基于高中物理核心素養(yǎng)的情境設(shè)置課堂初探

唐利民

【摘要】 ?高中物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面;核心素養(yǎng)是新時(shí)期對(duì)人才所必備素質(zhì)的集中體現(xiàn)，是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展、社會(huì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)步的共同要求。怎樣在物理課堂中實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。怎樣實(shí)際操作，筆者通過(guò)一節(jié)區(qū)公開(kāi)課的主要設(shè)計(jì)理念及在實(shí)施過(guò)程中的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)，主要是通過(guò)情境（實(shí)驗(yàn)）的創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題的引導(dǎo)，初步培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】 ?高中物理 核心素養(yǎng) 情境設(shè)置

【中圖分類(lèi)號(hào)】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ??? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）05-076-02

高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)共有四個(gè)維度：物理觀念和應(yīng)用、科學(xué)思維和創(chuàng)新、科學(xué)探究和交流、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。在同一節(jié)課中要落實(shí)這四個(gè)維度，需要精心設(shè)計(jì)，細(xì)微構(gòu)思。有意義的學(xué)習(xí)活動(dòng)總是憑借一定的教學(xué)情境來(lái)實(shí)施的，學(xué)生對(duì)知識(shí)的感悟、乃至素養(yǎng)的提升也只有在與情境的互動(dòng)中才能達(dá)成。值得提倡的教學(xué)路徑是：

筆者通過(guò)一節(jié)《通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力》教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)情境的設(shè)計(jì)，有效地達(dá)到了對(duì)四個(gè)維度的落實(shí)。

本節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：安培力的概念安培力的方向安培力的大小

一、課堂情境導(dǎo)入設(shè)置吸引學(xué)生，引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀念

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)（中華人民共和國(guó)教育部，2017）

課堂以?xún)蓚€(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)引入：實(shí)驗(yàn)一：導(dǎo)電液體（飽和的食鹽溶液）在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)），實(shí)驗(yàn)二：通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)如圖（1）（2）所示：

現(xiàn)代教學(xué)論指出：從本質(zhì)上講，感知不是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的根本原因，學(xué)習(xí)產(chǎn)生的根本原因是問(wèn)題;沒(méi)有問(wèn)題難以誘發(fā)和激起求知欲，沒(méi)有問(wèn)題或感覺(jué)不到問(wèn)題的存在，學(xué)生就不會(huì)深入思考，學(xué)習(xí)也就只能停留在表層和形式上。為了激發(fā)學(xué)生的求知欲，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)的條件（控制變量法）：實(shí)驗(yàn)一：（1）液體沒(méi)有通電在磁場(chǎng)中的情況，（2）液體通電后在磁場(chǎng)中的情況，（3）液體通電后撤出磁場(chǎng)的情況，（4）液體通電后在磁場(chǎng)中改變電流方向的情況;實(shí)驗(yàn)二：（1）導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中不通電的情況，（2）導(dǎo)線(xiàn)通電后在磁場(chǎng)中的情況，（3）導(dǎo)線(xiàn)通電后撤出磁場(chǎng)的情況，（4）通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中改變電流方向時(shí)的情況。

設(shè)計(jì)目的：讓學(xué)生看到不同條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而可以思考得出液體或?qū)Ь€(xiàn)要運(yùn)動(dòng)必須是通電和磁場(chǎng)兩個(gè)條件缺一不可，根據(jù)高一學(xué)習(xí)的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變必須要有不為零的合外力，從而引出新課內(nèi)容安培力的概念。筆者認(rèn)為這種不斷改變條件，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生的方式，可以很好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀念和應(yīng)用，也讓學(xué)生知道多變的現(xiàn)象后面其實(shí)蘊(yùn)涵簡(jiǎn)單的道理。

二、課堂情境探究設(shè)置，解決課堂的重點(diǎn)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新精神

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程;是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、校驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品格（中華人民共和國(guó)教育部，2017）

學(xué)生知道了安培力之后，接下來(lái)要研究安培力的哪些要素，可以借此回顧力的三要素和重力、彈力、摩擦力的學(xué)習(xí)過(guò)程，這些都是已有的知識(shí)框架和思維方法。通過(guò)類(lèi)比法知道同樣是力的研究，接下肯定是力的大小和方向。本節(jié)課先學(xué)習(xí)安培力的方向。

為了讓學(xué)生對(duì)安培力的方向感興趣，在知道了安培力的概念之后，讓學(xué)生思考一個(gè)問(wèn)題：定義磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的大小用電流，而規(guī)定磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的方向?yàn)槭裁床挥秒娏鞫怯眯〈裴槨?/p>

有了這些問(wèn)題，再結(jié)合課堂開(kāi)始的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生大概知道安培力的方向會(huì)變化，安培力的方向與磁場(chǎng)和電流的方向都有關(guān)系;為了找到它們的關(guān)系，課堂中大膽引入實(shí)驗(yàn)探究如圖（3）所示，將實(shí)驗(yàn)中電流、磁場(chǎng)、力的三者關(guān)系簡(jiǎn)化成立體空間圖像：牙簽插泡沫法。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程讓每個(gè)牙簽代表的物理量用紙寫(xiě)上并插在牙簽上，通過(guò)幾個(gè)立體圖像找規(guī)律，學(xué)生找不到規(guī)律就找書(shū)本，看看前人怎么說(shuō)的，我們的立體結(jié)構(gòu)符合嗎。

設(shè)計(jì)目的：左手定則不是幾個(gè)立體圖形可以總結(jié)出的，必須是天才的物理大腦突發(fā)奇想才能想到，本節(jié)課的設(shè)計(jì)名為探究實(shí)為驗(yàn)證，讓學(xué)生知道物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是艱辛曲折的過(guò)程，也讓學(xué)生知道學(xué)會(huì)尋求幫助，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

三、創(chuàng)設(shè)理論探究情境，利用試題和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神

“科學(xué)探究”是指提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋?zhuān)约皩?duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力（中華人民共和國(guó)教育部，2017）

左手定則學(xué)習(xí)之后，要能利用理論指導(dǎo)實(shí)踐。筆者設(shè)計(jì)了兩方面的應(yīng)用：

（1）判讀下列通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力情況

設(shè)計(jì)目的：可以掌握和熟悉左手定則在解題中的應(yīng)用，也讓學(xué)生知道考試一般怎樣考察的。

（2）解釋液體在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，在改變條件之后能通過(guò)理論判讀液體旋轉(zhuǎn)方向且通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)目的：有趣的實(shí)驗(yàn)引人入勝，但實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象既然與本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)，有了理論知識(shí)之后，可以對(duì)現(xiàn)象作出合理的解釋并能猜想實(shí)驗(yàn)條件變化之后的現(xiàn)象，再用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，讓學(xué)生學(xué)習(xí)有成就感。

安培力的大小可以根據(jù)以下的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，如圖（4）所示：

通過(guò)控制變量法，改變接入電池的個(gè)數(shù)或改變接入磁場(chǎng)中導(dǎo)體的長(zhǎng)度，觀察指針偏轉(zhuǎn)的幅度可以半定量的分析安培力的大小與哪些因素有關(guān)。

設(shè)計(jì)目的：安培力的大小在第二節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義B=■=（B⊥I時(shí)）有給出，可以不探究，直接給出結(jié)論;但是從學(xué)生思維的發(fā)展和培養(yǎng)角度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)會(huì)讓學(xué)生理解透徹一點(diǎn)。這里有一個(gè)力學(xué)轉(zhuǎn)換的知識(shí)點(diǎn)：F安=mgtanθ，觀察到的偏轉(zhuǎn)角度θ與安培力不成正比關(guān)系，所以只能是半定量研究

四、通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的質(zhì)疑和知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感（中華人民共和國(guó)教育部，2017）

本節(jié)課全程都是以實(shí)驗(yàn)銜接，在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)，在實(shí)驗(yàn)中反思，在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證;有些實(shí)驗(yàn)學(xué)生自己可以在課后動(dòng)手設(shè)計(jì)操作（導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)），并且實(shí)驗(yàn)所用器材多是非常環(huán)保，不對(duì)人類(lèi)和社會(huì)帶來(lái)不利影響。這節(jié)課的設(shè)計(jì)和實(shí)施充分體現(xiàn)了物理學(xué)是觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想與理論相結(jié)合，相互促進(jìn)的科學(xué)，也充分體現(xiàn)了科學(xué)探究的本質(zhì)特征。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]郭玉英等著.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究[M].北京師范大學(xué)出版社.2017.9.

[2]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海教育出版社.2017.11.

[3]盧尚建.高中物理課堂有效教學(xué)研究[M].甘肅教育出版社.2013.7.

[4]凌瑞初.怎樣磨課——以“以通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016.45（6）：26-29.