基于高中物理核心素養(yǎng)的情境設(shè)置課堂初探

唐利民

【摘要】 ?高中物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面;核心素養(yǎng)是新時期對人才所必備素質(zhì)的集中體現(xiàn)，是學(xué)生實現(xiàn)自我發(fā)展、社會實現(xiàn)進(jìn)步的共同要求。怎樣在物理課堂中實現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。怎樣實際操作，筆者通過一節(jié)區(qū)公開課的主要設(shè)計理念及在實施過程中的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)，主要是通過情境（實驗）的創(chuàng)設(shè)、問題的引導(dǎo)，初步培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】 ?高中物理 核心素養(yǎng) 情境設(shè)置

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ??? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 ?A 【文章編號】 ?1992-7711（2019）05-076-02

高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)共有四個維度：物理觀念和應(yīng)用、科學(xué)思維和創(chuàng)新、科學(xué)探究和交流、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。在同一節(jié)課中要落實這四個維度，需要精心設(shè)計，細(xì)微構(gòu)思。有意義的學(xué)習(xí)活動總是憑借一定的教學(xué)情境來實施的，學(xué)生對知識的感悟、乃至素養(yǎng)的提升也只有在與情境的互動中才能達(dá)成。值得提倡的教學(xué)路徑是：

筆者通過一節(jié)《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》教學(xué)設(shè)計與實施，通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)情境的設(shè)計，有效地達(dá)到了對四個維度的落實。

本節(jié)課的知識目標(biāo)結(jié)構(gòu)簡單：安培力的概念安培力的方向安培力的大小

一、課堂情境導(dǎo)入設(shè)置吸引學(xué)生，引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀念

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)（中華人民共和國教育部，2017）

課堂以兩個簡單的實驗引入：實驗一：導(dǎo)電液體（飽和的食鹽溶液）在磁場中運(yùn)動（旋轉(zhuǎn)），實驗二：通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動，實驗如圖（1）（2）所示：

現(xiàn)代教學(xué)論指出：從本質(zhì)上講，感知不是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的根本原因，學(xué)習(xí)產(chǎn)生的根本原因是問題;沒有問題難以誘發(fā)和激起求知欲，沒有問題或感覺不到問題的存在，學(xué)生就不會深入思考，學(xué)習(xí)也就只能停留在表層和形式上。為了激發(fā)學(xué)生的求知欲，通過改變實驗的條件（控制變量法）：實驗一：（1）液體沒有通電在磁場中的情況，（2）液體通電后在磁場中的情況，（3）液體通電后撤出磁場的情況，（4）液體通電后在磁場中改變電流方向的情況;實驗二：（1）導(dǎo)線在磁場中不通電的情況，（2）導(dǎo)線通電后在磁場中的情況，（3）導(dǎo)線通電后撤出磁場的情況，（4）通電導(dǎo)線在磁場中改變電流方向時的情況。

設(shè)計目的：讓學(xué)生看到不同條件下的實驗現(xiàn)象，從而可以思考得出液體或?qū)Ь€要運(yùn)動必須是通電和磁場兩個條件缺一不可，根據(jù)高一學(xué)習(xí)的力與運(yùn)動的關(guān)系：物體運(yùn)動狀態(tài)的改變必須要有不為零的合外力，從而引出新課內(nèi)容安培力的概念。筆者認(rèn)為這種不斷改變條件，問題驅(qū)動學(xué)生的方式，可以很好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀念和應(yīng)用，也讓學(xué)生知道多變的現(xiàn)象后面其實蘊(yùn)涵簡單的道理。

二、課堂情境探究設(shè)置，解決課堂的重點(diǎn)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新精神

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式;是基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用;是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、校驗和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力和品格（中華人民共和國教育部，2017）

學(xué)生知道了安培力之后，接下來要研究安培力的哪些要素，可以借此回顧力的三要素和重力、彈力、摩擦力的學(xué)習(xí)過程，這些都是已有的知識框架和思維方法。通過類比法知道同樣是力的研究，接下肯定是力的大小和方向。本節(jié)課先學(xué)習(xí)安培力的方向。

為了讓學(xué)生對安培力的方向感興趣，在知道了安培力的概念之后，讓學(xué)生思考一個問題：定義磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的大小用電流，而規(guī)定磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的方向為什么不用電流而是用小磁針。

有了這些問題，再結(jié)合課堂開始的演示實驗，學(xué)生大概知道安培力的方向會變化，安培力的方向與磁場和電流的方向都有關(guān)系;為了找到它們的關(guān)系，課堂中大膽引入實驗探究如圖（3）所示，將實驗中電流、磁場、力的三者關(guān)系簡化成立體空間圖像：牙簽插泡沫法。

實驗過程讓每個牙簽代表的物理量用紙寫上并插在牙簽上，通過幾個立體圖像找規(guī)律，學(xué)生找不到規(guī)律就找書本，看看前人怎么說的，我們的立體結(jié)構(gòu)符合嗎。

設(shè)計目的：左手定則不是幾個立體圖形可以總結(jié)出的，必須是天才的物理大腦突發(fā)奇想才能想到，本節(jié)課的設(shè)計名為探究實為驗證，讓學(xué)生知道物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程是艱辛曲折的過程，也讓學(xué)生知道學(xué)會尋求幫助，學(xué)會學(xué)習(xí)。

三、創(chuàng)設(shè)理論探究情境，利用試題和實驗驗證猜想，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神

“科學(xué)探究”是指提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力（中華人民共和國教育部，2017）

左手定則學(xué)習(xí)之后，要能利用理論指導(dǎo)實踐。筆者設(shè)計了兩方面的應(yīng)用：

（1）判讀下列通電導(dǎo)體在磁場中的受力情況

設(shè)計目的：可以掌握和熟悉左手定則在解題中的應(yīng)用，也讓學(xué)生知道考試一般怎樣考察的。

（2）解釋液體在磁場中旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，在改變條件之后能通過理論判讀液體旋轉(zhuǎn)方向且通過實驗驗證。

設(shè)計目的：有趣的實驗引人入勝，但實驗的現(xiàn)象既然與本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)，有了理論知識之后，可以對現(xiàn)象作出合理的解釋并能猜想實驗條件變化之后的現(xiàn)象，再用實驗進(jìn)行驗證，讓學(xué)生學(xué)習(xí)有成就感。

安培力的大小可以根據(jù)以下的演示實驗進(jìn)行探究，如圖（4）所示：

通過控制變量法，改變接入電池的個數(shù)或改變接入磁場中導(dǎo)體的長度，觀察指針偏轉(zhuǎn)的幅度可以半定量的分析安培力的大小與哪些因素有關(guān)。

設(shè)計目的：安培力的大小在第二節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義B=■=（B⊥I時）有給出，可以不探究，直接給出結(jié)論;但是從學(xué)生思維的發(fā)展和培養(yǎng)角度，設(shè)計實驗會讓學(xué)生理解透徹一點(diǎn)。這里有一個力學(xué)轉(zhuǎn)換的知識點(diǎn)：F安=mgtanθ，觀察到的偏轉(zhuǎn)角度θ與安培力不成正比關(guān)系，所以只能是半定量研究

四、通過對現(xiàn)象的質(zhì)疑和知識的建構(gòu)過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感（中華人民共和國教育部，2017）

本節(jié)課全程都是以實驗銜接，在實驗中總結(jié)，在實驗中反思，在實驗中驗證;有些實驗學(xué)生自己可以在課后動手設(shè)計操作（導(dǎo)電液體在磁場中的旋轉(zhuǎn)），并且實驗所用器材多是非常環(huán)保，不對人類和社會帶來不利影響。這節(jié)課的設(shè)計和實施充分體現(xiàn)了物理學(xué)是觀察、實驗、猜想與理論相結(jié)合，相互促進(jìn)的科學(xué)，也充分體現(xiàn)了科學(xué)探究的本質(zhì)特征。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]郭玉英等著.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究[M].北京師范大學(xué)出版社.2017.9.

[2]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海教育出版社.2017.11.

[3]盧尚建.高中物理課堂有效教學(xué)研究[M].甘肅教育出版社.2013.7.

[4]凌瑞初.怎樣磨課——以“以通電導(dǎo)線在磁場中受到的力”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016.45（6）：26-29.