運用“科學家故事”培養學生核心素養的實踐探索

摘 要：文章基于教學目標和教材內容的細致分析，以電磁感應現象的教學過程為例，實證研究了運用“科學家故事”培養學生核心素養的積極作用，并對教學實施過程進行了必要的反思。

關鍵詞：核心素養;科學家故事;電磁感應現象

中圖分類號：G642?文獻標識碼：A?收稿日期：2018-08-01

課題項目：湖南省教育科學“十三五”規劃2017年度課題（XJK17CJC001）。

作者簡介：戴雄英，女，副教授，博士研究生，研究方向：課程與教學論、材料科學與工程。

“核心素養”作為一個舶來詞，是最近幾年國內外教育領域的高頻詞，其內涵為現代公民必須具備的知識、能力、技能、態度和價值的綜合。顯然，教師在核心素養的培養過程不能僅僅注重知識的傳授，更重要的是重視學生的全面發展。物理學作為自然科學的最基礎的學科之一，在核心素養的培養過程中占據了重要地位。物理核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個方面構成。其中科學思維是核心，它主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等思維方法。以下筆者以人教版物理選修1-1中第三章《電磁感應》中的第一節電磁感應現象的教學過程為例，進行實證研究。

一、教學目標和教材內容分析

教學目標如下：①關注電磁感應現象的發現過程，了解相關的物理學史;②觀察電磁感應現象，知道電磁感應和感應電流的定義;③經歷關于電流產生條件的探索活動，提高學生的分析、論證能力;④進一步認識磁通量的概念，能結合實例對磁通量的變化進行定性和定量判斷;⑤學習法拉第的科學探索精神，感悟科學、技術和社會的相互關系;⑥了解信念和機遇在科學發現中的作用，辯證認識傳統觀念對科學發展的利與弊。

教材主要內容分析如下：

（1）劃時代的發現。教材從1820年奧斯特發現電流的磁效應開始介紹，簡要回顧人類探索“電生磁”和“磁生電”的歷史背景和探索過程，重點介紹了科學家法拉第歷經10年的艱苦探索，最終發現電磁感應現象的故事。

（2）電磁感應現象。教材直接給出了電磁感應和感應電流的定義。

（3）電磁感應的產生條件。教師首先給出了實驗儀器和記錄實驗現象的表格，提問讓學生歸納產生感應電流的條件，然后學生思考與討論產生“感應電流”與“磁通量”的關系，進一步探究感應電流與磁通量關系的實驗。教材設置了3個實驗：實驗1的內容是初中已經學過的知識——閉合導體回路的一部分導體在磁場中運動產生感應電流;實驗2是線圈靜止，磁鐵相對線圈運動，閉合導體回路中產生感應電流;實驗3是當線圈靜止在磁場中時，斷開或者是接通電路的瞬間以及滑動變阻器的滑片，導體回路中也能產生感應電流。

（4）大家談（遺憾出自哪里？）。教材在該部分簡要介紹了安培和科拉頓對電磁感應的探索失敗的原因。

（5）科學足跡（法拉第與劃時代的發現）。該部分用比較長的篇幅介紹了法拉第的生平、研究背景等。

（6）探索者（搖繩能發電嗎？）。該部分進一步引導學生探索電磁感應現象。教材內容豐富、形式多樣，既考慮了與初中知識的銜接，又注重引導學生層層遞進地思考。

二、教學實施過程

據調查，對于這部分內容的教學，教師們主要采用演示實驗，引導學生總結產生電磁感應現象的條件，注重讓學生去記憶電磁感應現象及其產生條件，然后解題。筆者認為，該教學過程可以結合科學家進行科學探究的過程和方法進行。科學家探索的一般過程如下圖所示。

（1）問題的提出。教師要求學生課前預習，搜集研究背景資料（主要包括當時科學技術發展的階段已經掌握的理論知識和實驗手段）。探索實驗提倡課前預習，培養學生的自學能力和主動獲取信息的能力，同時，讓學生置身具體的情境中，理解問題的癥結，領會科學家們擺脫已有知識的束縛，另辟蹊徑，在解決問題過程中表現出來的奇思妙想，學習科學家不迷信權威的質疑精神等。

（2）作出假設：法拉第等科學家作出了“磁場也能產生電流”的假設。

（3）設計實驗方案：讓學生四人一組自由組合，提出實驗方案，畫出電路圖。

（4）驗證假設：讓學生分組進行探索實驗。受初中知識影響，一般學生記得產生電磁感應現象的條件是“切割磁感線”，所以幾乎所有的組都能從實驗上驗證磁場也能產生電流。此時，教師提問：“探索實驗時哪些情況下無法觀察到電磁感應現象？”并用PPT演示安培、科拉頓和法拉第初期探索失敗的實驗及其時代背景。引導學生結合自己的時間探索過程沿著前人的足跡重新實踐了一遍法拉第的重大科學發現過程，著重讓學生分析法拉第等人前期實驗失敗的原因。為了避免電流磁效應的影響，一般檢流計離實驗裝置比較遠，不利于觀察動態過程。最后，自然而然地引導學生總結出了電磁感應的產生條件——磁通量的變化。在知識上學生對磁生電的概念、條件等的記憶更加深刻，在情感上啟迪學生，讓他們懂得用已有的經驗和理論去指導研究工作。這通常是有益的，但是定勢思維也容易束縛人們的思維。要有質疑、批判及勇于實踐探索的科學精神，引導學生明白在科學研究的道路上沒有捷徑，獲得成功的訣竅即為不懈的努力（長達10年的探索）、敏銳的洞察力、堅定的信念。更重要的是學生在故事的敘述中（大部分學生都喜歡聽故事）潛移默化地接受了萬事萬物之間有聯系的觀念，電生磁，磁也能生電。

（5）得出結論：磁也能生電。經過這樣的教學過程得出的結論，一般學生都能很好地理解并將其牢記于心。電磁感應是電磁學的核心，揭示了電與磁的全面關系，讓學生閱讀“劃時代的發現”，并引導學生想象：如果沒有發現電磁感應現象，我們生活的世界將是什么樣子？引導學生真正了解電磁感應現象發現的歷史地位。

三、教學反思

本文精選教學案例，案例中詳細地對教學目標和教材內容作了細致分析，介紹了具體實施過程。課堂效果表明學生能積極參與和主動學習，課堂氣氛很活躍，在輕松愉快的氛圍中實現了教學目標，培養了學生的核心素養。本研究的幾點反思如下。

學生對科學探究的認識應該是多層次、多角度的。即學生不僅學習所學知識點，更應注重探究人類對科學知識的認識和探究過程以及研究方法。我們教師在課堂上應該注重鍛煉學生發現問題和提出問題的能力，對提問的學生要多加鼓勵，讓學生體驗到提問創新的滿足感，從而在班級中營造良好的學習氛圍;鼓勵學生對研究的物理問題有屬于自己的觀點，引導他們從不同的角度思考問題，鼓勵學生對不同的觀點和結論提出質疑和批判，培養他們使用科學證據的意識和評判科學證據的能力，逐漸能基于科學證據對研究的物理問題進行分析、預測。

考慮學生已有的認知水平及科學史發展的進程，雖然科學家不參加教學活動，但是，由于物理知識是科學家思維活動的成果，透過這些成果可以了解他們的思維過程，這種成熟的思維過程——科學思維方法才是學生應長期不懈學習的。因此，教師在教學過程中應科學地構建教學內容，為學生搭建合理的思維發展的 “階梯”，從而訓練學生的科學思維。

參考文獻：

[1]胡樂樂.國外核心素養體系構建探究[J].新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2017（6）：128-140.

[2]楊亞芳.基于“感悟”的物理核心素養：內涵與策略[J].教學研究，2017（3）：102-111.

[3]卓曉孟.近七年來我國核心素養研究的回顧與展望[J].現代教育科學，2017（10）：144-150.