“电磁学”-专题分析及“电磁学”教学与信息技术融合

专题三、“电磁学”专题分析及“电磁学”教学与信息技术融合高中物理【本专题学习目标】1.构建高中物理“电磁学”知识能力体系，落实学科核心素养。2.促进“电磁学”教学与信息技术深度融合。电磁学部分是物理学的重要内容，本部分内容包括磁场、电磁感应及其应用、电磁振荡与电磁波、传感器等四个主题。磁场是电磁学的基础之一，电磁感应是电磁学的核心。第一讲“电磁学”内容梳理及核心内容专题分析一、“电磁学”内容梳理

二、“电磁学”核心内容

专题分析（一）科学思想与科学方法的意义和价值正确的导向功能打开自然的奥秘（二）“电磁学”教学中加强物理思想方法教育电磁场理论建立过程中有着丰富的物理思想类比思想对称思想统一思想归纳推理第二讲

“电磁学”中的物理学史与教学一、“电磁学”的发展历史二、中国古代对电磁学的研究三、我国对磁悬浮列车的研究四、把电磁学史融入物理教学之中一、“电磁学”的发展历史一是牛顿万有引力定律的发现，将天体运动和地面物体运动统一起来；二是能量守恒定律的发现，将力、热、电、磁、光和化学等各种自然现象统一起来；三是麦克斯韦的电磁场理论的建立，把电学、磁学和光学现象又统一起来。二、中国古代对电磁学的研究（一）磁石古代把磁石等作为药物治病的记载是很早又很多的，在各个朝代的一些医药书中，都可以找到许多应用磁石等药物治病的记载。（二）沈括在磁学方面的研究在物理学史都开有先河沈括是北宋的科学家，著有《梦溪笔谈》。三、我国对磁悬浮列车的研究三、我国对磁悬浮列车的研究2019年5月23日，我国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线。这标志着我国在高速磁浮技术领域实现重大突破。高速磁浮列车可以填补航空与高铁客运之间的旅行速度空白，对于完善我国立体高速客运交通网具有重大的技术和经济意义。

四、把电磁学史融入物理教学之中（一）物理课堂教学要实验和思维并重

物理学科的特色就是既有“物”又讲“理”，所谓“物”就是事实证据，所谓“理”就是理性思维。爱因斯坦说过“知识不能单从经验中得到，而只能从理智的思维同观察到的事实两者的比较中得出。”所以对观察到的现象经过分析、推理、抽象等一系列科学思维，才能抓住本质，从感性认识上升到理性认识，形成物理理论。（二）通过电磁学理论的发展历史开展科学态度与责任教育

科学的发现需要严谨认真，不断求知，深入探索的精神，需要勤奋学习、勇于追求理想的精神，更需要淡泊名利、献身科学的精神，科学研究的非功利性和科学发现在最初时可能不知道它的具体功用，但在将来可能可以对社会进步、经济发展产生重大影响。第三讲“电磁学”的跨学科综合问题及在生产生活中的应用

一、数学、哲学思想与电磁学二、电磁学理论与相关学科的相互渗透三、电磁技术的应用四、电磁技术的发展

一、数学、哲学思想与电磁学

近代科学的重要特点之一是定量分析，数学是科学的语言，系统地应用数学来研究物理学，是19世纪物理学发展的重要特点之一，这为有教学才能的物理学家创造了用武之地。（一）数学与电磁学图1是矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的侧视图，图2是交变电流的一个图像。图3所展示的是某一时刻的电磁波图像，正显示了麦克斯韦通过数学运算所预言的电磁波的存在，电磁波的传播速度同光速一样，而光不过是波长在某一范围的电磁波，从而把电、磁和光现象统一起来。（二）哲学思想与电磁学

爱因斯坦的相对论就是从哲学的角度来揭示物理定理之间的内在规律性联系和非规律性联系，是哲学思想向物理学延伸的最好例证。许多有名的物理学家如牛顿爱因斯坦等，他们不仅是物理学家而且还是哲学家，只有从哲学角度来宏观地看物理，才能获得最本质的东西。二、电磁学理论与相关学科的相互渗透

电磁场对不同介质作用，产生各种效应，形成各种功能的器件，用于各种场合。光磁电效应、磁光效应、磁电效应、磁致伸缩效应、磁共振效应三、电磁技术在生产生活中具有广泛的应用

电磁技术是一门应用广泛、覆盖面广的综合性技术。我们用的磁卡、IC卡、手机、电磁炉、测酒驾的便携式酒精检测仪等等都是，目前电磁技术已应用到节能、环保、制造、

机械医学、农业、生物、国防等领域，而且还在不断扩大其适用范围。磁力制造工程、磁力国防工程、磁力机械工程、磁力农业工程、磁力医疗工程四、电磁技术在现代科技中的应用核磁共振成像（MRI）装置、各种永磁电机、阿尔法空间磁谱仪、磁流体发电技术、磁密封技术、电磁离合器电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用。现代电子技术如通讯、广播、导航、雷达、遥感、测控、电子仪器和测量系统，都离不开电磁场的发射，控制、传播和接收；从工业自动化到地质勘测，从电力、交通等工业、农业到医疗卫生等国民经济领域，几乎全都涉及到电磁场理论的应用，一切需要无线控制的东西都离不开电磁波。不仅如此，电磁学一直是、将来仍是新兴科学的孕育点。

第四讲“电磁学”教学与信息技术的深度融合

教育信息化2.0强调更以“体验”为依归、以“开放”为策略、以“数据”为基础、以“智能”为目标、以“联接”为要义。《普通高中物理课程标准（2017年版）》中多次强调信息技术的应用，如“提高物理教学水平，发展学生物理学科核心素养，离不开息技术与物理学习的融合”等。

基于物理学科“促进物理观念的形成”和“发展科学思维能力的要求”，促进学生科学探究能力的提升是关键，而在获取证据、在描述和解释实验数据的含义时，现代信息技术都发挥着重要作用，因此要把信息素养的提升作为科学探究能力培养的重要内容。融合的关键是掌握不同形式的信息技术与不同教学内容及不同教学目的的融合点，懂得在什么时候和什么地方使用信息技术，才能收到好的教学效果。在课堂教学中呈现恰当的方式，如课前录制的实验环节的快进与慢放等，才能提升课堂的品质。一、从整合到融合

二、教学中信息技术的应用实例

1.数字传感器的定量研究

“互感和自感”一节引入传感器促进学生对自感现象的本质认识。2.一款可视化的楞次定律演示装置图1结构图

图2内部接线图3.几何画板的应用几何画板（TheGeometer'sSketchpad）是一个通用的数学、物理教学软件。几何画板具有丰富的图形绘制功能，可以进通过点、线、圆等基本基本工具结合软件自身提供的旋转、构造、等特色功能可轻松制作出物理几何图像和物理模型。“几何画板”使物理过程形象、直观化。在物理教学过程中，常常要描绘质点的运动轨迹，但是无法做演示实验。比如带电粒子在匀强磁场中的运动等，就要从多种情况进行考虑，逐个作图分析。由于无法做演示实验，学生对这种抽象的知识理解起来比较困难。

如果我们通过“几何画板”做出相应的课件，设定运动的初速度等，看其运动轨迹的变化，重新设定运动的初始条件，从而得出不同情况下物体的运动状态。有助于学生的理解，带电粒子在混合场中的运动等通过“几何画板”来使物理过程更加形象、直观化。

4.微课、微视频在教学中的应用

近年来微课和微视频的应用，丰富了教学方式，最大的作用是可以实现个性化的教学。如果说二者有什么区别也是个模糊的概念，不过只要从学生出发，重在解决学生的实际问题就都是好的方法。

微课和微视频有一个非常重要的特点，由于视频可以反复播放，方便那些平时学习有一定障碍的学生能够反复观看。

如右图所示的探究变压器原、副与匝数的关系实验，就可以通过微课、微视频的方式给学生提供动态的画面和讲解，使学生从静态图片到动态展示全方位的认识变压器。课本中电磁感应现象的应用中提到的机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品，如图军事上的探雷、生活中无线充电技术等，“STSE”介绍到交变电流一章我国输电技术的发展等都可以通过微课、微视频实现。

5.翻转课堂

翻转课堂是在信息化环境中，教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、活动探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。实现有效的翻转课堂关键是正确掌握学生的认知能力，“以学生为中心”进行思考。

“电磁振荡与电磁波”和“传感器”两个主题都适合用翻转课堂的形式组织学习。“电磁振荡与电磁波”要求“通过实验了解电磁振荡、知道电磁波的发射、传播和接收，认识电磁波谱，知道各个波段的电磁波的名特征和典型应用”，对学生提出的学习要求都在了解和知道层级。主题4的“传感器”，在2017版课标中增加应用性与趣味性。

以“传感器”一课为例，教师可以给学生提供一些研究性课题方向，如对现实生活中的传感器应用进行调査研究，如声控开关、光控开关、温度传感器等,分析这些传感器的工作原理、应用价值；尝试运用传感器自制简易的自动控制装置。这类与现实生活密切相关的研究性课题可以激发学生的学习兴趣，促使学生积极主动地通过网络、图书馆等査阅资料