指向物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)踐研究

朱峰

【摘要】在新一輪課改背景下，從培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度進(jìn)行的物理教學(xué)研究有了很大的發(fā)展，但純理論的研究較多，實(shí)踐領(lǐng)域較弱.本文擬以“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)為例，論述基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)踐嘗試.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；教學(xué)實(shí)踐

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受高中物理教育過程中逐步形成的，適應(yīng)個(gè)人終身學(xué)習(xí)和社會(huì)發(fā)展所需要的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、關(guān)鍵能力、科學(xué)情感、態(tài)度、價(jià)值觀等方面，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質(zhì)［1］，包括物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面.

目前按學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的自然規(guī)律順序，有物理的核心知識(shí)、物理的核心能力和物理科學(xué)品質(zhì)三個(gè)層次，其中核心能力和科學(xué)品質(zhì)是核心素養(yǎng)中最具活性的部分，它們以核心知識(shí)的掌握為基礎(chǔ)，是學(xué)生進(jìn)入社會(huì)以后適應(yīng)環(huán)境、不斷發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力［2］.

磁感應(yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)的基本概念之一，如何尋找描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量是本章教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，尤其是強(qiáng)弱問題.本次比賽授課對(duì)象為高一學(xué)生，電磁場(chǎng)知識(shí)僅有初中的知識(shí)儲(chǔ)備，還未接觸高中階段相關(guān)知識(shí)，所以不能直接用定義電場(chǎng)強(qiáng)度E=Fq 的方法來類比定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，考慮到學(xué)生對(duì)于磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用是熟悉的，所以嘗試借助對(duì)磁力的探究來量化磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，通過DIS探究實(shí)驗(yàn)、Excel圖像數(shù)據(jù)處理及比值定義法突破難點(diǎn)，形成磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念.

1 培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2 培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)實(shí)踐片段案例

教學(xué)片段1

新課引入

演示：用兩塊磁性不同的U型磁鐵吸引大頭針，再利用這兩塊U型磁鐵對(duì)通電線框進(jìn)行作用.

現(xiàn)象：可以明顯看到吸引大頭針的數(shù)量不一樣、線框擺動(dòng)幅度不一樣.

師 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常清楚，請(qǐng)問這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明什么？

生 磁場(chǎng)有強(qiáng)弱之分.

設(shè)計(jì)意圖? 通過兩個(gè)直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來引出本節(jié)課要研究對(duì)象，并且一開始就使用導(dǎo)線框，意在回憶初中知識(shí)，為后續(xù)做鋪墊，凸顯物理的原理性、本質(zhì)性.

教學(xué)片段2

演示：將小磁針放置于兩個(gè)不同的U型磁鐵附近，且相對(duì)位置一樣.

師 是否可以觀察到區(qū)別？

生 看不出區(qū)別.

師? 看來小磁針不能勝任，那怎么辦？

生 可以使用通電導(dǎo)線，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用.

PPT展現(xiàn)蘇科版初中課本有關(guān)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用的實(shí)驗(yàn)裝置.

設(shè)計(jì)意圖 引引入時(shí)的鋪墊前后呼應(yīng).通過復(fù)習(xí)回顧初中知識(shí)，鞏固物理知識(shí)概念，解決了定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究對(duì)象，明確物理研究對(duì)象是物理學(xué)習(xí)與研究的基礎(chǔ)前提.

教學(xué)片段3

師 要研究這個(gè)力，肯定先要產(chǎn)生這個(gè)力，并且能變化.這是產(chǎn)生這個(gè)力的裝置，現(xiàn)在請(qǐng)大家思考可能影響這個(gè)力的因素有哪些？

生 電流大小I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、導(dǎo)線的放置方向、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱.

師 對(duì)于多個(gè)可能因素的研究，應(yīng)該用什么物理方法？具體怎么操作？

生 控制變量法.

由于這個(gè)力比較小且用一般的彈簧測(cè)力計(jì)不容易測(cè)量，所以本節(jié)課需要借助DIS系統(tǒng)來完成實(shí)驗(yàn)，因此，將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行一些改變，介紹實(shí)驗(yàn)裝置，并說明所用磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng).

設(shè)計(jì)意圖 本次探究實(shí)驗(yàn)的基本方法是控制變量法，這也是物理學(xué)科的核心知識(shí)，是學(xué)生需要掌握的重要思維方法，通過實(shí)驗(yàn)探究掌握控制變量法的要領(lǐng)，采用多繞匝數(shù)的方法解決改變導(dǎo)線有效長(zhǎng)度的問題，對(duì)課本擴(kuò)寬磁場(chǎng)進(jìn)行了改良，簡(jiǎn)單高效.針對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)調(diào)，旨在培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)品質(zhì)，并使其能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的一些不足之處進(jìn)行改良，突顯科學(xué)創(chuàng)新精神.

教學(xué)片段4

數(shù)據(jù)記錄及處理分析

①保持L（80匝）和磁場(chǎng)不變，改變I，觀察力的變化；

師 數(shù)據(jù)不一定直觀，大家可以通過圖象，描點(diǎn)畫圖（見圖3）來看看有什么發(fā)現(xiàn).

結(jié)論：F∝I.

②保持I（1.00A）和磁場(chǎng)不變，改變L，觀察力的變化；

結(jié)論：F∝L

由控制變量法可知，F(xiàn)∝IL；

師? 這個(gè)規(guī)律是否是這個(gè)磁場(chǎng)特有的呢？改變磁場(chǎng)還有這個(gè)規(guī)律嗎？

③保持I和L不變，改變磁場(chǎng)，觀察力的變化；

師 通過數(shù)據(jù)和圖像，是否可以得出什么規(guī)律？請(qǐng)大家小組討論后回答問題.

生 小組發(fā)現(xiàn)減弱磁場(chǎng)，保持I和L一樣的情況下，F(xiàn)變小了，但是F依然正比于I，同樣的方法，肯定可以得出F也正比于L，也就是F正比于IL的規(guī)律也是適用的，那就可以得出這樣一個(gè)規(guī)律：F = kIL.

設(shè)計(jì)意圖 利用DIS系統(tǒng)解決了作用力太小不易測(cè)量的困難，借助Excel軟件快速直觀地展現(xiàn)F與I、L的線性關(guān)系.從大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中找出一般規(guī)律或結(jié)論，這對(duì)學(xué)生發(fā)掘數(shù)據(jù)和整合分析數(shù)據(jù)的能力要求很高，借助Excel圖像數(shù)據(jù)處理可以非常快捷地得到基本規(guī)律，打破了學(xué)生常規(guī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的局限，有效提升了學(xué)生利用新技術(shù)和數(shù)學(xué)工具解決物理問題的核心能力.

教學(xué)片段5

師 在F= kIL這4個(gè)量中，能否找出一個(gè)描述磁場(chǎng)特性的物理量？

生 可以，k.

師 這個(gè)k如果可以，應(yīng)該要做到在磁場(chǎng)不變，改變I或L時(shí)K能保持不變；在磁場(chǎng)變化時(shí)，K也隨之發(fā)生變化，那到底能不能做到呢？那我們算一算，驗(yàn)證下.

師 各取三次實(shí)驗(yàn)的一組數(shù)據(jù)算一下，每匝線圈長(zhǎng)度為6.5cm.

學(xué)生計(jì)算驗(yàn)證.

師 在磁場(chǎng)不變時(shí)，改變電流或有效長(zhǎng)度，斜率k穩(wěn)定不變，在只改變磁場(chǎng)時(shí)，斜率k也出現(xiàn)變化，并且磁場(chǎng)減弱則k減小，看來斜率k與磁場(chǎng)的強(qiáng)度是匹配吻合的，那么我們就可以將這個(gè)斜率k定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度，描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱.

設(shè)計(jì)意圖 通過這樣一個(gè)驗(yàn)證教學(xué)設(shè)計(jì)，有效地落實(shí)了對(duì)于學(xué)生科學(xué)態(tài)度、情感和價(jià)值觀的培養(yǎng)，科學(xué)探究需要考慮周全，樹立科學(xué)證據(jù)意識(shí)，各種可能性均需納入思考和驗(yàn)證過程，這樣得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論才是真實(shí)可信，經(jīng)得起推敲的.

3 對(duì)培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的物理教學(xué)實(shí)踐的幾點(diǎn)思考

3.1 在教學(xué)實(shí)踐中顯化科學(xué)思維

依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律及物理教學(xué)特點(diǎn)，建立起物理核心素養(yǎng)與物理教學(xué)實(shí)踐之間的理解通道［3］.教學(xué)體系應(yīng)以物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，更加關(guān)注物理情境的創(chuàng)設(shè).物理思想和研究方法的體會(huì)和領(lǐng)悟.學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐體驗(yàn)及創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，更好發(fā)揮出學(xué)科課程的價(jià)值［4］.

3.2 科學(xué)探究（DIS系統(tǒng)）

科學(xué)探究（實(shí)驗(yàn)探究）是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容.學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，主動(dòng)參與到科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過程中，積極發(fā)現(xiàn)問題，團(tuán)隊(duì)成員通力合作，尋找解決問題中所需的新資料，利用新技術(shù)、新應(yīng)用，積極分析、整合數(shù)據(jù)資料，得出結(jié)論，從而日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、剖析問題、解決問題的能力，最終提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力［5］.

4 結(jié)語

目前對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的論述仍然處于缺乏狀態(tài)，受傳統(tǒng)教育的影響，絕大部分教師對(duì)于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的認(rèn)識(shí)還處于淺層，在教學(xué)實(shí)踐中還存在著不少的問題，用具體的實(shí)踐案例來進(jìn)行分析闡述的更是寥寥無幾.作為一線教師對(duì)核心素養(yǎng)內(nèi)涵的熟識(shí)度及理解深度需要不斷加強(qiáng)，讓學(xué)生把物理課堂中學(xué)到的思維方法和實(shí)驗(yàn)技能應(yīng)用到真實(shí)的日常活動(dòng)中，培養(yǎng)和提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，真正突出實(shí)踐育人的價(jià)值.

參考文獻(xiàn)：

［1］教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］李小鵬.學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［3］孔兵.探索問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在物理教學(xué)中的應(yīng)用［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（12）：62-64.

［4］朱興文.基于信息技術(shù)的高中物理教學(xué)實(shí)踐［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（08）：95-97.