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一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式.电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用.其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等.为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的.透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学.对此,应从以下三个方面来认真分析教材.
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来.只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力.
场的方法是研究电磁学的一般方法.场是物质,是物质的相互作用的特殊方式.中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容.
“路”是“场”的一种特殊情况.中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等.
“场”和“路”之间存在着内在的联系.麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的.“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法.
2.物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系.
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来.物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的.但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性.
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律.库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小.其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况.
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律.欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的.欧姆定律的运用有对应关系.电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体.
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念.
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律.在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线.本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础.电磁感应的重点和核心是感应电动势.运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步.麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步.
3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的.大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着.电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用.运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场.磁体的周围也存在着磁场.磁场也是一种客观存在的物质.磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用.现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态.
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用.所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的.麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场.按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场.电磁场由近及远的传播就形成电磁波.
从场的观点来阐述路.电荷的定向运动形成电流.产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场.导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处.导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷.当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止.
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题.第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键.电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念.电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段.要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解.
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用.在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等.场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度.在电场中用电场力做功,说明场具有能量.通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了.
3.认真做好演示实验和学生实验,使“潮抽象的概念形象化,通过演示实验是非常重要的措施.把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练.安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力.从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上.
【关键词】电磁学;解题方法
一、解决电磁学习题的常用方法
通过对高中物理电磁学习题的研究和总结,发现常用的解题方法主要有图像法、对称法、等效替代法、微元法、综合法、隔离法等。虽然解题方法有很多,但不能胡乱使用,要根据每种解题方法的特点以及其适用的习题类型合理选择。如图像法比较适用于解决与洛伦兹力有关习题,等效替代法往往用于对复杂电路习题的解决,微元法多用于解决与安培力有关的习题等等。下面通过例题进一步了解部分解题方法。
二、具体例题分析
(一)图像法
在电磁学部分运用图像法解题是一种普遍且有效的手段。尤其在研究带电粒子在磁场中或在复合场中的运动时,图像法能直观、形象的将复杂的问题变得简单明了。虽然图像法有诸多好处,但该方法依赖于对几何关系的熟练掌握。如对几何关系掌握较差的同学可以努力学习来弥补或者不采用此方法解题。
案例:如图1,在x0y平面内,以0为中心的圆形区域内分布着匀强磁场,且磁场方向垂直于x0y平面。有一个带电粒子质量为m所带电荷量为q,以原点0为起点,沿x轴正方向以初速度v开始运动。当带电粒子运动到p时其速度方向与y轴夹角为30。P到0的距离为L,不考虑重力的影响,求:
(1)磁感应强度B的大小?(2)在x0y平面上磁场区域的半径R?
分析:带电粒子垂直进入磁场,洛伦兹力充当向心力做匀速圆周运动,依据公式可得出轨道半径。由带电粒子入射点的速度方向及出射点的速度方向,可找到轨道的圆心在y轴正方向上。在图中画出图像,根据几何关系,找到轨道半径和L的关系,求出磁场强度;找到轨道半径和磁场区域半径的关系,可得出磁场区域半径。
(二)等效替代法
等效替代指的是将复杂物理过程转化为具有等效效应的简单过程的方法。其宗旨是将繁杂的物理过程转换成一个或多个简单而直接的物理过程,从而使物理问题变得简单。在电磁学部分最常用到等效替代法的就是对复杂电路习题的处理。从题目中给的多个条件或未知量中跳出来,抓住主要问题、主要过程,将其他的物理過程等效替换成简单的过程化难为易。
案例:如图2,在电路当中,电源电动势为E、内阻为r、电阻R1、R2的值未知,已知在R=10Ω时,电流表的示数为1A;在R=18Ω时,电流表的示数为0.5A;求:当电流表示数为0.1A时,R的取值?
分析:此题如使用常规方法,会面临许多的未知量,从而大大增加了解题的难度。因此,在面对这种未知量过多的问题时,要学会变换思路,充分利用等效替代法。例2就是将图中虚框部分看作整体,将其作为一个等效电源,这样就避免了无关因素对解题的影响,使问题简单化大大提高了解题效率。
(三)对称法
在物理学习中我们不难发现对称现象的存在,正因如此我们才能更快捷高效的探索物理现象寻找物理规律。在高中物理电磁学这部分,运用对称法解决物理问题是非常便捷的。比如求解电场强度、对带电粒子在电场或磁场中的运动轨迹判断等都运用了对称的思想。
案例:如图3,x0y平面是无限大导体的上表面,导体充满z<0的空间,z>0空间是真空。在z=h处有一电荷量为q的点电荷,其会在导体表面产生感应电荷。空间任何一点的电场,均为点电荷同导体表面上的感应电荷共同激发。当静电平衡时,导体内部场强为零。设在A=h/2处电场强度的大小为?
三、总结
通过对电磁学习题的分类总结,介绍了几种常见的解题方法,旨在帮助同学们灵活解题开阔解题思路。当然要学会灵活自如的运用各种解题方法是一项系统而漫长的过程,不能一蹴而就,要根据同学们的实际水平循序渐进的掌握各种解题方法。并且在学习过程中,要及时沟通相互交流,对于好的巧妙的解题思路供大家学习,对于易错或比较复杂的解题办法,要学会另辟蹊径,找到简单有效的解题方法。相信通过大家不断的努力和学习,对物理电磁学习题定能迎刃而解得心应手。
【参考文献】
关键词:定则 左手 右手
在中学物理电磁学中,为判断电流的磁场方向、安培力的方向、洛伦兹力的方向、感应电流的方向而介绍了一系列的判断定则:如安培定则、左手定则、右手定则等。由于定则较多,而具体运用的方法又不同,所以学生在应用时常常出错。那么我们是否可以用一种新的定则来代替左、右定则呢?而且这种替代的定则既要方便,又非复杂,同时还需要含义十分明确,便于学生记忆。为此我们对电流的磁场,安培力、洛伦兹力、感应电流的物理含义反复进行讨论分析后发现,如果将安培定则进行适当的改进就能完全代替左、右手定则。我们把这一代替的定则叫“广义安培定则”。经过一段时间的试用,学生的错判率大为减少。现将这个“广义安培定则”介绍如下:
一、用“广义安培定则”判断电流磁场磁感线方向
对直线电流磁场磁感线方向判断仍采用高中物理课本上的方法,即用右手握住导线,让伸直的大拇指的指向跟电流方向—致,那么弯曲四指所指的方向就是磁感线的环绕的方向。
对环绕电流磁场的磁感线方向和通电螺线管内磁场磁感线的方向的判断,高中物理课本上虽然也是说用安培定则,但其内容即大拇指向和四指的指向都已变化。而“广义安培定则”仍采用课本上判断直线电流磁场的安培定则内容,也能方便的判断出环绕电流磁场方向和通电螺线管内磁场方向。
对环形电流,用右手握住环形导线的一部分,让大拇指仍指向电流方向,则弯曲的四指所指的方向,就是环形电流磁场的磁感线方向。
在判断通电螺线管内磁场的磁感线的方向时,我们可以把通电螺线管看成是若干个单匝的环形电流重叠所组成,因此仍能用“广义安培定则”来判断环内(即通电螺线管内)的磁感线方向、用此方法,不但可以判断通电螺线管内部的磁感线方向,还能画出通电螺线管内外磁感线的形成一系列闭合曲线,这样就可以弥补课本中只判断环形电流和通电螺线管内部的磁感线方向,而没有指出它们外部磁感线方向的不足。
二、用“广义安培定则”判断安培力的方向
由于安培力是通电导体在磁场中所受的作用力,这个力其实质是通过电流本身所形成的电流磁场与原磁场之间的相互作刚而产生的,为此,如果我们先用安培定则判断出通电导体磁感线的方向,然后与原磁场的磁感线方向进行比较,则安培力方向一定是指向这两个磁场方向相反的一侧,同样对洛伦兹力方向的判定与安培力方向的判断方法相同,只是把运动电荷看作一通电导体,正电荷的运动方向才是电流方向,用这个方法与左手定则来判断其结果是相同的。
例1 判断两通电平行导线问的相臣作用力。
两通电平行导线间的相互作用力实质是两电流间的作用力,故用安培定则分别判定他们的磁感线方向后,就可以根据它们磁感线方向的异同,直接判断他们之间的作用力是引力还是斥力,如通以同方向的电流时,用安培定则分别判断它们的磁感线方向,则两直导线之间的磁感线方向相反。外侧方向相同,所以它们之间的相互作用力都指向内侧,使它们相互靠拢而表现为引力。同理,当通以相反方向电流时,用安培定则判断出两直导体的外侧的磁感线方向相反,故它们之间的相互作用力都指向外侧,使它们分离而表现为斥力。
例2 在下图1中已知外磁场的磁感线方向和带电粒子的速度方向,试判断运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向?
转贴于
在图1中,带箭头的虚线表示电流方向,与运动电荷方向相同,我们将运动电荷看作通电直导线,用安培定则判断磁场磁感线方向,即运动电荷上部的磁感线方向向外,下部向里、显然,其下部磁感线与外部磁场方向相反,所以运动电荷所受的洛伦兹力的方向是指向下面。如果在图1中是负电荷,用同样的方法可以判断出运动负电荷速度上方磁感线方向与外磁场方向相反,故粒子所受洛伦兹力的方向向上。
从上述两个例子中,可以看出用“广义安培定则可以代替“左手定则”来判断安培力的方向的。
三、用“广义安培定则”来判断感应电流的方向是完全
在运用“广义安培定则”时,要先让右手四指指向导体的运动方向,然后让四指弯曲90°。指向引起感应电流的磁场磁感线方向,则伸直的大拇指指向就是感应电流的方向。当然这一方法也只是适用于闭合导体的一部分在磁场中做切割磁感线运动的情况、用这种方法与用右手定则判断的结果是相同的。
例3 判定闭合导体的一部分在磁场中做切割磁感线运动时的感应电流的方向,已知外磁场方向和导体截面运动方向如右图所示。
[关键词]电磁学;师范类;教学改革;物理学专业
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)05-0027-02
电磁学是高等师范院校物理教育专业的一门重要的专业基础课,它不仅是经典物理的重要部分,而且与近代自然科学、技术科学的许多领域有着密切的关系,成为理、工、农、医及师范院校不可缺少的必修课程之一。该课程是许多后续课程,诸如电工学、电动力学、电路分析、光学以及量子力学等的先修课程,同时也是与中学物理教学联系非常紧密的一门课程。通过对电磁学课程的学习,一方面可以使学生全面掌握物质电磁运动的基本概念和基本规律,培养学生分析、处理和研究与电磁学相关问题的能力和素养;另一方面可为后续课程提供许多重要的基本概念、基本规律及研究方法,对学生物理素养的形成以及综合素质的提高至关重要。
一、电磁学课程教学中出现的问题
(一)大学物理与中学物理以及后续物理学课程教学内容未能很好地接轨
电磁学课程教学有时会出现教学内容过度重复,而有时又会出现教学内容过大的跳跃、知识脱节。重复过多使学生觉得枯燥,跳跃太大使学生学习会感觉到困难,这使得学生在学习的时候很难适应。
(二)教学过程不重视理论与实际的联系
传统的电磁学教学过程只强调电磁学静态的知识理论体系结构,课堂呈现的大都是理论公式和习题,远离生活实际,造成电磁学知识的抽象和枯燥乏味,学生体会不到电磁学的重要性和现实意义。
(三)教学观念较陈旧,教学方法较传统
高等学校传统的灌输式教学模式不利于学生创造性思维能力和解决实际问题能力的培养;教学方法和教学手段落后则忽视了学生的学习主体地位,没有灵活运用多种先进的教学方法来引导学生积极思维,激发学生的强烈的求知欲望和创造欲望。
(四)成绩评定形式单一
成绩评定没有全面考核学生所学知识和综合能力。绝大多数高师院校电磁学考核都是通过期中和期末的闭卷考试完成,试卷题型也大都为考查课程主要知识点的选择题、填空题、计算题、证明题等,这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向,缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。
二、电磁学课程改革的内容
(一)教学内容改革
1.密切联系教学实际,删减与高中物理重复的知识点,把讲授的重点放在深化和提高上,为后续课程打基础,注意与后续课程的衔接和分工。比如删减欧姆定律、电路原理、交变电路等内容。
2.以“三大实验定律”为基础,以“相互作用”为线索,将“场”作为教学的核心内容。
3.教学内容上加入一些与实际生活密切相关的教学内容,比如电磁炉、复印机、范德格拉夫起电机等的工作原理;将学科前沿信息融入实际教学中,比如磁单极的相关知识和进展、地磁场的起源等。
这些教学内容的改变和引入,使教学变得生动有趣,不仅激发了W生的学习兴趣,使学生较好地掌握处理电磁学问题的方法和思路,而且还能增强学生分析问题和解决问题的能力,为全面提高教学质量奠定基础。
(二)教学方法和教学手段改革
1.既要“授之以鱼”,更要“授之以渔”
在课程教学中,改变传统的单纯的“注入式”的教学方法,恰当地采用多种探究启发式教学方法进行教学,比如:案例教学法、讲座式教学法、问题讨论教学法、师生互动教学法、类比教学法、辩论式教学法等,这样使得课堂教学生动活泼,课堂气氛活跃。同时通过课堂讨论、辩论、讲座等形式,提高学生参与教学的主动性,提高学生的自学能力和创新能力,培养学生的师范技能和物理素质。
2.利用多媒体技术和网络,提高教师的教学水平和教学效率
将多媒体技术适度引入课堂教学,将一些电磁学过程和实验在课堂中展示出来,在课堂上展现文、图、声、像并茂的教学内容,使课程教学趣味化、直观化,激发了学生的学习兴趣,提高了教学效果;同时利用校园网开展网上教学,将电子教案、习题库、答案以及电磁学相关的前沿动态信息等教辅资料提供给学生浏览和下载,与学生进行网上答疑和学习交流。现代化教学手段的引入,可以在吸收传统教学优点的同时,又能充分发挥多媒体技术信息量大、动态感强的特长,为达到良好的教学效果创造条件。
(三)与国际接轨,积极推进双语教学
在教学中实行双语教学,通过介绍常用专业术语和物理规律外文注释或英文原文,提高学生科技外语交流能力,激发学生主动学习的兴趣;另一方面也为进一步开展电磁学双语教学奠定基础。在教学过程中指导学生查阅文献,阅读与课程内容相关的参考资料,以培养学生掌握学科最新发展动态和拓展知识、参与科研的能力。
(四)考核方法改革
课程考核是教学工作中检查教学效果、巩固学生所学知识、改进教学工作、保证教学质量和督促教学目标实现的重要手段。电磁学课程实施学习过程全程考核,主要由作业、口试、开卷考试、限制性开卷考试、专题报告以及学生出试卷等考核方式组成。作业考核是指考核学生完成作业的质量;口试是指在课堂上针对前面所学知识的运用随时进行的提问;开卷考试主要考查学生对用微元法、高斯定理以及电势和电场的关系等方法求真空中静电场强的掌握情况以及用数学求解电磁学问题的能力;限制性开卷考试是指主要考查学生对所学课程分析、总结和归纳的能力;专题报告是要求学生利用所学的知识解释实际生活中的一些电磁现象,主要考查学生利用所学知识解决实际问题的能力;学生自出试卷是指每个学生自出一套本课程的考试试卷,并解释每个题目考查的原因,主要考查学生对本课程重难点的把握情况,提高学生参与课程教学的主动性,培养学生的师范生技能。
三、总结
1.调整了电磁学课程教学内容,建立了一套完整的适合高等师范类院校物理学专业本科生培养目标的电磁学课程理论教学内容体系。选择既能满足设定教学目标,又能适应中学物理教改需要的教学内容,减少和后续专业课程的重复,同时将电磁学前沿信息以及与实际生活密切相关的教学内容融入教学中。教学内容经过这样调整后,不仅能激发学生的学习兴趣,还能使学生分析、解决问题的能力以及创新能力得到锻炼和提高,学生较好地掌握了处理电磁学问题的方法和思路,为全面提高教学质量奠定了基础。
2.电磁学课程考核实施学习过程全程考核,全面科学地评价学生的学习效果。全程考核主要由作业、口试、开卷考试、限制性开卷考试、学生出试卷以及专题报告等考核方式组成。电磁学课程考核方式从单纯注重考查学生的知识向考核学生的能力转变,比如限制性开卷考试考查了学生归纳总结的能力,专题报告考查了学生运用所学知识解决问题的能力,自出试卷则考查了学生对本课程整体知识的把握情况,考查学生从授课角度来理解该课程知识体系的能力,另外,专题报告和自出试卷也考查了师范类学生对教学技能的掌握情况。同时,电磁学课程考核方式也从“注重理论”向“注重理论联系实际”转变,专题报告不仅考查了学生运用知识解决实际问题的能力,还考查了学生对学科前沿知识、新技术、新成果、新发展的了解程度。采用这样全过程的考核方式,不仅增强了学生参与教学的主动性,还提高了学生的自学能力和创新能力,培养了学生的师范技能和物理素质。
总之,科技飞速发展,人才要求不断提高,课程教学也应与时俱进,因此教学改革是课堂教学永恒的话题。师范类物理学专业是培养物理教师的摇篮,我们所培养的毕业生的智能结构、能力体系如何直接关系到我国基础教育改革的成败。因此,从适应中学物理新课改的角度出发,电磁学课程的改革应着重在教学过程中构建有利于提高学生综合素质和创新意识的课程教学体系,在教学中形成灵活的,着重培养学生分析问题、解决问题能力和创造性思维能力的教学方法,建立一套全面体现学生综合能力的考核方案,以考促教,不断提高教学效率和教学质量。只有这样才能跟上时代的步伐,培养出综合素质较高、创新意R较强的物理教师。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 陈琳,李勇,欧永康,王应,宋谋胜.电磁学教学实践与改革研究[J].铜仁学院学报,2016(4):47-49.
[2] 李艳华.电磁学课程考试改革探究[J].吉林省教育学院学报,2014(9):59-60.
[3] 杨凡.《电磁学》课程教学改革探讨[J].绵阳师范学院学报,2011(5):133-136.
物理是高中学生的基础性课程,“关注学生情感,充分激发学生的主动意识和进取精神”是新课程背景下高中物理教学的必然要求。作为高中物理教师,要站在素质教育的高度,以新课程理念为指导,探究调控学生学习情感的有效策略,努力使学生的心理意识保持一种高度活跃的状态,更好地贯彻新课程实施素质教育的根本宗旨。本文谨以高中物理电磁学教学为例,谈谈学生学习情感的有效调控策略。
1 构建生动教学情境,激发学生学习情感
在决定学生学习动机和学习兴趣的诸多要素中,心理情感是推动学生主动求知的内在力量。高中物理电磁学知识有很强的概念性和抽象性,而且与学生的生活经历有一定的距离,如果教师在教学中忽视现象,忽视物理情境的建立,学生就会觉得学习起来既枯燥又难以理解,充满抵触心理。鉴于此,高中物理教师应发挥教学艺术和智慧,将电磁学内容和学生心理特点紧密结合起来,积极创设与之相对应的、富有新意的生动教学情境,使抽象性、概念性很强的物理知识衍化为生动具体、形象有趣的环境和片段呈现给学生,以情境带来的新、奇、趣吸引学生的有效注意,强化学生的思维启迪,给学生一种轻松、畅快的心理感受,激发学生主动学习的心理情感。学习“闭合电路欧姆定律”一课,不仅要让学生掌握定律内容和解析表达形式,更要让学生理解电动势与初中接触到的电压有什么本质差别,电动势、路端电压、电源内阻、电路外阻之间的内在关系。如果在教学中直接讲授,学生的学习主动情感往往不甚浓郁。于是笔者以下面的方式构建教学情境:先取出一节新的一号干电池,用多用表测量电池电压为1.5伏,将其与额定电压1.5伏的小灯泡组成闭合电路,闭合开关后请同学们观察灯的亮度――学生回答“很亮!”;然后再取出两节用过较长时间的一号干电池,串联后用多用表测量总电压为2.8伏,将这两节串联的电池替换前面的那节新电池,请学生猜想开关闭合后会出现什么情况?学生大多猜想:“小灯泡会被烧毁”或“小灯泡要比前面亮得多”;但是闭合快关后小灯泡不仅没有烧毁,反而比前面一次暗得多。与学生原来猜测结果完全相反的教学情境不仅活跃了课堂教学的氛围,而且“为什么会是这样?”的疑问有效调动了学生的非智力因素,引起了学生的好奇与思考。同学们积极投身于对相关内容的观察、联想、猜测、探究、交流之中,相对静态的教学变为全体学生在兴致盎然的状态下踊跃参与的开放式动态教学。
2 积极组织实验探索,引领学生学习情感
物理是一门以实验为基础的自然科学,实验既能培养学生动手能力和发现精神,更能够引领学生的学习情感。新课程标准指出:高中物理课程应通过物理实验培养学生根据实验目的和条件设计实验方案、选择实验方法、分析处理实验数据的能力,使学生认识猜想与假设的重要性,明确发现问题、提出问题和解决问题的深远意义。根据新课程的要求,教师在电磁学教学中要精心筛选有代表性的符合学生实际水平的验证性实验,通过对实验器材、条件和要求的重新规划,合理将其转化为探究性实验,组织学生自主设计实验方案、观察实验现象、分析实验数据、判断实验结论,充分挖掘实验的探究功能,让学生在实验中形成科学态度和乐于探究、善于发现、勤于思考的积极情感。例如:“测定电源的电动势和内电阻”是恒定电流一章的一个验证性实验,教材给出了实验所用器材和标准的实验电路,如果仅仅让学生按部就班地完成实验,显然缺乏挑战性,既不利于学生实验能力和思维能力的培养,也难以开拓学生的学习情感。于是,我们将此实验转化成探究性实验,提供的器材包括:待测干电池(电动势约1.5V,内阻约1.0Ω),电流表G(满偏电流1.5mA,内阻10Ω),电流表A(量程0~0.60A,内阻约0.10Ω),滑动变阻器R1(0~20Ω,2A),滑动变阻器R2(0~100Ω,1A),定值电阻R3=990Ω、定值电阻R4=9990Ω,开关S和导线若干。要求学生以测量准确和操作方便为前提分组自主选择实验器材,设计实验电路测定干电池的电动势和内电阻。这样的实验,没有像教材那样提供现成的电压表,滑动变阻器和定值电阻也不是唯一的,需要学生彼此启发,集思广益,引发灵感,结合已经学过的电压表改装和电流表、电压表准确测量范围等知识,分析、设计并亲自动手实验,获得实验数据,并对不同的实验方案进行比较。由于没有条框限制,学生的主观能动性得以充分发挥,在探索和发现中潜移默化地奠定了遇到问题自觉动手动脑的思想基础。
3 引导自主合作探究,发展学生学习情感
新课程突出教学中的学生主体地位,让学生掌握与新课程理念相适应的以自主、合作、探究学习为标志的新型学习方式,是营造学生积极态度、畅快心情、活跃思维和促进学生学习情感发展的行为诠释。高中物理教师要明确自己在教学中的角色定位,弘扬“以学生为中心”的教育主体观,把“改变学习方式,提升学习水平”作为调控学生学习情感的切入点,潜心引导学生就物理教学问题展开小组合作、交流、探究活动,把学习主动权交给学生。用探究打破学生内心的“平静”,激起学生思维活动的“波澜”, 推动由“带着知识走进学生”向“带着学生走进知识”的教学模式转化。力争使学生在自主合作探究中形成快乐的学习心态,在能动的探索中发现物理基本规律、把握各种影响因素的联系。从而丰富学生认知体验,培养学生积极探究的情感素质。例如在学习了“复合场”知识后,我们出示习题(如右图所示,匀强电场E的方向竖直向下,匀强磁场B的方向垂直纸面向里,让三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P进入该区域中,M进入后能向左做匀速运动,N进入后能在竖直平面内做匀速圆周运动,P进入后能向右做匀速运动,不计空气阻力,分析三个油滴的质量关系。)引导学生自主探究其中蕴藏的各种物理量间的平衡关系,分析总结处理相关问题的思路和方法。明确的问题让学生学有目标,议有方向。通过激烈的讨论和彼此的交流,学生逐步发现了下面的等式关系:因为N能够在竖直平面内做匀速圆周运动,必有Eq=mg,可知三个油滴均带负电;由此推出对于M,有Eq+qBv=mg,对于P,有Eq-qBv=mg。从而得出mM>mN>mP的结论。这样的自主合作探究,不仅抽象概括出物理规律特点和性质,使“复合场”中等量关系的分析过程铭记于学生的脑海中,而且让学生在充分的讨论和争辩中不知不觉地学会了思考合理性,锻炼了学生思维的逻辑性与敏捷性,提高了学生学习物理的情感认同。
4 运用现代教育技术,愉悦学生学习情感
建构主义教学理论认为:人总是要借助直观的、动态的表象去理解和认识抽象的、静止的事物,这种认知方式与生俱来,且要伴随一生。对于正处于由形象思维向抽象思维过渡重要时期的高中生而言,其物理课程学习必须通过理解、感知、操作、思维等心理活动形成认知结构,这就使得借助直观形象成为发展抽象思维的便捷之路。由于高中物理电磁学的许多教学内容直观不足抽象有余,用传统的教学手段进行教学,学生的感性材料浅薄,学习起来难免觉得枯燥、不易理解。以网络多媒体为代表的现代教育技术的飞速发展与普及,给高中物理教学创设了一个广阔而灵动的平台。我们应该运用现代教育技术打破教学时空限制,使文字、声音、图片、动画等直观媒体信息交互传输,动静结合,虚实相生,声形并茂。让学生能眼见其形,耳闻其声,促使学生的认知以丰富的感性认识为基础,自然地进行深度思考。“楞次定律”是学生判断感应电流方向的基本理论指导,也是电磁学教学的重点、难点内容。学生往往因为对定律理解的不全面、不严谨,在解决实际问题中出现种种偏差。为此,我们在教学中以flash课件分步骤演示“产生感应电流磁场的变化感应电流的产生感应电流的磁场两个磁场的动态平衡关系”,在现代教育技术的辅助下展开教学。新颖、直观的视频教学资源将教学内容衍化得仿佛触手可及,使教学的诸要素及各个环节的相互联系形成相对的优化态势,学生的感性认识有本有源,内心既好奇又兴奋,兴趣和思维一下子被激活。在此基础上进行教学,学生身体内的每一个细胞都充满了愉悦的学习情感和主动的心理情绪,教师教得自如,学生学得轻松,在不知不觉中进入了知识的殿堂。
5 实施恰当激励评价,巩固学生学习情感