素养导向下教学难点的简化——以“机械能守恒定律”与“变压器”教学片段为例 论文.docx

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1、素养导向下教学难点的简化以“机械能守恒定律”与“变压器”教学片段为例摘要：基于高中物理学科的核心素养，教师的教学方法和策略对于引导学生物理 观念的形成、科学探究能力的提升等方面扮演着重要的角色。本文以机械能守恒定 律和变压器两节当中的两个教学片段为例，简化了教学中难点，让学生经历实验 过程，提升思维水平，落实核心素养。关键词：核心素养；教学难点；教学方法；简化难点；实验教学引言：本文主要讨论物理教学过程的两个难点教学案例，旨在突破传统的教学流 程的束缚，化难为易，培养学生的学科素养。本文主要运用了化具体为抽象的教学 策略和实验探究的教学方法帮助学生融会贯通，这些教学经验多来源课堂教学过程 中的

2、准备、讨论、反思，在教学中也取得积极的反馈作用，充分地调动了学生的主 观能动性。在研究中细心地可以发现有效的教学方法可以贯穿整个高中物理教学过 程，通过对案例的分析研究可有效的促进教师在教育教学过程中的反思，改进教学 方式，提升核心素养。一、教学片段一：机械能守恒定律的条件1传统教学，理性分析在以往的教学过程中，教师一般结合教材中物体沿光滑曲面滑下的定量推导， 从理论上得出机械能守恒定律的条件是：只有重力做功。然后教师从现实中举例， 比如钢球的自由下落，单摆每次可以回到原来的高度等，从生活经验中进一步引导 学生得出机械能守恒定律的条件是只有重力做功。以上分别从理论和实际帮助学生掌握机械能守恒的

3、条件，但是基于为什么只有 重力做功时机械能守恒这一疑问，给出的解释是当只有重力做功时，只涉及动能和 势能的相互转化，笔者认为这里抽象思维能力差的学生并不能很好的理。解，在物理观念素养中，保证物理概念和规律的内化，形成学科的思想而这里 的物理学思想笔者认为之一是对守恒观念的理解，在之后学习中具有重要的作用， 所以教学需要在此基础上改进优化。2设计教学，助悟守恒（1）设计思路如果可以将机械能这一抽象概念量化和可视化，那么学生的认识也会由繁到简, 由难到易。不妨将生活的具体物体的量来代替机械能的多少，然后在动、势能转化 过程中容易控制，给人以直观的经验。（2）教学流程教师准备三个足够大（带有体积刻度

4、）的烧杯均盛IOoml的相同有色液体。问题1：如果这里编号为1、2、3的液体体积分别代替动能、重力势能、弹性势 能的多少，那么机械能的多少又可以用什么来代替呢？生：三杯液体的体积总量，因为机械能等于动能和势能的总和。问题2：回忆一下，如果只有重力做正功，涉及的能量转化如何？结合刚才的假 设，各杯液体的体积有什么变化？生：重力势能转化为动能；相当于把2杯中的液体倒入一部分于1杯中。教师演示后问题3：这个过程你认为机械能守恒吗？为什么？生：守恒。因为2杯液体无论倒多少到1杯中，液体的总量一直是300ml,即机 械能守恒。问题4：如果系统中只有弹簧弹力做正功，同理结合所学，你认为机械能还是会 守恒吗

5、？生：会；因为只有弹簧弹力做正功，弹性势能转化为动能，相当于把3杯中的 液体倒入1杯，液体总量还是不变，即机械能守恒。问题5：如果重力和弹簧弹力同时做功呢？据以上分析思路，机械能守恒吗？生：守恒；相当于3杯水相互倒进倒出，总量是守恒的。问题6：如果存在摩擦力做功，机械能守恒吗？此时如何用上述方法分析？生：不守恒。这里机械能转化为内能，相当于把3杯液体倒出一部分到外面液 体总量变了故不守恒。引导学生小结机械能守恒的条件，体会守恒的物理学思想。3设计意图，聚焦素养(1)这样的设计将抽象问题具体化的方法，比如磁感线的模拟、电源类比抽水 机、电流比作水流等，有效地简化了教学上的难点，提升了学生对概念规

6、律的理解, 培养了学生的科学思维，凝炼了物理学科的核心素养。(2)从物理观念的素养看，该设计不仅让学生能解决为什么只有重力做功时 机械能守恒这一问题，还拓展了只有弹簧弹力做功或重力和弹簧弹力同时做功时机 械能的守恒，通俗易懂，观念深入人心，学生在课堂上就能弄清守恒思想的本质。(3)从科学思维的素养看，学生可以以本例为参考，从抽象的能到具体的液体 的比较分类，对机械能守恒条件从只有重力做功的层层逻辑推理，小结机械能守恒 的条件综合、概括等培养了学生解决物理问题的能力和发散性思维，引导了学生善 于监控解决问题的过程，对难以用常规方法解决的问题另辟蹊径，寻找最简洁的解 题方法和途径二、教学片段二：变

7、压器电压和匝数的关系1传统教学，理性分析在学习至旷变压器一节中的探究线圈两端的变压器电压与匝数的关系实验时，教师会先介绍完变压器的构造、作用、原理等，然后根据控制变量法 设计探究U, n, n和U的关系，基本思路如下。笔者认为这种实验设计可以得出U, n, n和U的定性关系，但对于的这种定量 关系的得出具有偶然性，不符合学生的逻辑思路，数据处理的误差较大，不具备说 服力。笔者认为在此基础上，先结合电磁感应推导出理论关系，再设计一个实验进 行验证这种关系，不仅衔接了学生探究实验的思路，而且加强了实验教学的逻辑性, 使教学思路清晰明确。2巧设实验，逻辑验证(1)实验目的验证变压器的变压规律Ul=l

8、U2n2(2)设计思路如果成立，那么U=IA也成立。如果在不改变原、副线圈匝数条件下，得出几组 U, U的值，并以以U为横轴，U为纵轴，它们的图像将是一条直线，而且斜率应该 等于。(3)实验器材教学简易变压器1个、导线若干、交流学生电源1个、数字式多用电表2个、 计算机等，如下图2所示(4)实验过程学生根据前面教师演示，两人一组连接好电路。一位同学负责调节学生电源的 输入电压，并将多用电表调至交流电压档，读出连接在电源两端的输入电压U；同时 另一位同学负责读出连接在副线圈此时相应的输出电压U,记录在上页表2中。若 保持200(匝)，n=400 (匝)不变进行实验验证，指导学生实验操作。(5)数

9、据处理在学生的合作下完成实验，个别学生数据及处理结果如图4所示。教师选取学 生代表在多媒体大屏excel表格中输入数据，教师拟合结果如图5所示。(6)得出结论在误差范围内，变压器的原副线圈的电压比等于匝数比。(7)评估反思造成上述细小误差的原因是什么呢？引导学生大胆猜想，为后面理想变压器的条 件的学习做好铺垫。设计意图，聚焦素养(1)本实验探究的设计提升了理论推导的说服力，进一步凸显了物理学科的课 程性质，即物理学基于观察和实验。建构物理模型，应用数学等工具，通过科学推 理和论证，形成系统的研究方法和理论体系在实验探究过程中，简单直观地了解了 原副线圈的电压的测量方法，引发了学生对于误差原因的

10、思考，加强了实验中对数 据的处理等能力，让学生对于电压关系的理解更容易接受，比以往的教学设计更具有 科学性，逻辑性。(2)从科学探究的素养来看，在这个实验过程中，引导学生根据理论推出的定 量关系，提出实验验证推导结果的猜想和假设，针对问题找出证据，并对探究过程 进行交流、评估、反思，不但提升了学生对实验结果的认识，更重要的是培养了学 生基于问题进行科学探究的能力，这是一种综合的、重要的科学素养。(3)从科学态度和责任来看，在同学们实验过程中交流与合作，保持了对自然 现象的探究热情，激发了学生对于实验结果的好奇心，理解了变压器变压规律的科 学本质。而这里，学生也不在迷信权威，善于从不同角度思考问

11、题，端正了严谨求 实、合作分享的科学态度。三结束语在高中物理的教学过程中，还有很多好的教学方法值得我们去发现和探索。调查发现，教师对教材的处理能力在很大程度上影响了教学过程中教师对学生 物理核心素养的培养。作为教师要不断加强对教材的研究，对学生的了解，对学术 期刊的学习。在核心素养的导向下，敢于创新，敢于尝试，力求攻克教学难点，提 升教学质量，引导学生学有所思，学有所得！参考文献杨清源：改进教学方式提升核心素养J.中国物理，2020, 7（4）： 46-48.人民教育出版社，课程教材研究所，物理教材开发研究中心.普通高中物理课程标准实验 教科书物理（必修2） M.北京：人民教育出版社2017版，第91页廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017版）解读M.北京：人民教育出版社2018版，第 54页廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017版）解读M.北京：人民教育出版社2018版，第 57页人民教育出版社，课程教材研究所，物理教材开发研究中心.普通高中物理课程标准实验 教科书物理（必修2） M.北京：人民教育出版社2017版，第39页中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订XM.北京：人民教 育出版社2017版2020年修订，第1页李俊鹏，王旭，魏洁：高中物理教师教材处理能力现状分析J.中国物理，2021, 11（6）： 6-