物理（心得）之物理教学中如何培养学生的可持续发展的能力

物理论文之物理教学中如何培养学生的可持续发展的能力 <br />　　联合国教科文组织开展了国际合作项目&mdash;&mdash;环境、人口、可持续发展教育（简称EPD）。目的是为了全面提高中学生学习质量和他们的整体素质，明确提出将培养人的主体精神和培养人的可持续发展思想作为EPD教育项目的最高实验目标和育人目标，将主体教育思想和可持续发展教育思想共同确定为实施EPD教育项目的指导思想和基本理念，将主体教育、可持续教育的衔接和融合确定为实施EPD项目的推进策略，并且制定了构建&ldquo;主体探究&mdash;综合渗透&rdquo;的课堂教学模式，使整个课堂教学始终贯穿 &ldquo;主体探究、综合渗透、合作活动、创新发展&rdquo; 的原则。 <br />　　在这样一个教学改革的大环境下，物理教学也要根据本学科的特点，探索新型的课堂教学模式，使物理学的教育能让每一名学生都能有不同层次的收获，从而全面提高学生的整体素质，培养他们的可持续发展的能力。下面是笔者教学实践中，EPD理念的物理教学探索的案例分析。 <br />　　一、通过&ldquo;研究性学习&rdquo;的方式，培养学生的科学探究精神 <br />　　&ldquo;研究性学习&rdquo;这种学习方式，通过课题研究的形式，始终贯穿 &ldquo;主体探究、综合渗透、合作活动、创新发展&rdquo; 的原则，为学生的自主学习提供了十分宽松的氛围，学生在课题研究中所获得的收获，远远超出了课题研究本身取得的成果。 <br />　　电磁感应一章结束后，课本上有一个阅读材料&mdash;&mdash;寻找&ldquo;磁单极子&rdquo;。这是一个很好的科学探究的素材，于是，我把它设计成了一个科学探究的课题研究：寻找&ldquo;磁单极子&rdquo;实验的分析。让学生在课题研究的过程中体会科学家们在遇到问题时是如何进行科学探索的，更重要的是，通过课题研究这种方式，使学生在主体探究、合作学习的过程中培养他们的科学探究精神。 <br />　　案例一：课题研究&mdash;&mdash;寻找&ldquo;磁单极子&rdquo;实验的分析 <br />　　人们早就发现电和磁有很多相似之处。 <br />　　1931年，著名的英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子&mdash;&mdash;磁单极子。根据磁单极子的理论，电和磁之间的相似将更加完美。理论的动人前景，吸引了一批物理学家，用各种方法去寻找磁单极子。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果有一个的磁单极子从上而下穿过（如图１所示）的超导线圈，可以检测到超导线圈上的电流，也证明了&ldquo;磁单极子&rdquo;的存在。为什么超导线圈检测到电流就可以证明发现了&ldquo;磁单极子&rdquo;呢？如果&ldquo;磁单极子&rdquo;穿过超导线圈，超导线圈中电流应该怎样变化呢？ <br />　　针对上述课题研究，设计了三个问题探究。 <br />　　问题探究1：一条形磁铁通过一个普通线圈的过程，试分析线圈中产生的感应电流如何随时间变化？ <br />　　问题探究2：一条形磁铁通过一超导环的过程，试分析超导环中产生的感应电流如何随时间变化？ <br />　　问题探究3：假如&ldquo;磁单极子&rdquo;穿过一超导环的过程，试分析超导环中产生的感应电流如何随时间变化？ <br />　　经过学生的共同探索，终于找出了问题的答案。 <br />　　普通的磁铁都有一个Ｎ极和一个Ｓ极，当一条形磁铁通过一个普通线圈的过程，通过线圈中的磁通量先正向增加后正向减小，磁通量随时间变化的图线如图２（甲）所示，根据法拉第电磁感应定律可推得这过程线圈中产生的感应动势随时间变化的图线如图2（乙）所示，由于普通导线存在电阻，根据欧姆定律可推得线圈中电流变化与感应动势随时间变化完全同步。 <br />　　条形磁铁靠近超导线圈的过程，由于在线圈中产生的感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场同名极相斥（如图3所示），所以该过程是不断地克服安培力做功的过程，由于超导线圈没有电阻，所以没有电热损耗，克服安培力所做的功完全转化成了超导线圈的电磁能，因此，条形磁铁靠近超导线圈的过程，线圈中的电流不断增加；当条形磁铁远离超导线圈的过程，超导线圈中感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场仍然同名极相斥，该过程是安培力对外做功，线圈中贮存的电磁能又重新转化成机械能，因此，条形磁铁远离超导线圈的过程，线圈中的电流又将不断减小。由于靠近过程和远离过程完全对称，所以，结束超导线圈中电流又恢复为零，全过程中超导线圈中电流随时间变化的图线如图4所示。 <br />　　由于&ldquo;磁单极子&rdquo;只有...