基于问题链的高中物理深度学习的实践研究 论文

基于问题链的高中物理深度学习的实践研究—以《磁感应强度》为例

—摘要：本文以磁感应强度为例，论述了问题链为背景，如何实施有效的高中物理深度学

习，以问题为引领，设置系列问题链，对核心问题进行拆解，帮助学生形成物理思维，发展学生核心素养。

关键词：问题链高中物理深度学习

磁感应强度伟大的教育家陶行知先生说过：“创造始于问题，有了问题才会思考，有了思考，

才有解决问题的方法，才有找到独立思路的可能”，对于老师来说一个好的问题就如同帮助同学们撬开通向成功的大门，所以围绕我们的课堂教学目标，我们要设计一系列好

的问题，也就是问题链，这些问题就如同是登高的楼梯，一步步的帮助同学达成教学目标。

磁感应强度是高中物理一个重要的物理概念，学生在初中已经学习了描述磁场的一些相关知识，知道不同的磁体的磁场有强弱且一般不同，这为本节课的学习奠定了基础，

有利于本节课的学习。学生通过之前的学习已经具备对知识的归纳能力，并且具有强烈的好奇心和求知欲，喜欢自己动功手操作，能够独立解决一些物理问题。所以在此基础

之上我们设置问题链，通过对比、实验（分组）、建模递进式的实现教学目标。任务二

任务三任务一

任务四定性探究通电导定量探究通电导

构建电流元模型线受力与哪些因线受力与哪些因智慧学习

结00束0

提出课题定性探究，构建模型

定量分析，提炼规律归纳总结，学以致用12

教学流程如图一、情境激趣，导入新课

展示：大U形磁铁和小U磁铁。问题1：哪个磁铁可以吸引更多的大头针？

问题2：为什么可以吸引更多的大头针，原因是什么呢？学生思考，邀请学生上台操作展示,引出课题。

设计意图:用简单情境激发学生的好奇心。二、定性探究，构建模型

任务一：构建电流元模型问题1:为了描述电场的强弱，我们在电场中放入一个检验电荷，利用比值法探究出

电场强度。同样地，通过类比，能否找到磁场强弱的描述方法呢?磁场对放入其中的(磁极、电流等)有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。

问题2：同学们思考一下，怎样的试探磁体比较合适？学生思考，可能回答的答案是小磁针。

问题3：探究是否可用小磁针来研究磁场的强弱？学生交流讨论，利用类比法可知，试探电荷只是单个的正电荷或负电荷，而小

磁针有两个极，不可能同时测两个极的受力，更不可能单独测量Ｎ极受到的磁场力。设计意图:培养学生采用类比法进行问题思考，激发学生证据意识，培养学生分析

问题的能力。问题4:磁场除了对磁铁(小磁针)会有磁场力的作用，还对什么有磁场力的作用?

22

交流讨论，得出磁场通电导体也会有力的作用问题5：如果我们借助试探电流，再次类比电场，如果要测量磁场中不同位置磁感

应强度的大小，这个试探电流有什么特征?类比于试探电荷的特点，由学生讨论得出：试探电流也应有“小”的特征。

提炼概念：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元

设计意图：提炼“电流元”这个概念，必须从学生的认知基础出发，注重类比和概念的逻辑性，用点电荷来类比，实现概念间的有效连接。为了定义磁感应强度的大

小,从研究小磁针的N极受到磁场力的大小测量的便利性，到通电导线(电流元)受到磁场力能否用来定义磁感应强度的实验探究，再到后续定量探究通电导线受到磁

场力的表达式，这个逐步生成概念的过程需要一定的教学时间，但这符合学生的认知规律更接近学生的思维最近发展区。

任务二：定性探究通电导线受力与哪些因素有关？问题1：线圈受力大小如何知道？

问题2：摆起角度与那些因素有关？学生活动：分组讨论交流，得出结论：导线的长度（有效长度Ｌ），电流大小、磁场

强弱。问题3：可能的因素还有很多。我们研究的是最有可能的因素：导线的长度（有效

长度Ｌ）、电流的大小、磁场的强弱。其实还有导体棒在磁场中的放置方向。设计意图：通过自己动手实验和观察，学生感受到磁场和通电导线之间存在力的作

用，唤醒了学生的已有经验。从活动和交流中发现线圈摆起角度和受力大小的关系，为探究通电导线受力具体大小的实验埋下伏笔。

三、定量分析，提炼规律任务三：定量探究通电导线受力与哪些因素有关？

32

问题1：导线与磁感线夹角多少度效果明显?回顾：初中物理电动机中线圈与磁感线成90度

统一角度：研究90度时情况问题2：U型磁体开口水平朝向，受力如何测量？

学生讨论，由于U型磁体开口水平朝向，受力为水平方向，不容易进行测量，可将U型磁体开口朝上，这样受力方向就沿竖直方向了。

问题3：影响线圈受力大小的因素有很多，具体在实验中应该如何设计实验方案？利用控制变量法，定量探究电流强度、导线长度与导线所受安培力大小的关系。依

据实验原理设计如下的实验装置图。探究一：探究线圈受力大小与导线长度的关系

1234L/m

F/N探究二：探究线圈受力大小与电流的关系

42

1234I/A

F/N磁场力

F既与电流

I成正比，也与有效长度Ｌ成正比，那么磁场力Ｆ与IＬ的乘积

成正比，写成表达式即为

F∝IＬ,故

B=F/IL

即为图像

F-IL

的斜率。学生交流讨论，教师小结：反映了磁场的强弱，也就是磁感应强度。系数Ｂ与Ｆ、Ｌ、I

无关，由磁场本身决定，是磁场的属性，表征磁场的强弱.设计意图:在整个定量实验过程中引导学生发现问题、设计方案、获取证据、分析

论证，最终得到“磁感应强度”物理学规定：小磁针静止时Ｎ极所指的方向为该点的磁场方向，也是磁感应强度的

方向。磁感应强度的单位是特斯拉。磁感应强度是矢量，方向是小磁针静止时N极所指的方向。介绍磁感应强度的单位。

教师介绍：介绍磁感应强度传感器，我们在课后可以利用磁感应强度传感器来直接测量磁体磁性的强弱。我们可以分别对大小u型磁铁进行实验，看看是否吸引

回形针多的磁铁磁感应强度更大，我们也可以进一步看看U型磁铁各部分的磁感应强度的关系。

设计意图：回应课前情境，首尾呼应，同时依据“以终为始，应用前置”的理念，为后面学习匀强磁场和磁通量埋下伏笔，。

四、归纳总结，学以致用任务四：智慧学习，检验成效

设置学习巩固练习，学生利用智慧课堂进行作答。设计意图：智慧课堂平台的提问和录制功能：教师讲评相关习题的背后物理本质，

提升学生对新物理量的实际应用能力，并录制微课，即时推送，可供学生课下反复52

观看学习，实现个性化教学。问题链的设计要以课程目标为依据，问题设置要紧扣学生学情，问题要富有启

发性，容易激发学生的系列思考。本节课通过精心设置的问题可以更好帮助学生实施有效的思考，更好的帮助学生在学习中的思维得到进阶，所以设置合理且精巧的

问题链不仅能够提升课堂效能，也能让学生在科学探究中达到深度学习的目的。参考文献：

中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准（2017