在介绍了法拉第的场的观念后，为更好地描述“场”这种看不见、摸不着的特殊物质形态，引入了磁感线和电场线。引导学生运用类比方法，总结归纳磁感线和静电场的电场线的异同点(表1)。

表1

教师请学生画出直线电流周围磁场分布的侧视图和俯视图，利用同屏技术展示学生的成果，分析学生作图中反映出的知识漏洞，如把通电直导线周围的磁感线分布“近密远疏”当作结论记忆(见图3)。

图3

师生共同进行“探究通电直导线周围磁感应强度大小”的实验(图4)，用磁传感器测量直导线周围不同位置的磁感应强度，得出结论：磁感应强度随距离的变大而减小(表2)。

图4

表2

再请学生从科学性、美观性等方面对自己所画的侧视图、俯视图进行自我评价，总结安培定则的使用方法。教学评价是对教师的教、学生的学做出的完整评价，间接反映了教学内容、教学方法、教学环境、教学管理等影响教学效果的诸多因素。

3.2 定量描述

请学生回忆电场强度的定义方法(E=F/q)，联系磁感应强度的定义(B=F/IL)，体会比值定义法的广泛应用。引导学生列举用比值定义法定义的物理量，如加速度a、电容C等，再次强化类比方法的运用，培养学生的发散思维。

4 磁场力的性质

4.1 安培力

教师引导学生比较安培力与电场力的异同，归纳得出结论：电场力和场方向共线，安培力和场方向垂直。从电场力到安培力的学习是从平面力到空间力的认识提升过程。

再请学生用左手定则判断并画出4幅图中的安培力方向，通过图5加深对符号“·”和“×”的认识；由图6掌握把立体图转画为侧视图的技巧，化繁为简，由难变易；由图7深化理解安培力方向的特点：垂直于电流I和磁感应强度B所组成的平面。最后让学生应用所学知识判断简易电动机中铜丝的旋转方向，利用微元法、等效方法分析铜丝的受力。

图5

图6

图7

4.2 洛伦兹力

电流是由电荷定向运动产生的，磁场对电流的作用，其实质是磁场对运动电荷的作用，这个力称为洛伦兹力(F=qvB)。请学生动手判定运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向，强调左手定则应用的注意点：四指指向电流方向，而非电荷的运动方向。总结、归纳左手定则和安培定则的区别与联系。

5 磁场能的性质

通过介绍现代化武器装备——电磁炮(图8)，突出物理知识在生产、军事中的广泛应用，激发学生浓厚的学习兴趣，增进学生的爱国热情和学好本领、报效祖国的意愿。教师介绍电磁炮原理，它是利用电磁作用实现对炮弹(小钢珠)的加速。接着演示电磁炮实验(图9)，观察到小钢珠以较大的速度被弹射出去，击穿白纸，说明它具有较大的动能，从侧面反映磁场的能的性质。实验现象震撼，教学效果良好，电磁炮实验为下一课时——磁场能的深入复习做好了铺垫。

图8

图9

6 结语

在“磁场”单元复习中，笔者应用整体化教学策略，以磁场的产生、磁场的描述、磁场力的性质为线索，突出定性、定量、类比、微元、等效等科学方法在课堂教学中的重要作用，养成学生的联系和同化意识，形成知识关联。养成学生的组织和统整观念，促进物理知识体系的建构。