基于“情?知教學(xué)”理論進(jìn)行物理科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐

劉明嬌　王連剛　齊放

摘 要：以高中物理“霍爾元件”的教學(xué)為例，談基于“情·知教學(xué)”理論在課前、課中、課后的具體實(shí)施。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng) “情·知教學(xué)” “用物理的眼睛看” “物理的思維想” “用物理的語(yǔ)言說(shuō)”

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）09-0-02

我國(guó)核心素養(yǎng)研究課題組于2016年發(fā)布了《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果。“學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為核心， 分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展和社會(huì)參與三方面， 綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)”，每一素養(yǎng)又分為3個(gè)基本要點(diǎn)，共18個(gè)基本要點(diǎn)。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出開啟了我國(guó)教育教學(xué)改革的新征程， 使學(xué)校教育由“教書”轉(zhuǎn)向“育人”，描繪了一個(gè)美好的教育前景，學(xué)者們紛紛投入到學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的研究當(dāng)中，并取得了許多突破性研究成果。本文將以霍爾元件知識(shí)的教學(xué)為例，闡述如何利用科學(xué)探究發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

“情·知教學(xué)”理論是上個(gè)世紀(jì)80年代，教育家冷冉先生提出的一種教學(xué)思想，它強(qiáng)調(diào)的是“情知統(tǒng)一”， 即教學(xué)應(yīng)當(dāng)是認(rèn)知因素與情感因素辯證統(tǒng)一的過(guò)程。在上個(gè)世紀(jì)80年代以后，在我國(guó)是有廣泛影響的，被很多教育工作者所接受和認(rèn)同。

冷冉先生的使學(xué)生成為能“自主發(fā)展”的人的教育目的論，就是“教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)”;他把在課堂上既有師生之間縱向交流，又有學(xué)生之間的橫向交流及其連鎖反應(yīng)的教學(xué)方式，稱為“立體結(jié)構(gòu)”。

一、課前：備課要基于學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)

基于“情·知教學(xué)”理論，要以學(xué)生立場(chǎng)思考問(wèn)題。我們首先要關(guān)注學(xué)生是怎樣思考并理解的，要尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。這要求把常態(tài)教學(xué)與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)結(jié)合在一起，備課時(shí)應(yīng)把核心素養(yǎng)的要求呈現(xiàn)出來(lái)，比如：在教學(xué)目標(biāo)中，教師就明確經(jīng)歷什么？探究什么？得到什么？比如此課，形成霍爾元件的直觀素養(yǎng)，與此同時(shí)，教師備課不能只限于某一課堂，而要把知識(shí)體系整合在一起，考慮通過(guò)這些課程后，學(xué)生能掌握怎樣的知識(shí)和能力，可培養(yǎng)哪些素養(yǎng)，再考慮每堂課要怎么體現(xiàn)。

二、課中：要利用情感因素，實(shí)施科學(xué)探究

基于“情·知教學(xué)”理論的教學(xué)，要求教師要抓住知識(shí)的本質(zhì)，創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境，激情地啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生在掌握所學(xué)知識(shí)技能的同時(shí)，感悟知識(shí)的本質(zhì)，積累思維和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展核心素養(yǎng)，——在“教會(huì)學(xué)習(xí)”的同時(shí)，使學(xué)生受到良好情感的熏陶。

什么是知識(shí)的本質(zhì)？比如：物理的思想是靠創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生感悟的，并非靠講解。例如“霍爾元件”的教學(xué)內(nèi)容，教師不能只通過(guò)一道例題來(lái)告知學(xué)生運(yùn)算公式，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生理解其中的含義并最終由自己得出結(jié)論。

教師首先要自己吃透問(wèn)題，然后才能引導(dǎo)學(xué)生一同進(jìn)行思考。只有靠學(xué)生自己感悟得到的，他們才能真正理解并記憶。如何將科學(xué)探究培養(yǎng)貫穿于教學(xué)中？

1.實(shí)驗(yàn)觀察：讓學(xué)生學(xué)會(huì)“用物理的眼睛看”——實(shí)驗(yàn)探究

在物理教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境，可更好地使學(xué)生學(xué)會(huì)并掌握物理知識(shí)及方法，以提高學(xué)生物理問(wèn)題的解決能力，學(xué)生最終的綜合體現(xiàn)即物理核心素養(yǎng)的形成。就霍爾元件為例談具體如何通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出物理問(wèn)題。分組實(shí)驗(yàn)：每組取一個(gè)霍爾元件，從相對(duì)的兩個(gè)電極接出兩條導(dǎo)線，與限流電阻及電流計(jì)串聯(lián)后接到干電池上。調(diào)整電阻使通入的電流約為10mA，將另一對(duì)電極接到數(shù)字式多用電表的200mV直流電壓檔上。小組探究實(shí)驗(yàn)期間，教師巡視并指導(dǎo)，把永磁體的一個(gè)磁極靠近霍爾元件的工作面，即寫有字符的表面，觀察是否出現(xiàn)霍爾電壓以及這個(gè)電壓怎么變化。然后用另一個(gè)磁極去接近，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？改變磁感線與霍爾元件的工作面的夾角，再次觀察這個(gè)電壓的變化。（討論，交流自己的發(fā)現(xiàn)和感受——“立體結(jié)構(gòu)”）

A組：把永磁體的一個(gè)磁極靠近霍爾元件的工作面，即寫有字符的表面，電壓變大。

B組：另一個(gè)磁極去接近，會(huì)觀察到電壓方向相反。

C組：改變磁感線與霍爾元件的工作面的夾角，觀察到這個(gè)電壓變小。

教師：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)，猜想一下霍爾電壓和那些物理量有關(guān)系呢？

（小組討論形成猜想和假設(shè)）

小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：霍爾電壓和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)系，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，電壓越大;電流越大，電壓越大。

教師：以上結(jié)論是我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，熱情地激勵(lì)學(xué)生——你能否有強(qiáng)有力的理論依據(jù)呢？

2.讓學(xué)生學(xué)會(huì)用“物理的思維想”——理論探究

關(guān)注核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂更多的是要培養(yǎng)學(xué)生的推理能力，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)推理探究成因。

教師：小組討論，從哪里入手進(jìn)行理論探究？

已知：半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電，單位體積有N個(gè)電子，每個(gè)電子的電量是e，導(dǎo)體的橫截面積是s，電流強(qiáng)度是I。

教師按組觀察，如果小組討論的方向?qū)?，就鼓?lì)學(xué)生進(jìn)一步自主推導(dǎo);如果不對(duì)，教師提示：電荷受力，運(yùn)動(dòng)，重新排布，形成電勢(shì)差。啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想類似磁流體發(fā)電機(jī)和電磁流量計(jì)。

教師：電子受哪幾個(gè)力？

學(xué)生：洛倫茲力和電場(chǎng)力

教師：什么關(guān)系？

學(xué)生：穩(wěn)定時(shí)，二力平衡

教師點(diǎn)評(píng)：當(dāng)洛倫茲力大于電場(chǎng)力時(shí)，電子落向N板，導(dǎo)致MN兩板間的電場(chǎng)增強(qiáng)，電場(chǎng)力變大;當(dāng)洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡時(shí)，帶電粒子受力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng);此時(shí)，再也沒(méi)有電子打到板上，電勢(shì)差達(dá)到最大值。

Ee=eBV

教師：電場(chǎng)強(qiáng)度和速度怎樣代換呢？

學(xué)生：電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差有關(guān)系，電子運(yùn)動(dòng)速度和電流強(qiáng)度有關(guān)系。

教師：給5分鐘時(shí)間組內(nèi)討論試著推導(dǎo)它們的關(guān)系。

投影展示：小組成果1

E=U/d

I=Q/t

Q=Vtsne

U=IB/（Ned）

整理：U=kIB/d，k=1/（Ne）

投影展示：小組成果2

E=U/d

I=nesv

整理：U=kIB/d，k=1/（Ne）

在教學(xué)中， 教師可通過(guò)舉例說(shuō)明來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理，逐漸幫助學(xué)生建立物理的思維模式，但所有的應(yīng)用題必須是在生活中能夠發(fā)生的，不能盲目編造。

3.讓學(xué)生學(xué)會(huì)“用物理的語(yǔ)言說(shuō)”—— 物理模型

物理模型是溝通物理與現(xiàn)實(shí)世界的橋梁。物理建模更突出了學(xué)生系統(tǒng)地運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，因此，教師在物理教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的物理模型核心素養(yǎng)，可幫助學(xué)生感悟物理與現(xiàn)實(shí)間的聯(lián)系，使其加深對(duì)物理內(nèi)容的理解，逐步積累物理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以提升應(yīng)用能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。合作式探究和個(gè)人獨(dú)立自主探究是探究式教學(xué)的兩種重要體現(xiàn)形式，在該教學(xué)過(guò)程中，我們的教學(xué)目標(biāo)是提升學(xué)生的自主能力及其主體地位。在自我發(fā)展的核心素養(yǎng)體系中， 自我管理以及問(wèn)題解決與創(chuàng)新能力是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分。獨(dú)立自主探究式教學(xué)在此項(xiàng)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上是具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的，它不但能讓學(xué)生養(yǎng)成自主研究的好習(xí)慣，還能讓學(xué)生掌握對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行探究和解決的方法，從而提升學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的深入探究精神，同時(shí)，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我管理。合作式探究教學(xué)需要學(xué)生進(jìn)行分工合作，在完成任務(wù)的過(guò)程中學(xué)生不斷的進(jìn)行交流和溝通。這樣既可以實(shí)現(xiàn)同學(xué)之間智慧的交流、心靈的接納——“情”的因素的培養(yǎng)， 也可以找到培養(yǎng)文化領(lǐng)域中語(yǔ)言溝通素養(yǎng)的有效途徑。

小組3點(diǎn)評(píng)小組1的成果。

分析：若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電，根據(jù)左手定則四指指向的是電流方向，判斷電子所受的洛倫茲力方向指向N板，所以電子落向N板，N板電勢(shì)低于M板;當(dāng)電子受到的洛倫茲力與MN兩極板產(chǎn)生的電場(chǎng)力平衡時(shí)，電子不再落到N板上，產(chǎn)生NM間的電勢(shì)差達(dá)到最大值。推導(dǎo)是正確的。

小組4點(diǎn)評(píng)小組2的成果。

由電流的微觀表達(dá)式： I =nesv，n是單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)， e是電子的電量，s是導(dǎo)體的橫截面積，v是導(dǎo)電粒子定向運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)洛倫茲力大于電場(chǎng)力時(shí)，電子落到N板，導(dǎo)致MN兩板間的電場(chǎng)增強(qiáng)，電場(chǎng)力變大，當(dāng)洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡時(shí)，帶電粒子受力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

三、課后：要在教學(xué)評(píng)價(jià)中利用獎(jiǎng)勵(lì)的情感導(dǎo)向來(lái)考查科學(xué)探究素養(yǎng)

在基于核心素養(yǎng)的學(xué)科教學(xué)中，不僅要考查學(xué)生知識(shí)技能的獲得， 還要關(guān)注學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的形成。近些年，我們?cè)谖锢碓u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中提出了三個(gè)原則， 其體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)注。

1.重思考、重訓(xùn)練，不強(qiáng)調(diào)計(jì)算速度

素養(yǎng)培養(yǎng)是慢功夫。用激勵(lì)的情感，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、敢于思考、善于思考是教師一項(xiàng)重要的責(zé)任。

2.關(guān)注學(xué)生的思維品質(zhì)監(jiān)測(cè)，特別是科學(xué)探究

之前的測(cè)試考察的是學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的了解、理解和掌握的程度，現(xiàn)在通過(guò)研究學(xué)科核心素養(yǎng)，則監(jiān)測(cè)的是內(nèi)容要蘊(yùn)含物理素養(yǎng)，要體現(xiàn)問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流的要素。

3.采用滿意原則：考察學(xué)生的思維過(guò)程

通過(guò)開放題來(lái)考查學(xué)生的思維過(guò)程， 開放題要采用加分原則。比如現(xiàn)實(shí)生活中霍爾元件的應(yīng)用或霍爾元件的優(yōu)缺點(diǎn)。

在這樣的測(cè)試中， 我們重點(diǎn)判斷學(xué)生的思維過(guò)程是否有道理并合乎邏輯，只要學(xué)生的思維過(guò)程與結(jié)論一致，就應(yīng)該滿意，這就是“滿意原則”。如果答得更好、更有深度則可再加分進(jìn)行激勵(lì)，這就是情感因素的使用。

總之，基于“情·知教學(xué)”理論進(jìn)行物理科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，既要有理念，更要有實(shí)踐。只要在教學(xué)活動(dòng)中長(zhǎng)期堅(jiān)持，一定能夠提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]史寧中. 學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與教學(xué)——以數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為例[J].中小學(xué)管理，2017（1）：35-37.

[2]李紅.學(xué)生地理學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)建與培養(yǎng)策略[J].教育探索，2016（5）：29-34.