基于“531”教学模式的高中物理教学设计——以“磁场对运动电荷的作用力”为例

基于“531”教学模式的高中物理教学设计——以“磁场对运动电荷的作用力”为例

程庆男

贵州师范大学 550025

摘要：“531”教学模式是一种可以提高课堂效率的教学模式，其中5指的是五分钟课前回顾，3指的是30分钟的课堂师生互动，1指的是10分钟的课堂反馈。本文是基于“531”教学模式对高中物理内容“磁场对运动电荷的作用力”进行教学设计,教师主导学生主体，通过引导学生发现问题并探究问题最终解决问题，在这个过程中有效地提升学生的物理核心素养，同时具备借鉴意义。

关键词：“531”教学模式；高中物理；教学设计

“531”教学模式是以学生的课前自学为基础，教师课堂点拨，及时反馈为过程，学生的自主探究，互助学习贯穿始终的一种教学模式。该模式是环绕学习目标，设计“课前回顾”“师生互动”和“课堂反馈”三个学习任务，以教师为主导学生为主体，通过互动的方式完成教学任务。“531”教学模式是基于我国特殊的学情演绎而来的，不能简单地理解成仅仅是时间上的“5分钟＋30分钟+10分钟”，这三个环节是相互依存的关系。接下来以教学设计的形式呈现：

1教材内容分析

本节内容选自人教版选择性必修二第一章第二节，通过演示实验介绍了洛伦兹力的方向以及左手定则，通过安培力推导出洛伦兹力的表达式，最终展示了洛伦兹力的应用，既是上节安培力内容的延续，又为下一节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的学习打下基础，而且在以后的综合问题中经常会涉及到洛伦兹力与电场力的综合。近几年的高考中都是以大题的形式出现，可见其重要性。

2 学情分析

对安培力知识有一定掌握，同时具备迁移类比的能力，抽象能力还需要增强，学生对宏观与微观联系的理解比较困难，学生逻辑思维能力和空间想象能力相对较差。

3 教学目标

3.1物理观念：知道什么是洛伦兹力，会利用左手定则判断洛伦   兹力的方向

3.2科学思维：探究洛伦兹力的推导过程

3.3科学探究：经历理论推导洛伦兹力大小的过程，启发学生主动思考，培养学生的逻辑能力和探究能力。

3.4科学态度与责任：引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。

4 教学重难点

重点：探究得出洛伦兹力的方向和大小的过程

难点：洛伦兹力方向、大小的得出

5教学过程

5.1 课前学习任务（5分钟的任务回顾）

5.1.1交流课前的学习任务：查阅我国新型航母“福建舰”搭载的电磁弹射的原理。

原理：电磁弹射是利用安培力的原理，将战斗机加速起飞。其基本原理是通过线圈产生强磁场，并将磁场作用于滑台上的舰载飞机。当飞机停在滑台上时，通过调节电流和磁场强度，产生一个强大的磁力将飞机迅速加速至起飞速度。

设计意图：让学生查阅信息，培养学生的信息收集能力，了解我国航母发展进程，培养爱国情怀，能够树立远大的目标，交流学生查阅的成果有利于激发学生的好奇心和兴趣，调动学生学习的内驱力，引发学生的思考，从生活走向物理。

5.1.2制作简易模型来展示

展示：将通电线圈放置在光滑轨道下面，轨道上放置一根通电导体，这时候就能看到通电导体沿着导轨方向运动。（通电线圈也可以用条形磁铁替代）

设计意图：学生通过制作动手制作简易模型展示原理，一方面能提升学生的动手实践能力，另一方面加深对物理原理的学习，对上节安培力内容起到复习作用，为这节新课学习奠定基础。

5.1.3问题引出

学生展示完模型，教师对其进行针对性地点评，通电导体在磁场中受到力的作用，导体内存在电流，也就是电子的定向移动，那么带电粒子在磁场中的受力情况又是如何？与通电导体的受力情况有何关系？

5.2 课中学习任务（30分钟的师生互动）

学习任务

5.2.1洛仑兹力的方向

（1）实验观察

通过演示实验，观察实验现象：阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转

问题1电子做的是什么运动？

问题2根据曲线运动的特点，带电粒子的受力情况是怎样的？

设计意图：通过演示实验，让学生对粒子的运动状态有个初步了解，结合之前所学的物理知识来分析，为认识洛伦兹力做铺垫，能够提升学生的的迁移能力，通过师生交流培养学生的科学思维。

（2）给出定义

定义：磁场对运动电荷的作用力

（3）左手定则判断方向

洛仑兹力的方向可以用左手定则判定，伸开左手，让拇指与其任四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中受到的洛仑兹力的方向

（4）讨论性质

问题3洛伦兹力是否会改变粒子的速度方向和大小？

问题4洛伦兹力是否对粒子做功？

设计意图：教师引导学生进行小组讨论，增强学生的合作交流能力，加深对洛伦兹力的认识。

5.2.2洛仑兹力的大小

建立洛伦兹力大小的师生互动问题串

问题1通电导线存在电流说明什么？

问题2对磁场中的通电导线和内部的带电粒子进行受力分析，发现了什么？

问题3导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为。在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向也与磁场方向垂直。既然安培力是洛仑兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛仑兹力表达式呢？

导线中的电流   

所受到的安培力 

运动电荷的总数 

单个运动电荷所受到的作用力 即

设计意图：通过问题串，学生通过交流，让学生理解安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，教师给出一定引导，让学生进行公式推导，通过推导循序渐进地对洛伦兹力有个定量认识，提升学生的推导能力。

5.3 课堂归纳总结（10分钟的课堂反馈）

（1）课堂知识总结

让学生制作知识导图，总结这节课学了什么知识？是如何得到所学的内容？如何运用知识？能起到复习作用，在学生脑海里形成知识网络，提升学生自主归纳能力。

（2）习题反馈

设置习题当堂检测能够诊断本节课的学习情况，是否达成教学目标，为后续的课后作业布置提供参考。

6结论

本节课是基于“531”教学模式的教学，能够提升学生主体地位，提高学生自主学习的能力，调动学生学习兴趣，在交流中进步。“531”教学模式实用性强，易操作，逻辑结构清晰明了等特点，能够帮助学生构建所学的内容，是完成教学任务的利器。

参考文献

[1]杨国武.实施“531”课堂,促进“双减”开花[J].教学管理与教育研究,2023,8(11):65-67.

[2]底利娟.“531”教学模式在VI设计课程教学的应用实践[J].广西教育,2023,(08):92-95.

[3]孔娟.探究以学生为主体的高中数学课堂“531”教学模式[J].数理化解题研究,2021,(15):23-24.