核心素養視閾下的中學物理教學實踐

李暉

[摘? ?要]物理核心素養是學生在學習物理過程中積累下來的思維方法和思維能力，以物理核心素養為指導進行教學設計具有重要的現實意義。文章以《磁是什么》一課為例，探討基于核心素養教學目標確定、教學內容分析以及學情分析。

[關鍵詞]核心素養;磁場;科學探究

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）20-0042-03

物理核心素養是物理學科育人價值的集中體現，是學生學習物理過程中形成的能力積淀，這種能力積淀是原創而內生的，是個體后續更高層次學習以及終身學習的必要基礎，同時也是對新課程三維目標的提煉和升華。物理核心素養主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面要素構成。本文以滬科版初中物理教材第十七章第一節《磁是什么》為例，談談核心素養視閾下的初中物理教學。

一、依據物理核心素養要求確定教學目標

著手“物理觀念”的發展，“磁場”在初中階段的表現期望應該包括以下內容[1]。

1.知道什么是磁性，知道一些物體通過磁化可以獲得磁性。

2.了解磁體周圍存在一種看不見、摸不著的物質——“磁場”，磁場能夠使放入其中的磁針發生偏轉。

3.? 知道可以用小磁針在磁場中靜止時的指向判斷磁場方向，了解規定小磁針北極的指向為該點的磁場方向。

4. 知道可以用磁感線形象描述磁場、會用磁感線展示條形磁鐵、蹄形磁鐵等的磁場分布。

5. 會畫地磁場的磁感線，知道地理兩極和地磁兩極不重合。

二、依據物理核心素養要求分析教學內容，確定重點

用物理觀念統領物理概念、規律的教學，本文具體分析“磁”在發展學生物理觀念中的地位和作用。學生在生活中已經接觸過磁鐵，知道磁鐵的吸鐵性以及磁極間的相互作用，但是對“磁體間的作用力不通過接觸就能發生”的原理不是很清楚，需要引導學生從磁場的角度去理解。磁場是電磁學的核心內容，學生對磁場內容的學習應該遵循由淺入深、從形象到抽象、循序漸進的原則。學生在小學階段對磁鐵及其特性有基本的了解，初中階段側重對磁場物質性的表現與認識，包括磁性、磁場（磁場方向和強弱）、用磁感線描述磁場等，符合初中生形象思維發展的階段特點，故確定磁場和磁場的描述為本節課的重點。對重點物理觀念的建構，課堂教學如下。

師：我們把磁體磁性最強的兩端稱為磁極，這里靜止懸掛了一個條形磁鐵，同學們注意觀察它兩極的指向有什么特點？

生：紅色一端指北，藍色一端指南。

師：由于紅色一端總是指北，藍色一端總是指南，人們據此制成了指南針，并把指北的一端稱為磁體的北極，指南的一端稱為磁體的南極。

引導學生發現問題。

師：現在老師手中拿了一個大號的磁針，靜止時分別指向南、北方向。現在分別用玻璃棒和氣流（吹氣）作用于它，觀察它的指向變化。

生：磁針在外界作用下指向發生了變化。

師：當有外界物質作用時，例如玻璃棒、空氣等物質，它的指向會發生變化。由于放在手上可能不夠穩定，把磁針放在平臺上觀察指向，發現指向不再指南北方向。（在平臺下面放了一個磁鐵）

師：我們使影響磁針的物體遠離磁針后，再看看，發現又指南北了。前面同學們看到磁鐵并沒有跟磁針接觸，而磁針又受到了某種物質的作用而改變了指向，這種物質存在于磁體的周圍，我們稱為磁場。

[研究問題]

師：磁場這種物質同空氣、玻璃一樣都是客觀存在的，請同學們用手感受磁場。

生：沒有感覺。

師：磁場看不見摸不著，我們該如何研究它呢？我們對于看不見的物質有沒有什么好的研究方法？例如氣流。

[思考問題]

我們如何研究空氣流動的方向？如何研究空氣流動的快慢？

生1：看樹枝、樹葉擺動的方向和擺動的幅度。

生2：看晾曬的衣服擺動的方向和擺動幅度。

師：把衣服縮小成布條，用吹風機演示氣流。

實驗：向玻璃箱中吹風，用布條顯示風向，用記號筆記錄風向，把所有的風向連線得到“風向線”。

師：沒有畫風向線的區域有沒有氣流存在？

生：有，只是沒有布條檢測。

師：風向線是否真的存在？畫風向線的好處是什么？

生：不存在;風向線可以直觀顯示風向。

師：我們今天研究的并不是風向，但是我們可以類比一下：風對布條的作用，通過布條的受力表現，反過來研究風向;磁場對磁針的作用，我們也可以通過磁針的受力表現，反過來研究磁場。這里涉及磁場的基本性質是對放入其中的磁體會產生力的作用。

磁場是一種看不見的物質，單純地跟學生講解，學生難以理解。可用生活中常見的實物作用于磁針，讓磁針獲得一樣的轉向效果，學生容易把磁場跟客觀物體聯系在一起。通過教師演示實驗和生活中隨處可見的物質做類比，建構磁場的物質性;尋找研究磁場的方法——轉換法。

三、依據物理核心素養要求分析學情，確定難點

針對磁場內容，具體分析學生現有的物理觀念、科學思維、科學探究能力及其發展水平。九年級學生處于初中生涯的最后階段，知識儲備豐富，邏輯思維能力也得到了一定的培養，為本節課的學習奠定了良好的基礎。小學科學已經對簡單的磁現象做了介紹，學生已經對磁具備了一定的感性認識，本節課將以人為本，讓“研究性學習”走進課堂，走入學科教學，切實增強課堂教學的開放性、 民主性和生成性。以生活體驗和科學實驗為橋，架設師生互動平臺，層層遞進，層層啟發，引導學生自主完成學習任務，教師做指導性總結。磁場的描述和磁感線較為抽象，可作為本節課的難點。基于科學思維的引導，運用轉換法和類比法加以突破，并同步科學探究，分小組合作，自主尋找規律，本部分內容教學片段如下。

師：在磁體周邊擺放一個小磁針，隨意轉動小磁針，發現小磁針北極的指向是確定的，我們認為：小磁針在磁場中靜止時北極的指向為該處的磁場方向。

師：現在我們想把磁體周圍的磁場方向都畫出來，怎么辦？

生：讓小磁針變換位置，或者全部擺放小磁針。

師：請同學們分組實驗，把每處磁針北極的指向用記號筆標出方向。并用一條曲線把所有的方向線連接起來，讓所有方向線與該曲線相切。這樣的曲線我們稱為磁感線。

師：周邊沒有畫磁感線的地方，有沒有磁場？怎么表示出來？

生：有，放更多的小磁針去探究。

師：磁體周邊空間有限，這么大的磁針放不下去怎么辦？

生：縮小磁針。

師：現在老師給你們足夠多的磁針（鐵粉），鐵粉在磁體周圍被磁化后就變成了一個個小磁針，請同學們利用鐵粉來模擬磁感線。

（安排兩組同學用蹄形磁體做實驗，其他組用條形磁鐵做實驗，方便后續對比兩種磁體磁感線的分布情況）

師：請同學們對比兩種磁體磁感線的分布，思考問題：1.磁感線實際存在嗎？2.就磁體外部而言，磁感線從哪里出來，回到哪里？

生：磁感線不是實際存在的。磁感線從北極出發回到南極。

通過一系列的實驗，學生對磁場的物質性能有一定的理解。在幫助學生理解磁場客觀存在時可建立模型，例如我們通常采用畫線的方法，并以此引出磁感線。在畫線的時候學生容易產生理解的誤區，是不是我們畫出來的曲線就是磁體周圍的磁感線呢？容易把磁感線也當作是客觀存在的。為此，我們在設計教學的時候要注意避開這個概念陷阱，注意引導學生思考：沒有畫線的地方是不是就沒有磁場呢？答案是否定的，畫曲線研究磁場，目的是建立模型，磁感線并不是客觀存在的，同樣由于我們能畫的線條有限，只能大致描述磁體周圍的磁場分布。同時，磁感線對磁場描述的意義，我們又要結合實驗和邏輯進行講解，例如鐵屑模擬磁感線實驗中磁體兩極分布較多，說明磁體兩極磁性最強，磁感線上每點的切線方向代表該處的磁場方向，由于確定曲線上的固定點只有一個確定的切線方向，所以每處磁場方向也是唯一的。在磁體外部，磁場線從北極出發回到南極的問題也是需要學生歸納總結的。

四、依據物理核心素養要求發展科學思維

磁場對學生而言，往往只是耳聞，難以“目見”，一般通過磁體間的相互作用感知磁場的存在。基于科學思維能力的發展要求，本節課需要教師引導學生建立模型和使用轉換法來認識磁場。這種認識和研究又是需要從直觀到抽象、從大而易見到小而細微的。在科學探究過程中先用小磁針試探性研究磁場方向和強弱，但是尺寸較大的磁針不足以達到我們認識磁場的效果，我們需要更細小的小磁針——鐵屑來顯示磁場的分布情況，這里我們還用到了前面學習的磁化，通過將細鐵屑磁化成小磁針，讓學生自然而然地知道為什么可以使用鐵屑模擬磁場的分布情況，而不是我們直接教學生使用鐵屑操作實驗，使學生知其然并知其所以然。

物理核心素養是對物理教學的理論指導，是學生學習過程的目標指向，具體到實際教學過程中的落地生根，我們要仔細研究課程標準、研究章節內容特點、研究課本實驗設計。本節內容重難點明確，但知識點較為零碎，有些學生在小學科學課里已經學過，但大多是淺嘗輒止，不求甚解，阻礙了對相關知識的理解。本節課教學可以從學生已有的知識架構入手，又要有啟發、拔高，要引導學生從基本現象認識提升到內在規律的探究。前半節課的演示實驗為后半節課的分組實驗做鋪墊，這些教學安排無一不是對科學思維的培養。以科學思維指導科學探究，在科學探究過程中培養科學思維。初中生常感到物理難學，其主要原因之一是學習內容過于抽象，在本節教學內容的設計中，我們盡可能把抽象的東西具體化、類比化，例如利用風向的研究類比磁場方向的研究，學生在學習過程中比較容易產生主觀的學習動機和探索欲望。我們在教學過程中也要注意培養學生的學習興趣、動手興趣、探索興趣，這些都會成為學生學習物理的內生動力，也是學習物理的關鍵所在。

物理實驗縱有理論指導也難免會出現問題，對實驗中出現的問題要能正確對待。如小磁針被條形磁鐵磁化后南北極與標注不一致，出現“同性相吸”的現象，難道是實踐與我們學習的知識相矛盾嗎？很顯然不是，要學會找尋其中的原因（原因是磁針被磁化了，使原來的北極變成了南極）。實驗中應遵循實事求是的原則，學會分析問題的原因所在，并通過對“磁”的研究，體會物理科學研究的魅力，培養學生對自然科學的興趣和科研興國的使命感，這些都是我們在物理教學過程中讓學生應具有的科學態度與社會責任。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

郭玉英，姚建欣，張玉峰.基于學生核心素養的物理學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2017.

（責任編輯 易志毅）