培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的微課教學(xué)

【摘 要】高中物理“電容器電容”課程是一節(jié)概念規(guī)律課，教學(xué)中利用微課培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的效果較為明顯。以學(xué)生學(xué)情為支點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)入環(huán)節(jié)的物理史滲透，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng);在知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理觀(guān)念素養(yǎng);通過(guò)微課實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在觀(guān)看與動(dòng)手實(shí)踐中，提升科學(xué)探究素養(yǎng);利用課后作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。微課教學(xué)旨在幫助學(xué)生快速掌握基礎(chǔ)知識(shí)，將其內(nèi)化，更好地用于解決實(shí)際問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】物理核心素養(yǎng);微課教學(xué);電容器電容

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2020）28-0083-02

基于高中物理核心素養(yǎng)，在“電容器的電容”課程教學(xué)中，借助微課，加強(qiáng)多個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生在教師與微課的引導(dǎo)下，通過(guò)自主學(xué)習(xí)或者小組合作學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好科學(xué)思維，提高創(chuàng)新與解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提高核心素養(yǎng)。

1? ?以物理核心素養(yǎng)確定教學(xué)目標(biāo)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》雖然字?jǐn)?shù)不多，但是詳細(xì)介紹了當(dāng)前高中物理教學(xué)的實(shí)施方針與策略，能輔助教師制定教學(xué)目標(biāo)，是教材編寫(xiě)與考試范圍確定的依據(jù)。特別是近幾年，隨著素質(zhì)教育的深化開(kāi)展，教師需更加重視對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀。2017年新版課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，高中物理課堂中教師要讓學(xué)生做至少21個(gè)實(shí)驗(yàn)，需合理運(yùn)用實(shí)驗(yàn)工具，盡可能多地開(kāi)發(fā)教學(xué)資源，讓學(xué)生多觀(guān)察和做物理實(shí)驗(yàn)，并借助微課，加深學(xué)生的記憶，確保其技能、知識(shí)與技巧等都達(dá)到要求。“電容器的電容”課程的教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)核心素養(yǎng)分為三部分：第一，知識(shí)與能力。了解電容器的基本結(jié)構(gòu)與放電、充電的過(guò)程，分析出這兩個(gè)過(guò)程中的電壓、電流等的變化特點(diǎn);掌握電容器的電容公式并熟練運(yùn)用;了解影響平行板電容器電容的因素。第二，過(guò)程與方法。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)電容器電容充電放電的過(guò)程與影響因素，進(jìn)而深層次地掌握與鞏固知識(shí);使用實(shí)驗(yàn)法、類(lèi)比法與比較法分析物理問(wèn)題。第三，情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)。培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)的精神，讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)物理的過(guò)程就是掌握物理現(xiàn)象本質(zhì)的過(guò)程，建立主動(dòng)解決問(wèn)題的思維。

2? ?以物理史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)

電容器是在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的，且實(shí)現(xiàn)了電荷的儲(chǔ)存。物理學(xué)家不惜冒著生命危險(xiǎn)做各種實(shí)驗(yàn)，為現(xiàn)在的教學(xué)提供了精準(zhǔn)的資源，為培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度與責(zé)任感貢獻(xiàn)了絕佳素材。在教學(xué)中，可以利用微課介紹電容器電容的產(chǎn)生史。“我們?cè)诿刻斓墓ぷ髋c學(xué)習(xí)中，都能感受到電帶來(lái)的便捷，我們?cè)谙硎茈娖鞅憬莸耐瑫r(shí)，也不能忘記物理學(xué)家曾經(jīng)的探索與研究。”這句開(kāi)場(chǎng)白后，教師可以播放微課視頻：“早在18世紀(jì)，人們就根據(jù)摩擦起電發(fā)明了起電機(jī)，但若起電機(jī)不工作，就不會(huì)產(chǎn)生電能，為了能長(zhǎng)久使用電，需要在起電機(jī)工作的時(shí)候，將多余的電力儲(chǔ)存起來(lái)。于是，1845年，人們發(fā)明了萊頓瓶[1]。此實(shí)驗(yàn)的成功，激勵(lì)了當(dāng)時(shí)的人們積極開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)?！比缓笥梦⒄n提示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生開(kāi)展小實(shí)驗(yàn)，用“300V 120μF”電容器為220V的電燈供電。如此，通過(guò)觀(guān)看微課，學(xué)生可建立良好的科學(xué)態(tài)度，并以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，在理解電容器概念的同時(shí)，獲得物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

3? ?以概念教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的物理觀(guān)念素養(yǎng)

利用微課介紹現(xiàn)代電容器，并發(fā)放電容器，讓學(xué)生以小組為單位觀(guān)察，提問(wèn)“通過(guò)微課，我們已經(jīng)知道電容器的概念，作為一種電子元件，你能對(duì)其描述嗎？”，引導(dǎo)學(xué)生先闡述電介質(zhì)的概念——兩個(gè)相鄰平行金屬板之間夾一層絕緣物質(zhì)，就組成了簡(jiǎn)單的電容器，平行的金屬板則叫作極板。教師提問(wèn)：“電容器的功能是什么？”讓學(xué)生知道電容器是充電放電的電子設(shè)備;提問(wèn)：“那么電容器是如何充放電的呢？”讓學(xué)生觀(guān)看微課，并合作開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，將電容器與電源連接，為電容器充電，若與電子設(shè)備連接，則是放電的過(guò)程。教師總結(jié)：電容器中的兩個(gè)極板，一個(gè)與正極相連，另一個(gè)與負(fù)極相連，令其攜帶兩種電荷，此為充電過(guò)程;將電容器中的兩個(gè)極板利用導(dǎo)線(xiàn)連接，令電荷中和后，減少電容器中的電量，此為放電過(guò)程。待學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)后，教師提出問(wèn)題：“充電的時(shí)候，當(dāng)兩極板中帶有異種電荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么？放電后極板間又會(huì)怎樣？”課堂上，讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)看微課，知道電器中最基本的部件為電容器，以手機(jī)為例，了解充放電和電場(chǎng)，說(shuō)出充放電過(guò)程中電極板之間產(chǎn)生的電場(chǎng)。利用與生活相近的案例，學(xué)生更容易掌握電容器的概念。通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，對(duì)問(wèn)題做定性動(dòng)手實(shí)踐，進(jìn)而了解電容器，充分認(rèn)知電容器的充放電過(guò)程，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。教師引導(dǎo)：“若我們用水杯來(lái)形容電容器，不同容積的水杯，承裝水的體積不同，電容器與水杯相似，都是承裝物體的容器?！币灶?lèi)比的形式，形容電容器有一定容量。接著繼續(xù)展示微課：電容器充滿(mǎn)電后，兩極板之間存在電勢(shì)差，此與容器中帶有的電荷量有關(guān)。即電容器中所呈現(xiàn)的量，與兩極板的電勢(shì)差成正比，且得數(shù)為常數(shù)，不同的電容器比值不同。設(shè)電荷量為Q，兩極板的電勢(shì)差為U，電容為C，即C=。讓學(xué)生跟隨微課內(nèi)容學(xué)習(xí)，并思考電容是以比值的形式呈現(xiàn)，此時(shí)需教師再展示微課，詳細(xì)描述電容的單位為法，即F[2]。然后展示案例，電容器中若有1C電量，兩極板之間的電勢(shì)差為1V，則電容為1F，讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)看視頻，知道法的單位很大，實(shí)際運(yùn)用中需要使用更小的單位，如微法與皮法，并掌握電容單位之間的換算規(guī)律。

4? ?以科學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)

平行板電容器是電氣設(shè)備中最關(guān)鍵的部件，也是最簡(jiǎn)單的電容器。教師需要帶領(lǐng)學(xué)生一同實(shí)驗(yàn)，分析影響平行板電容器電容的因素。課前教師先將實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制成微課，課中向?qū)W生展示。學(xué)生先觀(guān)看實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，并在教師引導(dǎo)下，自主實(shí)驗(yàn)。通過(guò)靜電起電機(jī)產(chǎn)生的多種電荷，學(xué)生觀(guān)察接觸起電的過(guò)程，了解電容器的器材與用途?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)先為電容器充電，然后關(guān)閉充電電路開(kāi)關(guān)，保證在此后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中極板中的電荷量不變。第一步：保證兩極板間的距離不變，改變兩個(gè)極板之間的正對(duì)面積，先讓學(xué)生觀(guān)察靜電計(jì)指針的變化，再引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)看視頻，分析正對(duì)面積與電容的關(guān)系。第二步：保持兩極板間的正對(duì)面積不變，改變極板間的距離，再引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察靜電計(jì)指針的變化，分析電容與距離的關(guān)系。第三步：保持兩極板間的距離和正對(duì)面積不變，在其中豎直插入一本書(shū)，再引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察靜電計(jì)指針的變化，得到電容與電介質(zhì)的關(guān)系。讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主或者小組合作開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，先預(yù)測(cè)后驗(yàn)證，便于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將結(jié)論和理論知識(shí)結(jié)合，深化學(xué)生記憶，并使學(xué)生能在此過(guò)程中養(yǎng)成良好的科學(xué)探究素養(yǎng)。將極板接觸面積、極板間距離與電介質(zhì)等結(jié)合，得到影響電容器電容的影響因素與公式，即C=（S為兩極板對(duì)應(yīng)的面積，為相對(duì)介電常數(shù)，d為兩極板間距離，k為靜電力常數(shù)），引出公式讓學(xué)生理解并記憶。查詢(xún)空氣相對(duì)介電常數(shù)后，發(fā)現(xiàn)其數(shù)值為1，因此公式可以簡(jiǎn)化為C=。

5? ?布置作業(yè)過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)的思考

以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，開(kāi)展微課教學(xué)活動(dòng)，需要做好課堂教學(xué)反思，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，科學(xué)設(shè)計(jì)作業(yè)。為培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新思維與深度學(xué)習(xí)的能力，設(shè)計(jì)微課作業(yè)時(shí)，需圍繞教學(xué)重難點(diǎn)布置作業(yè)，讓學(xué)生對(duì)電容器的電容概念與影響因素有充分了解，從易到難，培養(yǎng)其應(yīng)用能力[3]。如“電容器的電容”中，平行板電容器的結(jié)構(gòu)掌握、影響電容因素、計(jì)算公式為學(xué)生學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，教師可以據(jù)此設(shè)計(jì)作業(yè)：電容器的電容為1F，兩板間距為1毫米，空氣為介質(zhì)，求電容器對(duì)應(yīng)面積？此問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，直接將數(shù)值代入對(duì)應(yīng)公式C=，即得到面積的值。將此比喻成籃球場(chǎng)的面積，是對(duì)學(xué)生概念與公式運(yùn)用能力的考查，并以電容1F數(shù)值，知道若是1μF，電容數(shù)值很大，加深學(xué)生對(duì)電容器電容的科學(xué)認(rèn)知，提升科學(xué)思維素養(yǎng)。然后提升問(wèn)題的難度，如平行板電容器的電荷量為4×10-8C，兩極板間的電壓為2V，求此電容器的電容。對(duì)電容器放電一段時(shí)間后，令電荷量變?yōu)橹暗囊话?，求兩極板之間的電壓。兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為之前的多少倍？現(xiàn)在兩極板電容器電容為多少？對(duì)其解答，先代入公式C=得到電容。然后由之前的探究可知，電容大小與電容器自身蘊(yùn)含的電量無(wú)關(guān)，得到即使電荷量是之前的一半，電容器的電容也保持不變。變化后電壓求解公式為U′=，Q′=Q，代入數(shù)值，計(jì)算出電壓值為1V，并且場(chǎng)強(qiáng)與電壓的關(guān)系式為E′=，代入數(shù)值，得到變化后的電容值。學(xué)生在解決難度更大的問(wèn)題時(shí)，通過(guò)建立物理模型、預(yù)測(cè)并驗(yàn)證過(guò)程，養(yǎng)成良好的科學(xué)探究習(xí)慣。

高中物理課堂中，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，要運(yùn)用重視微課，加強(qiáng)多個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生在教師與微課的引導(dǎo)下，通過(guò)自主學(xué)習(xí)或小組合作學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的科學(xué)思維，增強(qiáng)創(chuàng)新與解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步增強(qiáng)核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]馬張飛.基于核心素養(yǎng)背景的高中物理課堂教學(xué)有效性的探究[J].科學(xué)咨詢(xún)（教育科研），2020（1）.

[3]于海，齊穎，張勇，王濤，徐井華，閆松偉，付沙威.“云時(shí)代”培養(yǎng)中學(xué)生物理核心素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力的調(diào)查與分析[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2019（12）.

【作者簡(jiǎn)介】

李娜（1980～），女，漢族，吉林通化人，本科，中教一級(jí)。研究方向：高中物理教學(xué)。