基于核心素養(yǎng)的高中物理課堂教學(xué)設(shè)計

何文明

摘 要：基于核心素養(yǎng)的高中物理課堂，要求我們在教學(xué)設(shè)計中，關(guān)注“物理觀念”“科學(xué)思維”“實驗探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四要素.要在高中物理課堂上培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，必須對教學(xué)內(nèi)容進行核心素養(yǎng)指標下的分析；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)物理核心素養(yǎng)的相關(guān)素養(yǎng)表現(xiàn)與素養(yǎng)內(nèi)涵，確定具體的可操作性的教學(xué)目標，并設(shè)計好基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)過程，使學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處.

關(guān)鍵詞：高中物理；核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計；楞次定律

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成適應(yīng)學(xué)生未來發(fā)展所需要的必備能力與關(guān)鍵品格，它是關(guān)于學(xué)生知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等多方面要求的綜合體.基于核心素養(yǎng)的物理課堂教學(xué)，要求我們在教學(xué)設(shè)計中，關(guān)注“物理觀念”“科學(xué)思維”“實驗探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個維度.每個維度都有其特定的素養(yǎng)形式與素養(yǎng)內(nèi)涵，本文以《楞次定律》為課例，談?wù)劵诤诵乃仞B(yǎng)的高中物理課堂教學(xué)的設(shè)計與思考.

一、基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容分析

《楞次定律》是一節(jié)典型的學(xué)習(xí)難度較大的物理規(guī)律探究課，一是涉及的因素多，有磁場方向、磁通量的大小、磁通量的變化、線圈繞向、電表指針偏轉(zhuǎn)、電流方向等.雖然學(xué)生已經(jīng)對這些物理量有了基本的了解，但在同一實驗中涉及那么多的物理因素，學(xué)生感到難以理清頭緒.二是規(guī)律比較隱蔽，難以通過一般的概括獲得規(guī)律，要求有很強的分析、推理和概括能力.“楞次定律”因其內(nèi)容的復(fù)雜和表述的間接使規(guī)律顯得更加抽象.前面學(xué)習(xí)的“電場”和“磁場”描述的場都是“靜態(tài)場”，大小和方向是恒定的，而“楞次定律”所涉及的是變化的磁場與感應(yīng)電流的磁場之間的相互關(guān)系，是一種“動態(tài)場”，學(xué)生理解難度增大.

針對課題《楞次定律》的特點，基于物理核心素養(yǎng)，我們對教學(xué)內(nèi)容進行分析，列出了核心素養(yǎng)所對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容（見表1）.

二、基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)目標確立

教學(xué)目標是通過一定的教學(xué)程序后學(xué)生所獲得的素養(yǎng)或能力的狀態(tài)的描述，是指教學(xué)活動實施的方向和預(yù)期達成的結(jié)果.

我們認為核心素養(yǎng)不能替代教學(xué)目標，核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的品格和關(guān)鍵能力，是人的最終發(fā)展目標，而教學(xué)目標是指某一具體的教學(xué)活動預(yù)期達到的結(jié)果（學(xué)生心理與行為的變化），是一個特定過程的最終狀態(tài).因此，要形成核心素養(yǎng)這個“狀態(tài)”，離不開每一節(jié)課的教學(xué)的“小目標”.為此我們根據(jù)物理核心素養(yǎng)的素養(yǎng)形式與素養(yǎng)內(nèi)涵，列出了本課的教學(xué)目標（見表2）.

三、基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)過程

在基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容分析和教學(xué)目標確定的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)的教學(xué)過程.

（一）基于真實情境 提出研究的物理問題

通過演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，并提出需要深入探究的物理問題.我們從學(xué)生原有的認識入手，條形磁鐵穿過閉合線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，設(shè)計演示實驗，如圖1所示，條形磁鐵穿過線圈，用微電流傳感器檢測線圈中的電流如圖2所示，學(xué)生能分析觀察到的物理現(xiàn)象，提出可探究的物理問題——感應(yīng)電流的方向的變化與哪些因素有關(guān)？ 這樣引入的目的是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力.

（二）參與方案制定 經(jīng)歷實驗探究過程

我們立足教材，并對教材進行延伸和深挖.以問題為導(dǎo)向，通過一組活動，從科學(xué)猜想到設(shè)計實驗，再進行實驗研究，在課堂上讓學(xué)生經(jīng)歷探究的全過程，真切感受到科學(xué)探究的樂趣，提升對科學(xué)本質(zhì)的認識，提高實驗探究的能力，逐步發(fā)展豐富物理核心素養(yǎng).

活動1（科學(xué)猜想與設(shè)計實驗）

在對圖2所示的現(xiàn)象分析基礎(chǔ)上，進行科學(xué)猜想——感應(yīng)電流的方向與磁場的磁通量的變化有關(guān).

制定“探究感應(yīng)電流方向與磁通量變化的關(guān)系”的實驗方案，要有產(chǎn)生感應(yīng)電流的實驗裝置（如圖3所示），變量的控制（磁鐵的極性和運動方向、線圈的繞向），感應(yīng)電流方向的測定（電流表），設(shè)計記錄的表格，如表3.

活動3（深入探究）磁鐵的N極和S極插入線圈或拔出線圈，觀察指針的偏轉(zhuǎn)情況，得出線圈中感應(yīng)電流的流向及磁通量變化的關(guān)系.

（三）分析實驗數(shù)據(jù) 主動得出實驗結(jié)論

教師事先設(shè)計了表格形式的學(xué)案（表4），表格第四、第五行沒有涉及任何物理量，這給學(xué)生留足了探究的空間.通過小組討論，研究發(fā)現(xiàn)“感應(yīng)電流方向”與“磁通量變化”之間并沒有直接關(guān)系.教師引導(dǎo)是否還有其他因素的影響呢？在學(xué)案表格中加入一行——原磁場的方向.再經(jīng)過小組交流，仍然找不到規(guī)律.因為磁場方向是豎直方向，而感應(yīng)電流方向是水平螺旋方向，啟發(fā)學(xué)生明白安培定則就是讓這兩個方向的物理量發(fā)生關(guān)系的，從而教師再引導(dǎo)學(xué)生引出“中介量”——感應(yīng)電流的磁場方向，引導(dǎo)學(xué)生，在表格中增加原磁場方向和感應(yīng)電流磁場方向兩個因素.逐步完成表格，再通過交流討論，歸納總結(jié)得出：當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同.在教師的引導(dǎo)下，得出“增反減同”，進一步概括得到“阻礙”兩字.

學(xué)生從而主動得到楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.

規(guī)律比較隱蔽，其抽象性概括性很強，學(xué)生很難獨立對其歸納和總結(jié).教師鼓勵學(xué)生進行小組討論，給足時間和空間，在充分的交流和表達過程中，碰撞出智慧的火花，發(fā)展核心素養(yǎng).

（四）進行實踐檢驗 納入自身知識結(jié)構(gòu)

如圖5所示，有兩個輕質(zhì)鋁環(huán)A（閉合）和B（斷開），某同學(xué)手持磁鐵的任意極靠近A，A會怎么運動？遠離A時，A怎么運動？

用實驗證明，楞次定律是正確的.

進一步分析：用磁鐵靠近輕質(zhì)鋁環(huán)A時，在鋁環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，獲得了電能.在這一過程中，鋁環(huán)與磁鐵有相互作用的電磁力，所以，此同學(xué)對磁鐵和鋁環(huán)這個系統(tǒng)做功，符合能量守恒的普遍規(guī)律.倡導(dǎo)學(xué)生要節(jié)約能源，促進可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感.

（五）解決實際問題 提升科學(xué)思維能力

回歸課前引入的演示實驗，根據(jù)楞次定律解釋為什么條形磁鐵穿過閉合線圈，電流方向會發(fā)生改變？

讓學(xué)生解決真實的物理問題，從中認識物理學(xué)的價值和與生活、社會、科技的聯(lián)系，明白物理規(guī)律可以預(yù)測事物的結(jié)果或現(xiàn)象.

（六）總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容 欣賞楞次定律

鼓勵學(xué)生進行總結(jié)反思，本節(jié)課的研究內(nèi)容、研究方法和研究結(jié)論，在此基礎(chǔ)上欣賞楞次定律的簡潔之美，楞次定律所蘊含的深刻的哲學(xué)道理，體會科學(xué)研究的樂趣和應(yīng)有的態(tài)度.

基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計，是在研究物理核心素養(yǎng)的素養(yǎng)形式與素養(yǎng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，確定其教學(xué)目標，有助于教師抓住“物理核心素養(yǎng)”主題，真正從物理知識本位轉(zhuǎn)向關(guān)注完整的人、關(guān)注人的素養(yǎng)而進行的教學(xué)，有助于教師建構(gòu)基于大教育觀下的有效物理教學(xué)，把對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處.