基于物理學科核心素養的高中物理磁場教學策略研究

荊宏星 付學嬌 張文東

摘 要：物理學科核心素養的提出，要求普通高級中學學生在完成課業學習之余，除了要通過學習物理知識來掌握基礎的物理常識，學會解決實際生活中的物理問題，還要養成適合自己終身發展、適應社會不斷變化的各種素養。文章正是基于此，對高中物理中重要知識點“磁場”的教學開展了策略方面的研究。

關鍵詞：核心素養;高中物理;磁場;教學策略

基于核心素養的高中物理課改，具有重要意義。就物理學科來說，高中物理課程需要明確一個總目標，即培養學生的物理核心素養。而對于高中物理知識中占比較高的一個知識點“磁場”來說，一方面，對“磁場”這一章節進行核心素養的教學研究，可以讓教師更加深度地對核心素養進行自我理解，逐步推進新課改的實施;另一方面，“磁場”知識內容在整個高中物理中屬于比較重要的教學內容，相關教學策略的正確實施也能使學生在掌握科學知識之余使自身的物理核心素養得到培養。

一、 物理核心素養概述

學者們結合物理學科特質和對相關理論的解讀以及對相關教育政策方針的學習，提出了適合物理學科發展和育人特點的物理核心素養，簡言之，即學生通過對物理學科的不斷加深學習，獲得的一種特有的足以影響學生一生發展的能力，它分為以下四個方面內容。

（一）物理觀念

物理觀念主要分為物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等概念，具體解釋為對物質、運動、做功、能量等的基本認識，這是由物理學視角而形成的。可以說是物理概念及其規律的提煉、升華，也可以說是通過物理學知識來解釋自然現象和解決實際問題的標志。

（二）科學思維

在物理核心素養中，科學思維主要體現在模型的建構、科學的推理過程、觀點的論證、質疑的提出以及創新思路等。除此之外，科學思維還表示對客觀事物本質屬性、內在規律及相互聯系的認知，是使用物理學科知識進行綜合分析、推理論證等方法的能力，也是在經驗和事實基礎上進行建構理想模型的抽象概括過程。

（三）科學探究

常見科學探究方式有探究問題、引導證據、做出解釋、開展交流與合作等，要求學生對物理學科中出現的科學問題大膽提出猜想與假設，學會設計實驗與制訂方案，懂得如何獲取和處理信息，并且在這個過程中小心求證，通過收集各種充分的證據來獲得結論并做出解釋。

（四）科學態度和責任

物理核心素養要求學生不僅要學會認識科學本質，理解科學、技術、社會、環境，還要理清它們之間的相互關聯，形成對科學和技術應有的正確態度。也就是做到既要認識到科學技術是可以改變人們生活的，也要了解科學技術是一把“雙刃劍”，樹立正確使用科學技術造福人類的社會責任感。

二、 磁場相關內容課程要求解讀

普通高中階段中，物理所研究的“磁場”在人教版2019年高中物理教材中主要體現在物理必修第三冊第十三章《電磁感應與電磁波初步》以及物理選擇性必修第二冊第一章《安培力與洛倫茲力》、第二章《電磁感應》和第四章《電磁振蕩與電磁波》中。結合物理學科核心素養，“磁場”相關要求解讀如下：

（一）了解磁現象，明白其應用

在必修課程第一節的學習中，課程主要介紹了磁現象在中國古代的發現過程，引出了其應用方式，如中國四大發明之一的指南針就是用到了地磁場的原理，這是中國古代勞動人民智慧的結晶。通過這一部分的教學，學生了解到科技對人類生活和社會發展的影響，提高了愛國主義情懷與民族自豪感。本小節還給出了新時代科技發展中磁場的應用實例，使學生積極性有所提高。

（二）了解磁場，理解磁感應強度和磁通量

在學習磁場之前，學生已對重力場和電場有所知悉，并且也理解“場”是一種不能看不見摸不著卻又真實存在的東西。在了解這一點后，學生既可對已學知識加深印象，又可為電磁場的運動、相互作用和能量等認識打下基礎，正如磁感應強度和磁通量都是對磁場的進一步認識。而對“磁通量”的理解也同樣如此，都是在一定基礎上培養對新知識的攝取能力。

（三）會判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向

這里提出的是操作水平的要求，能獨立判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向，就必然是建立在理解的基礎上。學生對這一要求獨立操作，也能讓學生對物理概念的理解更加深刻。在這一過程中，通過對奧斯特實驗的介紹，要讓學生明白磁場不僅僅是由磁體產生的，也可以通過電流產生，磁和電之間存在著一種特殊的關聯。同時，在情感方面，也可以讓學生體會到科學探究向來都不只是單純的數據堆砌，而是科學家采用確切可靠的科學推理和實驗。

（四）通過實驗，認識安培力

在此過程當中，學生往往會經歷了解實驗對象、準備實驗器材、觀察實驗現象、收錄實驗數據、處理數據結果、分析形成原因等步驟，一步一步地對安培力的屬性有所認識。其中，安培力有一個重要的方向判斷方法——左手定則，教師在教學中要在左手中的各個位置充分展示不同的物理量，同時強調左手安培定則與右手螺旋定則之間的本質性區別。課程中要求通過實驗分析所得數據，找出規律，推導出安培力的通用計算公式，理解公式中的量有哪些實際的物理意義，注重學生對實驗證據進行分析與歸納的方法的掌握。

（五）通過實驗，認識洛侖茲力

從洛倫茲力的定義中可以知，電荷本就屬于微觀粒子，通過觀察電子束在磁場中的偏轉、在勻強磁場中作圓周運動、在三維空間的運動軌跡以及觀察電子束在電場作用下的偏轉運動，這些都把洛倫茲力用模型的形式直觀顯現出來。教師要講解實驗來由，使學生了解技術對人類生活和社會發展的影響，使學生能體會到一種科技感。

三、 基于物理核心素養的磁場教學策略

（一）確立教學目標

在具體教學過程中，教師在設計每個小節的教學時，要始終遵循物理學科核心素養四個方面的構成來對內容進行設計。相對來說，物理基礎知識在學生的建構過程中既漫長又復雜，這就要求教師在教學過程中，應一步一個腳印，注重學生對知識的吸收度，有效利用每一個物理概念和規律講授每一節課，力求每節課的設計內容能夠達到相關要求。例如，對通有電流的導線的安培力知識的講授過程，要讓學生學會解釋有關磁的現象;對磁通量、磁場知識的講授過程，要讓學生體會生活中如電動機的基本結構和原理;對運動電荷的作用力、磁感應強度等知識的講授過程，要讓學生了解質譜儀和回旋加速器的基本結構和原理，促進學生構建物理基礎知識框架。