物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

李國鳳 張虹

【摘要】核心素養(yǎng)的落地生根，需要體現(xiàn)在課堂教學(xué)上，本文以（互感和自感）為例，探討如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)， 對于加深學(xué)生電磁感應(yīng)相關(guān)內(nèi)容的理解以及培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)有著重要意義.

【關(guān)鍵詞】高中物理；核心素養(yǎng)；課堂教學(xué)

隨著新一輪課程改革的推進(jìn)，核心素養(yǎng)已經(jīng)成為主要的價(jià)值取向，物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是物理學(xué)科教育的根本，使物理學(xué)科有了育人的價(jià)值.在實(shí)際的物理教學(xué)中，如何將物理核心素養(yǎng)即物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感滲透到教學(xué)中，讓物理教學(xué)過程成為學(xué)生核心素養(yǎng)的形成過程，是一線教師深思的問題.

本文以人教版“互感和自感”一節(jié)為例，探討培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì).

1 創(chuàng)設(shè)物理情境，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念

1.1 認(rèn)識(shí)互感現(xiàn)象

演示實(shí)驗(yàn)1 使用一個(gè)手機(jī)無線充電器，接220 V生活用電，上面用毛巾蓋住，一個(gè)多匝線圈與一個(gè)發(fā)光二極管串成閉合回路，二極管不發(fā)光，讓小線圈靠近充電器，二極管被點(diǎn)亮，掀開毛巾揭秘，原來是手機(jī)無線充電器，打開底座，發(fā)現(xiàn)里面有一個(gè)線圈.如圖1.

演示實(shí)驗(yàn)2 展示兩個(gè)大小不同的線圈A和B，兩個(gè)線圈A、B之間并沒有導(dǎo)線相連，小線圈A可以套入大線圈B.播放手機(jī)音樂，讓小線圈A與手機(jī)的音頻輸出端連接，大線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接，當(dāng)小線圈A靠近大線圈B時(shí)，能聽到很小的音樂聲從擴(kuò)音器中播出，再把小線圈A線圈插入大B中，擴(kuò)音器里的音樂聲變大，正是手機(jī)里播放的音樂.如圖2.

問題設(shè)置 二極管沒有連接電源，為什么二極管會(huì)發(fā)光呢？ 兩個(gè)線圈沒有連接，為什么擴(kuò)音器里能發(fā)出手機(jī)中播放的音樂？

設(shè)計(jì)意圖 實(shí)驗(yàn)營造了學(xué)生熟悉的問題情境，具有很強(qiáng)的生活力和吸引力，從而引出互感現(xiàn)象，充分激發(fā)學(xué)生的求知欲.

1.2 認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，體驗(yàn)活動(dòng)：“千人震”游戲，體驗(yàn)自感電動(dòng)勢的存在，從而引入自感.如圖3.

實(shí)驗(yàn)器材 干電池4節(jié)，帶鐵芯的多匝線圈1只，導(dǎo)線若干，開關(guān)1只.

問題設(shè)置 開關(guān)斷開的瞬間，他們被電擊了，四節(jié)干電池并沒有那么大的威力，而且開關(guān)閉合后的過程中，他們是沒有感覺的，是誰惹的禍？

設(shè)計(jì)意圖 學(xué)生的好奇心都很強(qiáng)，喜歡新鮮的東西，該游戲現(xiàn)象明顯，通過親身體驗(yàn)，問題驅(qū)動(dòng)，引發(fā)思考，很容易發(fā)現(xiàn)是線圈帶來的影響，體驗(yàn)活動(dòng)所營造的問題情境具有吸引力，充分激發(fā)學(xué)生的求知欲．從而引入自感現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí).

2 “問題鏈”設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究能力

2.1 實(shí)驗(yàn)探究線圈自感對電流的影響

教師設(shè)計(jì)幾個(gè)通電自感、斷電自感的電路圖，小組討論、方案制定，對比分析哪個(gè)電路比較合理.

通電自感：

斷電自感：

實(shí)驗(yàn)演示：

“問題鏈”設(shè)置 從電流變化的角度，用電磁感應(yīng)規(guī)律的知識(shí)分析通電自感、斷電自感線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢的方向，斷電自感中，線圈充當(dāng)了什么功能？燈泡的電流方向發(fā)生了怎樣的變化？燈泡閃亮的條件是什么？

設(shè)計(jì)意圖 通過創(chuàng)設(shè)情景、“問題鏈”設(shè)置，提出探究的物理問題，推理自感電動(dòng)勢的存在，并應(yīng)用學(xué)過的電磁感應(yīng)規(guī)律來探究這個(gè)現(xiàn)象，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)自感知識(shí)，使他們從中理解自感知識(shí)的本質(zhì)，提高運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，讓學(xué)生的科學(xué)探究、科學(xué)思維素養(yǎng)得到充分的發(fā)展.

2.2 用電流傳感器探究線圈自感對電流的影響

傳感器的優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)，快速處理數(shù)據(jù)，通過繪制圖象，使不易觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀地呈現(xiàn)出來.

實(shí)驗(yàn)操作 將兩個(gè)電流傳感器通過數(shù)字采集器與計(jì)算機(jī)相連，閉合電源開關(guān)，再斷開開關(guān)，采集圖象.為了方便比較我們把兩條支路的電流顯示在同一個(gè)圖象中.屏幕中記錄了從開關(guān)閉合到電路穩(wěn)定再到開關(guān)斷開這一過程電流隨時(shí)間的變化圖象.

問題設(shè)置 讓學(xué)生交流討論圖象的特點(diǎn)和形成原因.

設(shè)計(jì)意圖 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)字實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從燈泡亮暗的觀察到電流-時(shí)間圖象的精確描繪，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從定性分析到定量分析，再以問題到探究，使教學(xué)步步深入，使學(xué)生的科學(xué)思維逐漸提升，從而獲得更高的認(rèn)知能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升實(shí)驗(yàn)探究能力.

3 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

3.1 自感電動(dòng)勢和自感系數(shù)概念教學(xué)

讓學(xué)生閱讀課本，并引導(dǎo)學(xué)生從法拉第電磁感應(yīng)定律出發(fā)，推導(dǎo)自感電動(dòng)勢的表達(dá)式，理解自感系數(shù)，教師簡單介紹物理學(xué)家亨利熱愛科學(xué)、淡泊名利的崇高品格.

學(xué)生探究活動(dòng)1 閃現(xiàn)電火花

學(xué)生利用4節(jié)干電池、帶鐵芯的線圈1個(gè)、導(dǎo)線若干，按照裝置圖9構(gòu)建好電路，要求能看到電火花的閃現(xiàn)，切實(shí)感受到自感現(xiàn)象的存在．提醒學(xué)生手握住導(dǎo)線的金屬絕緣外套，否則會(huì)有電擊的感覺.

問題設(shè)置 請學(xué)生分析閃現(xiàn)電火花的原因.

學(xué)生探究活動(dòng)2 利用自感閃現(xiàn)的火花點(diǎn)燃火炬.

教師 我們知道，北京是世界首個(gè)“雙奧之城”，奧運(yùn)圣火象征了奧林匹克精神，火炬的點(diǎn)燃有多種方式，都蘊(yùn)藏著很多科學(xué)知識(shí)，老師這邊有一個(gè)自制小火炬，你們能把它點(diǎn)燃嗎？

學(xué)生 利用自感點(diǎn)燃火炬.

設(shè)計(jì)意圖 學(xué)生的自主探究活動(dòng)能夠培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手操作能力，火炬的點(diǎn)燃活動(dòng)調(diào)動(dòng)了課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)和文化底蘊(yùn)以及社會(huì)使命感，學(xué)生對物理學(xué)家的科學(xué)精神也有了深刻的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感.

3.2 建立能量觀，磁場能量的教學(xué)

教師提出能力提升問題，在斷電自感實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)斷開后，燈泡出現(xiàn)閃亮，延遲熄滅，那么這個(gè)能量從哪里來呢？試從能量的角度加以解釋.學(xué)生閱讀課本，認(rèn)識(shí)磁場的能量.

設(shè)計(jì)意圖 物理觀念當(dāng)中關(guān)鍵要素又包含物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念和能量觀念，通過這一問題讓學(xué)生對通斷電自感過程當(dāng)中的能量變化情況有著更清晰的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的能量觀.

4 教學(xué)反思

通過聯(lián)系新舊概念建構(gòu)物理觀念，利用真實(shí)情境的課堂演示實(shí)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)情境，并以“問題引導(dǎo)”的方式而學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)思維.科學(xué)探究方面，將演示實(shí)驗(yàn)同學(xué)生的自主探究結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，體會(huì)探究的樂趣，利用“互感和自感現(xiàn)象的應(yīng)用”，加強(qiáng)知識(shí)與生活的聯(lián)系，體現(xiàn)“物理與生活息息相關(guān)”“科技改變生活”等理念.從而培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的品質(zhì)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感.

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