指向物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理教學實踐研究

朱峰

【摘要】在新一輪課改背景下，從培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)角度進行的物理教學研究有了很大的發(fā)展，但純理論的研究較多，實踐領域較弱.本文擬以“磁感應強度”教學為例，論述基于物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理教學實踐嘗試.

【關鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；教學實踐

高中物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受高中物理教育過程中逐步形成的，適應個人終身學習和社會發(fā)展所需要的科學基礎知識、關鍵能力、科學情感、態(tài)度、價值觀等方面，是學生通過物理學習集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質［1］，包括物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任四個方面.

目前按學生素養(yǎng)發(fā)展的自然規(guī)律順序，有物理的核心知識、物理的核心能力和物理科學品質三個層次，其中核心能力和科學品質是核心素養(yǎng)中最具活性的部分，它們以核心知識的掌握為基礎，是學生進入社會以后適應環(huán)境、不斷發(fā)展的內在動力［2］.

磁感應強度是電磁學的基本概念之一，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量是本章教學的一個難點，尤其是強弱問題.本次比賽授課對象為高一學生，電磁場知識僅有初中的知識儲備，還未接觸高中階段相關知識，所以不能直接用定義電場強度E=Fq 的方法來類比定義磁感應強度，考慮到學生對于磁場對通電導線的作用是熟悉的，所以嘗試借助對磁力的探究來量化磁場的強弱，通過DIS探究實驗、Excel圖像數(shù)據(jù)處理及比值定義法突破難點，形成磁感應強度的概念.

1 培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的“磁感應強度”教學設計思路

2 培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的“磁感應強度”教學實踐片段案例

教學片段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型磁鐵對通電線框進行作用.

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

師 實驗現(xiàn)象非常清楚，請問這兩個實驗說明什么？

生 磁場有強弱之分.

設計意圖? 通過兩個直觀的實驗現(xiàn)象來引出本節(jié)課要研究對象，并且一開始就使用導線框，意在回憶初中知識，為后續(xù)做鋪墊，凸顯物理的原理性、本質性.

教學片段2

演示：將小磁針放置于兩個不同的U型磁鐵附近，且相對位置一樣.

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 可以使用通電導線，磁場對通電導線有力的作用.

PPT展現(xiàn)蘇科版初中課本有關磁場對通電導線作用的實驗裝置.

設計意圖 引引入時的鋪墊前后呼應.通過復習回顧初中知識，鞏固物理知識概念，解決了定義磁感應強度的探究對象，明確物理研究對象是物理學習與研究的基礎前提.

教學片段3

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

生 電流大小I、導線長度L、導線的放置方向、磁場的強弱.

師 對于多個可能因素的研究，應該用什么物理方法？具體怎么操作？

生 控制變量法.

由于這個力比較小且用一般的彈簧測力計不容易測量，所以本節(jié)課需要借助DIS系統(tǒng)來完成實驗，因此，將實驗裝置進行一些改變，介紹實驗裝置，并說明所用磁場為勻強磁場.

設計意圖 本次探究實驗的基本方法是控制變量法，這也是物理學科的核心知識，是學生需要掌握的重要思維方法，通過實驗探究掌握控制變量法的要領，采用多繞匝數(shù)的方法解決改變導線有效長度的問題，對課本擴寬磁場進行了改良，簡單高效.針對實驗環(huán)境勻強磁場的強調，旨在培養(yǎng)學生細致、嚴謹?shù)目茖W品質，并使其能對實驗過程中的一些不足之處進行改良，突顯科學創(chuàng)新精神.

教學片段4

數(shù)據(jù)記錄及處理分析

①保持L（80匝）和磁場不變，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，描點畫圖（見圖3）來看看有什么發(fā)現(xiàn).

結論：F∝I.

②保持I（1.00A）和磁場不變，改變L，觀察力的變化；

結論：F∝L

由控制變量法可知，F(xiàn)∝IL；

師? 這個規(guī)律是否是這個磁場特有的呢？改變磁場還有這個規(guī)律嗎？

③保持I和L不變，改變磁場，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？請大家小組討論后回答問題.

生 小組發(fā)現(xiàn)減弱磁場，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規(guī)律：F = kIL.

設計意圖 利用DIS系統(tǒng)解決了作用力太小不易測量的困難，借助Excel軟件快速直觀地展現(xiàn)F與I、L的線性關系.從大量實驗數(shù)據(jù)中找出一般規(guī)律或結論，這對學生發(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，打破了學生常規(guī)處理實驗數(shù)據(jù)的局限，有效提升了學生利用新技術和數(shù)學工具解決物理問題的核心能力.

教學片段5

師 在F= kIL這4個量中，能否找出一個描述磁場特性的物理量？

生 可以，k.

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

師 各取三次實驗的一組數(shù)據(jù)算一下，每匝線圈長度為6.5cm.

學生計算驗證.

師 在磁場不變時，改變電流或有效長度，斜率k穩(wěn)定不變，在只改變磁場時，斜率k也出現(xiàn)變化，并且磁場減弱則k減小，看來斜率k與磁場的強度是匹配吻合的，那么我們就可以將這個斜率k定義為磁感應強度，描述磁場的強弱.

設計意圖 通過這樣一個驗證教學設計，有效地落實了對于學生科學態(tài)度、情感和價值觀的培養(yǎng)，科學探究需要考慮周全，樹立科學證據(jù)意識，各種可能性均需納入思考和驗證過程，這樣得出的實驗結論才是真實可信，經(jīng)得起推敲的.

3 對培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的物理教學實踐的幾點思考

3.1 在教學實踐中顯化科學思維

依據(jù)學生認知規(guī)律及物理教學特點，建立起物理核心素養(yǎng)與物理教學實踐之間的理解通道［3］.教學體系應以物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標，更加關注物理情境的創(chuàng)設.物理思想和研究方法的體會和領悟.學生學習實踐體驗及創(chuàng)新意識和學生科學思維的培養(yǎng)，更好發(fā)揮出學科課程的價值［4］.

3.2 科學探究（DIS系統(tǒng)）

科學探究（實驗探究）是高中物理學科核心素養(yǎng)的重要內容.學生在教師的引導下，主動參與到科學實驗探究過程中，積極發(fā)現(xiàn)問題，團隊成員通力合作，尋找解決問題中所需的新資料，利用新技術、新應用，積極分析、整合數(shù)據(jù)資料，得出結論，從而日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、剖析問題、解決問題的能力，最終提高學生的創(chuàng)新精神和實踐能力［5］.

4 結語

目前對物理學科核心素養(yǎng)的論述仍然處于缺乏狀態(tài)，受傳統(tǒng)教育的影響，絕大部分教師對于物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的認識還處于淺層，在教學實踐中還存在著不少的問題，用具體的實踐案例來進行分析闡述的更是寥寥無幾.作為一線教師對核心素養(yǎng)內涵的熟識度及理解深度需要不斷加強，讓學生把物理課堂中學到的思維方法和實驗技能應用到真實的日?；顒又?，培養(yǎng)和提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，真正突出實踐育人的價值.

參考文獻：

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

［2］李小鵬.學科核心素養(yǎng)導向下高中物理實驗教學策略研究［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［3］孔兵.探索問題驅動教學法在物理教學中的應用［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（12）：62-64.

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