一堂物理“翻转”课教学设计及思考——以“电磁感应中的动力学和能量问题”教学为例

发表时间:2020/12/8   来源:《中国教师》2020年第24期   作者:曾伟
[导读] 翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生
        曾伟
        四川师范大学附属中学  成都  610066
        摘 要:翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生。翻转课堂模式是大教育运动的一部分,它与混合式学习、探究性学习、其他教学方法和工具在含义上有所重叠,都是为了让学习更加灵活、主动,让学生的参与度更强。翻转课堂强调以学定教,先学后教,强调学生的主体地位。翻转课堂能充分暴露学生的问题和激发学生的思维,高中阶段对特定的章节和内容采用翻转课堂模式将极大的提高课堂效益。
关键词:翻转课堂  核心素养  问题情景
一、教材及学情分析:本节课为电磁感应综合应用的第一个专题,电磁感应中的动力学和能量问题是        本章也是高考的重点和难点。学生通过前面的学习已经初步掌握了电磁感应中因动生电,因电而力的因果关系,知道了安培力对运动的影响和运动对安培力的影响,以及安培力做功对应着回路总的电能的变化。本节课需要学生通过自主学习、翻转课堂的模式,整合电磁感应中的力学知识,并提出自己的疑问、设计新的问题,然后师生共同解决。
二、核心素养教学目标:
        物理观念:强化运动观念、能量观念并能在电磁感应场景中加以运用
科学思维:培养学生模型构建的能力、从不同角度思考问题的批判性思维
科学探究:通过开放性情景的创立,利用已学知识自主提出问题,从而培养学生探究的能力
科学态度与责任:培养学生自主学习、主动学习、让学生学会自学,使学生终生受益。
三、教学重点难点:
安培力和导体运动之间的制约关系及特殊状态的分析
导体运动过程中的能量转化关系
四、教学流程
课前:
(一)自主学习、暴露问题
         电磁感应现象中产生感应电流,处于磁场中的导体将受到安培力的作用而运动,可以利用牛顿第二定律F合=ma来分析导体的运动情况,反之可以利用导体的运动情况来分析感应电流所受安培力情况。
如图: 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上,有一根导体棒ab,给导体棒一个初速度v0,回路总电阻为R,磁感应强度为B,导体棒质量为m,导体棒的长度为L。
(1)导体棒开始运动后,画出等效电路图,标出导体棒中的电流方向
(2)以导体棒为研究对象,从b至a的方向观察,画出装置平面图,并做受力分析
(3)导体棒速度为v0,则此时导体棒所受安培力大小表达式为?此后安培力是怎样变化的?
(4)导体棒速度如何变化?加速度呢?大致画出v-t图像
(5)导体棒运动过程中能量是如何转化的?
课中:
首先展示学生课前学习的成果,针对学生暴露的典型问题,先让学生进行讨论并评价,最后由老师进行总结。
        接下来提出本节课核心问题:“安培力”连接着电磁感应和力学知识,如何利用这个桥梁解决电磁感应中的动力学问题和能量问题?
(二)自主设计、合作解决
情景:水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上,导轨宽度L=1m,有一根导体棒ab,导体棒在恒力F=的作用下由静止开始运动,回路总电阻R=5Ω,磁感应强度B=2T,导体棒质量m=2kg。
问题设计:(可以再附加已知条件,提出新的问题)
(1)
(2)(
3)
教师总结:
 







2、功是能量转化的“搬运工”,能量的转化通过做功的过程来完成。
   安培力对导体(或线圈)做负功,将        能转化为         能;安培力对导体或(线圈)做正功将        能转化为        能。
3、能量守恒:电磁感应现象实质是能量守恒。
(三)自主测评、巩固提升
1、如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行光滑金属导轨,两导轨间的距离为L=1m,导轨平面与水平面的夹角是θ=300.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B=2T.在导轨的AC端连接一个阻值为R=4Ω的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m=4kg,从静止开始沿导轨下滑。 导轨和金属棒的电阻都不计. g=10m/s2
求:(1)导体棒运动过程中的最大速度?
   (2)导体棒ab的速度大小为10m/s时,导体棒的加速度为多大?
   (3)导体棒由静止到最大速度的过程中,电阻R产生的总的热量为200J,则这一过程中导体棒沿斜面下滑的位移为多大?
五、对本节翻转课堂的思考
(一)翻转课堂的课前学习是有指导、有目的、有任务和问题驱动的自主学习
翻转课堂产生效果的重要基础就是课前的自主学习,而这种课前自主学习绝不同于传统意义上的课前预习。因为传统的课前预习只是部分习惯好的优生会很认真的去做,而传统的课堂事实上也基本没有考虑是否预习,预习并非是课堂真正的组成部分。
        而翻转课堂中,课前的自主学习环节是极其重要的且必不可少的,因为高效的翻转,教师绝不应在课堂上重新讲授课前自主学习资料中的内容。教师不在课上重复讲授课前本该学生课前自主学习的内容,并不担心学生学习是否能跟上课堂的学习,反之,学生会更加重视课前的自主学习,真正的去研究问题、形成问题,搞懂自己力所能及的问题,因为如果不这样,就无法真正的高效的参与课堂。学生一旦形成了翻转学习的习惯,那么翻转的效果也就可期了。
        翻转课堂的课前自主学习必须是深度的学习,必须形成自己学习过程中的问题,
(二)翻转课堂的课中学习是以学生为主体的知识内化过程
目前的传统课堂,还是以教师教授为主,而在翻转课堂中,教师是万万不能讲授新知的,因为一旦教师占用课上时间讲授本该课前自学的内容,打乱课上安排不说,更重要的是,学生对教师的讲授形成依赖,必定会使其课前自主学习的深度受到影响,翻转也就无从谈起了。
        翻转课堂强调深度的思维体验,而不是简单的课堂热闹。翻转课堂需要老师真正的将时间交给学生,但同时又要对课堂进行精心的组织和引导以及调控;翻转课堂对老师的主导作用一点没有削弱,而是增强,要求的层次更高!
三.翻转课堂的课后升华也是至关重要的
课后的总结与反思也应是翻转课堂重要的一部分。这是因为师生在有限的课堂时间内很难做出综合评价,有必要在课后进行系统的反思和总结,并进一步构建自己的知识体系。
        课后的升华不同于传统教学的课后复习。课后的升华也应该是有指导性的有载体的。课后的升华也绝不是简单的重复训练、机械记忆,应该通过老师精心设计的自主训练达到对知识掌握的三个层次:是什么?为什么?怎么用?。翻转课堂的课前自主学习,课中的深度体验参与解决问题,课后的自主巩固内化三部分是有机的、不可分割的整体。
(三)翻转课堂并非是无条件的、普适性的课堂。应该针对学生的学情、学习内容的差异,进行选择性的翻转;或者针对某一节课的内容进行部分翻转;总之不论什么样的课堂他的终极目的是一致的:让学生成为学习的主题,解决学生学习中的问题,调动学生学习的热情,点燃学生求知的欲望!
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