基于发展学生核心素养的“法拉第电磁感应定律”课堂教学设计.docVIP

基于发展学生核心素养的“法拉第电磁感应定律”课堂教学设计 　　摘 要：本文介绍了运用简易自制教具定量探究法拉第电磁感应定律的教学设计过程，改进了教材上的学生实验。同时，教学中以实验、问题、启发、应用、拓展为手段，以语言、图像、表格、代数为方式，让学生在动眼、动手、动口、动脑以及合作交流中，逐步发展了学生的核心素养。 　　关键词：核心素养；法拉第电磁感应定律；教学设计 　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）3-0032-4 　　国际社会为迎接21世纪的挑战，提出了“21世纪核心素养”的概念，并得到越来越多国家和学者的认可。核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力，它强调自主发展（学会学习，健康生活）、社会参与（责任担当，实践创新）和文化基础（人文底蕴，科学精神）3个方面的内容。 　　课堂是学生发展能力的主阵地，为了发展学生的核心素养，笔者上了一节市级教学公开课，现把这节课的教学过程和设计意图与同行分享，以期抛砖引玉。 　　1 教学过程 　　1.1 激趣引入 　　上课伊始，组织同学进行趣味比赛。要求两名同学分别操作两台手摇式发电机，比较谁的灯泡更亮，获胜者予以鼓励。 　　设计意图 前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“求知欲，好奇心――这是人的永恒的、不可改变的特性。哪里没有求知欲，哪里便没有学校。”有效的教学情境，可以激发学生强烈的求知欲望。让学生在亲手操作、亲历情景和亲身体验中点燃探究和学习的“火把”。 　　1.2 猜想与假设 　　采访刚才参加趣味游戏的同学，你认为发电机的电动势（感应电动势）大小可能与哪些因素有关？学生可能回答与磁场强度、转速、线圈大小、匝数以及导线的粗细等有关。 　　教师：下面3幅图均能产生感应电动势，上述因素是否是影响感应电动势大小的最本质的因素呢？ 　　学生：在图1、2和3中，由于不同时涉及转速或线圈大小，所以转速和线圈大小不是最本质因素。又因为感应电流产生的条件与磁通量的变化有关，结合发电机实验的感受，我认为可能与磁通量的变化、匝数和运动时间有关。 　　教师在学生回答的基础上总结，感应电动势E可能与磁通量的变化ΔΦ、匝数n和时间Δt有关。 　　设计意图 提倡开放性和主动性，引导学生分析现象，排除非本质因素，得到本质属性，训练学生的观察能力和信息收集、分析与处理能力，达成核心素养中自主发展（学会学习，健康生活）的部分目标。 　　1.3 设计与实验 　　教师：我们的猜想是否正确呢？下面我们运用控制变量法进行定量研究。 　　（一）原理分析 　　如图4所示，小车载着磁铁从上滑下到进入线圈ΔL的过程中，闭合回路的磁通量Φ增大、磁铁速度v增大，则闭合回路的感应电动势E增大，灵敏电流计偏角会不断变大。调节光电门到线圈的距离，当灵敏电流计偏角最大时，用数字计时器测此时小车通过光电门的时间间隔Δt。改变线圈的匝数或磁铁的条数，就改变了闭合回路的匝数n或磁通量的变化ΔΦ；改变小车下滑的距离L，就改变了时间Δt。这样，就可以比较感应电动势E与匝数n、磁通量的变化ΔΦ和时间Δt的关系了。 　　（二）实验步骤与数据处理 　　（1）保持磁通量ΔΦ、时间Δt不变，探究感应电动势E与匝数n的关系，如表1所示。 　　（2）保持Δt、匝数n不变，探究感应电动势E与磁通量ΔΦ的关系，如表2所示。 　　（3）保持磁通量ΔΦ、匝数n不变，探究感应电动势E与时间Δt的关系，如表3所示。 　　设计意图 让学生自己进行组内分工与相互合作，自己设计实验、动手实验、记录数据、描绘图像和得出结论，由实验表象向普适原理逐步过渡，主动构建知识，达到核心素养中的社会参与（责任承??，实践创新）的部分目标。 　　1.4 实验结论 　　教师：1831年，法拉第发现电磁感应现象，之后大量的科学家开始研究电磁感应现象，最早由纽曼、韦伯各自从理论上提出了感应电动势的计算公式，之后法拉第通过精确的实验验证了这一规律。人们为了纪念法拉第在电磁感应现象方面的突出贡献，就用他的名字命名了这一定律，即E= k ，k为比例系数。 　　在国际制单位中，因为1 V=1 Wb/s，故k=1，即单匝线圈产生的感应电动势 E= 。又因为n匝线圈相当于n个电源串联，所以n匝线圈的感应电动势E=n 。 　　设计意图 适时渗透情感、物理文化、思想和方法教育，避免生硬说教，同时关注学生成长，达成核心素养中的文化基础（人文底蕴、科学基础）的部分目标。 　　1.5 延伸推导 　　教师：能否利用法拉第电磁感应定律推导“导线切割磁感线时产生的感应电动势”呢？请完成下列两种情况的推导。 　　学生：（1）垂直切割时，如图8所示，导体由ab匀速移动到a1b1，Δt时间内轨道