高中物理《磁场》单元教学设计(2019年7月).pptx

高中物理《磁场》单元教学设计(2019年7月).pptx

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单元教学设计-以磁场为例,单元教学设计理念与思路,单元教学设计的框架,2,3,教学目标,学习过程设计教学策略设计,1教学内容分析,学情分析,6,7,主要教学活动设计学习评价设计,8教学反思,单元教学目标,学习过程设计,教学内容分析,教学策略设计,学情分析,单元教学设计框架中各部分的关系,基于教学内容和学情设计单元教学目标单元教学目标是其它环节的设计的依据,主要教学活动设计学习评价设计教学反思,课标要求通过对磁场相关知识的学习，让学生了解磁场的物质性，培养学生的物质观念。

通过认识安培力和洛伦兹力，建构电流的微观模型,分析安培力与洛伦兹力的关系。

分析带电粒子在匀强磁场中运动规律，分析安培力做功与能量转化的关系，培养学生运动与相互作用观念和能量观念。

通过建立磁感线模型，体会物理模型在研究实际问题中的重要作用，通过磁感应强度概念的建立，进一步理解比值定义物理量的方法。

1教学内容分析,以磁场单元为例教学内容分析：

（一）课程标准要求及解读：

课标要求：

参考样例：

对课标要求的理解：

从发展学生核心素养的视角解读,分析的内容,课标要求及解读教材分析,2.对课标要求的理解：

课标要求通过实验认识磁场；通过实验探究安培力和洛伦兹力的大小和方向的规律；通过实验研究带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，体现重视探究过程，重视引导学生对实验现象进行分析与归纳，概括实验结果的本质特征，提升学生对实验结果进行定性和定量分析的能力。

课标要求通过观察磁电式电表的内部结构，了解磁电式电表的工作原理。

通过观察阴极射线在磁场中的偏转现象，了解带电粒子在磁场中偏转的原因。

观察洛伦兹力演示仪的结构，定性讨论电子束偏转的原理。

了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。

体现重视物理实验的研究方法、重视知识与生产生活的紧密联系，让学生了解科学知识在人类发展史上的重要地位和作用，提升科学态度与社会责任。

从发展学生核心素养的视角解读课标,

（二）教材分析：

1.整合单元知识，梳理出以大概念为核心的知识结构图,分析的内容,教材分析：

梳理知识结构图解读结构图,静止与运动,定性与定量比值定义法稳定与变化属性与表征,宏观与微观,表象与本质,轨迹与属性,以磁场为核心的知识结构图：

显性知识解读：

单元知识的产生和发展：

本单元是在学习电场知识之后进一步学习磁场的相关知识。

，在学习电场、点电荷、电场线、电场强度、电场力等概念的基础上进一步学习磁场、电流元、磁感线、磁感应强度、以及安培力和洛伦兹力等概念，后续将进一步学习电磁感应、交流电、电磁场和电磁波等知识，这些主题均围绕相互作用与能量两个核心主题展开。

对知识之间的联系和知识体系分析：

静止的电荷产生电场，运动的电荷产生磁场。

从奥斯特实验开始的科学发展的历史,揭示了电和磁有着密不可分的联系，本框架梳理了中学物理电磁学部分：

电场、电路、磁场、电磁感应、以及电磁波这些相关主题之间的逻辑关系。

从显性知识层面解读,单元知识的产生和发展对知识之间的联系和知识体系结构分析,从隐性知识层面解读,单元认知主线,

（1）本单元认知主线梳理：

以类比电场的研究思路展开：

磁现象（磁效应）、磁场性质的定量和定性描述、磁场性质（对电流和运动电荷的作用）、安培力和洛伦兹力的应用。

类比电场、点电荷、电场线、电场强度、电场力,建立磁场、电流元、磁感线、磁感强度、洛伦兹力和安培力的概念，逐步形成对“场”物质的认识方式，让学生体会认识世界的“大思路”,隐性知识解读：

2.本单元的认知主线和思想方法,从隐性知识层面解读,蕴含的物理思想方法

（2）本单元蕴含的物理思想方法：

用类比的方法建立磁感线模型，利用“电流元”模型和比值定义法定义磁感应强度，对磁场从定性与定量两个角度进行描述。

从宏观和微观两个视角解释磁场产生、对安培力与洛伦兹力的关系进行推导，帮助学生建构宏观与微观的本质联系，是对“场”物质认识方式上的一次飞跃，同时也进一步建构电磁场知识体系和方法体系的联系，为进一步学习和理解电磁感应以及电磁波的知识奠定了基础。

2.本单元的认知主线和思想方法,3.跨学科概念及教育价值分析：

（1）对“磁通量”概念，可拓展至跨学科概念“通量”。

“磁感线”定性描述某点磁场的强弱和方向，把“磁感线”对场的描述从点拓展到面，建立了“磁通量”概念，进而发展至跨学科概念“通量”；在建立安培力与洛仑兹力关系时，再次重现了电流微观解释中“圆柱状流体”模型，再次把“通量”概念从固体拓展到流体，视角从“面”延展至“体”，不仅帮助学生再次建构流体微观模型，建立“宏观”与“微观”的联系，更能体会从“点”到“面”到“体”不同视角认识和描述事物属性的大思路。

从隐性知识层面解读,跨学科概念,从隐性知识层面解读,教育价值分析,本单元通过实验认识磁场，探究安培力、洛伦兹力的大小和方向，用比值定义磁感应强度概念、约定磁场的方向，有助于培养学生通过观察实验现象，分析本质规律的思维习惯；帮助学生理解“场”物质认识方式，发展“物质观念”“能量观念”“运动与相互作用”观念，提升学生实验探究和分析、推理及论证能力。

通过了解奥斯特实验、STS的重要素材“指南针与郑和下西洋”和安培力与洛伦兹力在现代科技中的应用等，了解人类认识世界过程中的艰辛与执着，理解科学知识在人类发展史上的重要地位和作用，培养科学态度与社会责任并激发学生对科,学本质的探寻欲望。

发展物理观念,科学态度与社会责任,3.跨学科概念及教育价值分析：

发展相互作用观念培养科学思维，发展能力,磁场单元显性知识和隐性知识的分析路径：

磁场,向后延展（未来建构的）：

通量概念、场的物质性、电磁场、电磁波,向中延展（本单元的）：

比值定义、宏观与微观、流体模型、定性与定量,向前延展（原有的）：

磁现象、电场、类比、理想化模型,学情分析,2,方法,学情分析的要素：

学情分析结合教学内容,学情分析：

（一）认知基础（学习起点）：

物理观念层面：

学生在初中已经了解一些磁现象，对磁场有了初步的认识，能用磁感线粗略描述磁场。

经过电场知识的学习，学生对“场”的概念和“电场”是电荷相互作用的媒介有了初步认识。

科学思维层面：

经历质点模型、点电荷模型、检验电荷模型等物理模型的建构过程，学生已经具备一定选用恰当的模型解决问题的经验，能将简单的实际问题转化为物理模型、并用来分析常见的物理问题，获得解释和结论。

科学探究层面：

能通过物理现象提出要探究的物理问题，做出初步的猜想；能设计简单的方案验证自己的猜想，能通过分析数据形成正确结论,能通过交流，用语言和图表陈述实验过程，表达观点和结论。

认知基础,在知识、经验、方法层面上的学习起点,以磁场单元为例,

（二）学科前概念（有利概念和错误概念）：

学科前概念,对显性知识和隐性知识的有利概念或错误概念,显性知识不利因素,对于“磁相互作用”学生有比较丰富的生活经验，但与磁场的科学概念建立尚存在相当大的差距；由于电场与磁场存在相似性，也会造成一部分同学对磁场与电场相混淆，例如磁感线与电场线的性质混淆，磁感应强度与电场强度的性质、磁场力方向与电场力方向混淆；对于“通量”学生头脑中有一定的生活经验，因此会有各种各样的模糊认识，但“通量”大小与选取的面积无关的性质，正向与反向的磁感线条数之差等于磁通量等都是较难理解的,学生头脑中缺乏这类模型，因此建构“磁通量”比较困难。

隐性知识不利因素,显性知识有利因素,认知关键点,认知发展过程中的思维障碍点及原因,能力基础导致思维障碍（三）认知关键点（思维障碍）：

对大部分学生来说，“场”是一个十分抽象的概念。

场看不到，摸不着，因此学生感受不到场的存在，在理解“场是一种物质”时，学生会存在一定困难。

在应用左手定则判断安培力（洛伦兹力）的方向时，安培力的方向与磁场的方向、电流的方向三者不但不在一条直线上，而且不在一个平面内，由于学生缺乏三维空间想象的能力，会影响到对左手定则的理解和应用。

磁感应强度的大小和方向：

不理解电流元；不理解为什么定义磁感应强度的大小和方向,不都用磁极或电流元统一起来；磁感应强度为什么不叫磁场强度。

学生对比值定义物理量未能上升到“是描述事物本质属性的物理量”的高度。

对于比值定义物理量的重要意义，应在每次应用时循序渐进地逐步深化和理解。

认知方式导致思维障碍,3教学目标,设计原则,目标要概括性强、可分解目标统领各环节目标明确可检测,单元教学目标设计,1.联系生产生活实际认识磁场，通过实验、类比等研究方法，建构磁场、磁感线概念，能用磁感线模型分析磁场中的简单问题，会利用比值定义磁感应强度概念，能从定性与定量，宏观与微观两个角度对磁场性质进行描述，体会二者的区别与统一。

落实典型的方法和思路,概括性强、可分解,以磁场单元为例,会科学技术对社会发展的意义。

单元教学目标设计,设计原则,目标要概括性强、可分解目标统领各环节目标明确可检测,挖掘磁场概念的内涵，深化对磁场概念的理解,发展磁场概念与其它概念的关联,能通过实验探究影响安培力和洛伦兹力大小的因素，能利用公式计算安培力和洛伦兹力的大小，能应用左手定则判断安培力和洛伦兹力的方向。

能建构带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的模型，会利用力与运动的观念和能量的观念,分析洛伦兹力只改变粒子速度的方向而不改变其大小。

会分析洛伦兹力不做功的原因。

通过安培力和洛伦兹力的学习进一步认识场物质，体会“场”环境中的能量、运动与相互作用。

统领各环节能对带电粒子在匀强磁场中的圆周运动进行定性和定量分析，会计算粒子运动的轨道半径和运动周期。

能对重力、电场力、磁场力进行分析和比较，掌握三种力的大小和方向的特点，能区分三种力在做功方面的异同。

能从运动与相互作用和能量的角度处理带电体在复合场中的运动问题。

了解安培力和洛伦兹力在生产生活中的应用。

体,可检测,重点和难点：

磁感应强度概念安培力与洛伦兹力及其关系洛伦兹力在生活实际和科技发展中的应用重点分析：

磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是学生认识磁场，形成“场”的概念的基础，且概念的定义过程蕴含重要的物理思想方法比值定义法，所以是本单元的重点。

安培力和洛伦兹力是场物质与宏观导体、微观粒子的相互作用，是发展运动与相互作用观念的重要知识载体。

对培养学生逻辑思维能力和发展学生物质观念、运动与相互作用观念有重要的意义，所以该内容是本单元的重点。

带电粒子在匀强磁场中运动的实例，培养学生科学推理和逻辑思维能力，以及了解物理学知识在现代科学技术领域的应用都有着重要的意义，所以是本单元的重点内容。

难点分析：

磁场对于学生来说很抽象，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量，磁感强度的定义的过程，是本单元教学的一个难点。

建构物理模型，分析宏、微观之间的关联，对学生来说也是思维难点。

基于单元教学目标设计学习过程,构建概念的理解层级，促进深层理解,以学生为中心，关注学生的认知基础和路径,学习过程设计,4,设计原则,第一步,第二步,第三步,将单元的内容进行合并或拆分,按照知识、认知由浅到深的顺序设计学习过程的层级阶梯,对层级阶梯的设计意图进行说明，设计跨越层级的活动,实施路径,整合单元内容,举例,以磁场单元为例：

梳理出本单元内容之间的结构图，如下：

举例学习过程阶梯,以磁场单元为例

（一）本单元学习过程安排：

设计意图说明,每个层级上的内容设计该层级的意义设计跨越层级的活动,

（二）学习过程设计说明,磁场的产生：

从大量的磁现象出发，挖掘物质的微观实质，归纳总结出磁现象的电本质，将各种现象的起源统一。

磁场的描述：

通过定性和定量两种方式描述磁场，归纳出科学的描述“场”的一般方法。

磁场力和能的性质：

通过对安培力和洛伦兹力的关系从宏观与微观角度、能量与运动角度分析，深化对磁场物质性的理解，发展能量观念、运动与相互作用观念。

实际应用：

磁场与科技进步和社会发展的联系。

活动一：

问题：

请类比电场的描述，设计一至二种方法来描述磁场强弱和方向？

活动二：

应用对称的思想思考讨论：

磁场对电流、电荷是否也应有力的作用。

请设计