核心素養下的高中物理教學研究

洪瑞敏

“洛倫茲力”是高中物理電磁學中的重要內容，用于描述帶電粒子在磁場中運動受到的作用力。在進行該部分內容教學時應圍繞高中物理核心素養展開，完成教學目標的同時使學習者的核心素養得到有效地提升。本文結合自身教學實踐，探討核心素養下“洛倫茲力”教學的相關策略，以供參考。

新一輪課程改革相關文件強調將學科核心素養融入到教學實踐中。高中物理教學中應做好相關教學內容的研究，尋找核心素養與教學內容的有效契合點，認真執行相關文件要求，貫徹新一輪課程改革精神，積極采取針對性策略不折不扣地在教學中實踐核心素養培養工作。

一、教學內容分析

高中物理課本中“洛倫茲力”知識主要包括三部分內容：洛倫茲力的方向、洛倫茲力的大小、電子束的磁偏轉。其中“洛倫茲力的方向”按照提出問題→展示演示實驗→理論講解順序編排。“洛倫茲力的大小”包括思考與討論、理論介紹兩部分內容。“電子束的磁偏轉”采用理論講解與思考討論相結合的方式講解。

高中物理學科核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四方面內容。帶電粒子在磁場中運動受到洛倫茲力，表明磁場對其運動產生力的作用，體現的是運動與相互作用觀念，這剛好與“物理觀念”核心素養相符。帶電粒子在磁場中的運動可抽象為一個模型，并且帶電粒子運動方向以及受到洛倫茲力的大小需要通過實驗研究、推理得出，即需要具備一定的“科學思維”。課本中講解洛倫茲力知識時給出相關實驗并設計相關問題，要求學習者思考討論。這不僅能驅使學習者主動思考，而且有助于學習者“科學探究”核心素養的提升。在學習以及思考討論環節，要想把握問題的本質，得出正確的結論，則需要學生具備良好的“科學態度與責任”，養成嚴謹認真、實事求是以及持之以恒的科學態度。

對課本中“洛倫茲力”知識進行分析可知，該部分內容與高中物理學科核心素養聯系緊密。為獲得良好的教學以及核心素養培養效果應做好教學活動的合理設計，靈活采用多種授課策略，營造良好的課堂氛圍，更好地激發學習者的學習熱情以及學習潛力。

二、核心素養下“洛倫茲力”教學實踐

1. 課堂引入環節

為更好地吸引學生的注意力，為洛倫茲力教學活動的順利開展做好鋪墊，應做好引入環節的實施。課堂上可借助以下對話展開：

師：同學們經過上一節的學習，我們知道通電導線在磁場中受到安培力的作用。那么導線中的電流是怎樣形成的？磁場對帶電粒子是否也有力的作用？如果有，需要搞清楚哪些內容？

生：電流是電子的定向移動形成的。從微觀角度分析安培力，可知帶電粒子在磁場中也應受到力的作用。在學習有關力的知識時需要搞清楚力的方向和力的大小。

師：很好。今天我們要學習的新的力叫做洛倫茲力。

課堂上與師生對話可引導學習者回顧舊知識，并驅使其思考，實現新舊知識的巧妙銜接，既活躍了課堂，又為新知識的講解奠定了堅實的基礎。

2. 洛倫茲力的方向與大小

完成新課引入后，學生迫不及待地想搞清楚什么是洛倫茲力，怎樣判斷洛倫茲力的方向，怎樣計算洛倫茲力的大小等。

課堂上使用多媒體技術為學習者播放課本中“觀察電子束在磁場中的偏轉”演示實驗的視頻。課堂上要求學習者認真觀看視頻，總結看到了哪些實驗現象。學習者通過觀看視頻清晰地看到未加磁場時，電子在玻璃管中的運動軌跡為直線，即未發生偏轉。但是當加上一個磁場時電子束會偏向玻璃管的一側，改變磁場方向電子束卻偏向另一側。在此基礎上要求學習者認真閱讀課本中“洛倫茲力”以及“右手定則”的相關概念，開展自主學習活動。

同時，使用屏幕為學習者展示以下習題，要求學習者思考，檢驗學習者能否熟練地應用左手定則：如圖1，為電子射線管示意圖，接通電源。要想使熒光屏上的亮線沿z軸負方向偏轉，則所加磁場的方向應為（ ）

A. 沿x軸正方向? ? ? ? B. 沿x軸負方向

C. 沿y軸正方向? ? ? ? D. 沿y軸負方向

課堂上可提問學習者代表，要求其詳細闡述解題過程。同時，做好其回答問題的點評以及該問題的講解，進一步澄清學習者對左手定則的認識與理解。

課堂上繼續使用屏幕為學習者展示課中思考討論內容，如圖2要求學習者思考：如何由安培力的表達式推導出洛倫茲力的表達式？要求學習者認真閱讀課本中的內容，鼓勵其相互討論，尋找推導的思路。最終學習者通過積極思考，認真討論得出了正確的推導結論。推導過程如下：

t時間內經過導線橫截面的帶電粒子個數N=nvtS，則總的電荷量Q=Nq=nvtSq，則導線中的電流I=Q/t=nvSq；由安培力計算公式可知F安=BIL，而L=vt，F_安=BIvt=B·nvSq·vt；安培力可看做導線中帶電粒子受到的洛倫茲力的矢量和，則NF_洛=F_安，聯立容易得到：F_洛=qvB。

課堂上對學習者認真思考、積極討論的行為予以肯定，使其嘗到科學推理的成就感。在此基礎上為引導學習者更加全面地考慮問題，更好地掌握不同情境下的洛倫茲力計算方法。課堂上為學習者展示多媒體動畫，使學習者清晰地看到當電荷運動的方向和磁場的方向呈角時，應使用F_洛=qvBsin計算其受到洛倫茲力的大小。

為深化學習者對洛倫茲力計算公式的理解，展示如下習題對學習者進行訓練：如圖所示的各圖中，帶電離子的速率，電荷量以及磁感應強度大小分別為v、q、B，則以下有關洛倫茲力的計算公式正確的是（ ）

A. （1）中F洛=qvBsin30° B. （2）中F洛=qvBsin30

C. （3）中F洛=0? D. （4）中F洛=qvB

如此可很好地檢驗學習者能否深入地理解洛倫茲力計算公式各參數之間的關系。若學習者能夠正確地選出答案，并能夠做出合理、正確的解釋表明學習者已經理解，掌握洛倫茲力的計算公式。

3. 電子束的磁偏轉

在進行該部分內容教學時可要求學習者自學，而后結合圖4思考并回答以下問題：（1）要求電子束分別打在熒光屏上的A點和B點，偏轉磁場應該沿什么方向？（2）要想電子束打在熒光屏上的位置由B點逐漸向A點移動，偏轉磁場應該怎樣變化？

根據所學的洛倫茲力相關知識，學習者運用左手定則可以判斷出電子束打在A、B兩點的磁場方向分別為垂直紙面向外以及垂直紙面向里。要想電子束打在熒光屏上的位置由B點逐漸向A點移動，則磁場的方向垂直紙面向里，大小逐漸減弱至零打在O點后，改變磁場方向使其垂直紙面向外并逐漸增大。

三、核心素養下“洛倫茲力”教學策略

按照上述思路進行教學，學習者很好地理解與掌握了洛倫茲力知識，核心素養得到了一定程度的鍛煉與提升，順利地完成了教學目標。現對使用的教學策略做如下匯總：

1. 充分準備

講課之前對高中物理核心素養內容進行認真解讀，深入把握其內涵。同時，認真梳理“洛倫茲力”相關知識，分析核心素養與“洛倫茲力”之間的內在聯系。結合“洛倫茲力”知識特點，認真考慮每一個細節做好教學設計，首先借助問題巧妙引入新課。其次，借助多媒體技術展示相關實驗以及物理情境，吸引學習者注意力的同時幫助其更好地認清與理解相關內容。最后，預留合理空白時間，鼓勵學習者開展自主學習以及思考討論活動，激發其思考，使其能夠從討論中頓悟。

2. 重視互動

互動能夠激活高中物理課堂，營造一種歡快、愉悅的課堂氛圍。同時能夠驅使學習者深入思考，有助于其透過現象看本質，更好地把握所學知識本質，無形之中提升學生的核心素養，因此教學實踐中應圍繞教學的重點與難點設計互動問題，在課堂上要求學習者思考回答，給其提供主動思考和表達的機會。根據其回答問題的情況給予針對性的表揚與鼓勵，糾正其認識上的不足以及理解上的錯誤，幫助其樹立學習的自信心，自覺地養成良好的學習習慣。

3. 及時鞏固

核心素養下高中物理教學活動時為使學習者形成必備品格以及關鍵能力，應圍繞教學內容展示相關習題，要求學習者根據自身的理解思考、解答，檢驗其是否真正地理解與掌握所學，更好地暴露出其學習問題，促使其及時發現與正視自身問題。同時，給予學習者針對性的輔導，如再次講解相關知識，進一步澄清學習者認識，使其真正地消化、吸收所學。例如，在“洛倫茲力”教學活動中圍繞洛倫茲力的方向判斷、計算公式的理解設計習題，達到了良好的鞏固所學知識的目的。

在核心素養下開展“洛倫茲力”教學活動，課前總結自身教學經驗，基于核心素養內涵做好充分授課準備，認真設計相關教學環節，并重視課堂互動以及課堂訓練，給予學習者學習上的引導，調動學習者學習體驗的同時，幫助其更好地理解與掌握所學，鍛煉了其核心素養，圓滿完成了教學任務。