指向物理學科核心素養培養的高中物理教學實踐研究

朱峰

【摘要】在新一輪課改背景下，從培養學生的物理學科核心素養角度進行的物理教學研究有了很大的發展，但純理論的研究較多，實踐領域較弱.本文擬以“磁感應強度”教學為例，論述基于物理學科核心素養培養的高中物理教學實踐嘗試.

【關鍵詞】核心素養；高中物理；教學實踐

高中物理學科核心素養是學生在接受高中物理教育過程中逐步形成的，適應個人終身學習和社會發展所需要的科學基礎知識、關鍵能力、科學情感、態度、價值觀等方面，是學生通過物理學習集中體現的帶有物理特征的品質［1］，包括物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個方面.

目前按學生素養發展的自然規律順序，有物理的核心知識、物理的核心能力和物理科學品質三個層次，其中核心能力和科學品質是核心素養中最具活性的部分，它們以核心知識的掌握為基礎，是學生進入社會以后適應環境、不斷發展的內在動力［2］.

磁感應強度是電磁學的基本概念之一，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量是本章教學的一個難點，尤其是強弱問題.本次比賽授課對象為高一學生，電磁場知識僅有初中的知識儲備，還未接觸高中階段相關知識，所以不能直接用定義電場強度E=Fq 的方法來類比定義磁感應強度，考慮到學生對于磁場對通電導線的作用是熟悉的，所以嘗試借助對磁力的探究來量化磁場的強弱，通過DIS探究實驗、Excel圖像數據處理及比值定義法突破難點，形成磁感應強度的概念.

1 培養學生物理核心素養的“磁感應強度”教學設計思路

2 培養學生物理核心素養的“磁感應強度”教學實踐片段案例

教學片段1

新課引入

演示：用兩塊磁性不同的U型磁鐵吸引大頭針，再利用這兩塊U型磁鐵對通電線框進行作用.

現象：可以明顯看到吸引大頭針的數量不一樣、線框擺動幅度不一樣.

師 實驗現象非常清楚，請問這兩個實驗說明什么？

生 磁場有強弱之分.

設計意圖? 通過兩個直觀的實驗現象來引出本節課要研究對象，并且一開始就使用導線框，意在回憶初中知識，為后續做鋪墊，凸顯物理的原理性、本質性.

教學片段2

演示：將小磁針放置于兩個不同的U型磁鐵附近，且相對位置一樣.

師 是否可以觀察到區別？

生 看不出區別.

師? 看來小磁針不能勝任，那怎么辦？

生 可以使用通電導線，磁場對通電導線有力的作用.

PPT展現蘇科版初中課本有關磁場對通電導線作用的實驗裝置.

設計意圖 引引入時的鋪墊前后呼應.通過復習回顧初中知識，鞏固物理知識概念，解決了定義磁感應強度的探究對象，明確物理研究對象是物理學習與研究的基礎前提.

教學片段3

師 要研究這個力，肯定先要產生這個力，并且能變化.這是產生這個力的裝置，現在請大家思考可能影響這個力的因素有哪些？

生 電流大小I、導線長度L、導線的放置方向、磁場的強弱.

師 對于多個可能因素的研究，應該用什么物理方法？具體怎么操作？

生 控制變量法.

由于這個力比較小且用一般的彈簧測力計不容易測量，所以本節課需要借助DIS系統來完成實驗，因此，將實驗裝置進行一些改變，介紹實驗裝置，并說明所用磁場為勻強磁場.

設計意圖 本次探究實驗的基本方法是控制變量法，這也是物理學科的核心知識，是學生需要掌握的重要思維方法，通過實驗探究掌握控制變量法的要領，采用多繞匝數的方法解決改變導線有效長度的問題，對課本擴寬磁場進行了改良，簡單高效.針對實驗環境勻強磁場的強調，旨在培養學生細致、嚴謹的科學品質，并使其能對實驗過程中的一些不足之處進行改良，突顯科學創新精神.

教學片段4

數據記錄及處理分析

①保持L（80匝）和磁場不變，改變I，觀察力的變化；

師 數據不一定直觀，大家可以通過圖象，描點畫圖（見圖3）來看看有什么發現.

結論：F∝I.

②保持I（1.00A）和磁場不變，改變L，觀察力的變化；

結論：F∝L

由控制變量法可知，F∝IL；

師? 這個規律是否是這個磁場特有的呢？改變磁場還有這個規律嗎？

③保持I和L不變，改變磁場，觀察力的變化；

師 通過數據和圖像，是否可以得出什么規律？請大家小組討論后回答問題.

生 小組發現減弱磁場，保持I和L一樣的情況下，F變小了，但是F依然正比于I，同樣的方法，肯定可以得出F也正比于L，也就是F正比于IL的規律也是適用的，那就可以得出這樣一個規律：F = kIL.

設計意圖 利用DIS系統解決了作用力太小不易測量的困難，借助Excel軟件快速直觀地展現F與I、L的線性關系.從大量實驗數據中找出一般規律或結論，這對學生發掘數據和整合分析數據的能力要求很高，借助Excel圖像數據處理可以非常快捷地得到基本規律，打破了學生常規處理實驗數據的局限，有效提升了學生利用新技術和數學工具解決物理問題的核心能力.

教學片段5

師 在F= kIL這4個量中，能否找出一個描述磁場特性的物理量？

生 可以，k.

師 這個k如果可以，應該要做到在磁場不變，改變I或L時K能保持不變；在磁場變化時，K也隨之發生變化，那到底能不能做到呢？那我們算一算，驗證下.

師 各取三次實驗的一組數據算一下，每匝線圈長度為6.5cm.

學生計算驗證.

師 在磁場不變時，改變電流或有效長度，斜率k穩定不變，在只改變磁場時，斜率k也出現變化，并且磁場減弱則k減小，看來斜率k與磁場的強度是匹配吻合的，那么我們就可以將這個斜率k定義為磁感應強度，描述磁場的強弱.

設計意圖 通過這樣一個驗證教學設計，有效地落實了對于學生科學態度、情感和價值觀的培養，科學探究需要考慮周全，樹立科學證據意識，各種可能性均需納入思考和驗證過程，這樣得出的實驗結論才是真實可信，經得起推敲的.

3 對培養物理核心素養的物理教學實踐的幾點思考

3.1 在教學實踐中顯化科學思維

依據學生認知規律及物理教學特點，建立起物理核心素養與物理教學實踐之間的理解通道［3］.教學體系應以物理核心素養培養為目標，更加關注物理情境的創設.物理思想和研究方法的體會和領悟.學生學習實踐體驗及創新意識和學生科學思維的培養，更好發揮出學科課程的價值［4］.

3.2 科學探究（DIS系統）

科學探究（實驗探究）是高中物理學科核心素養的重要內容.學生在教師的引導下，主動參與到科學實驗探究過程中，積極發現問題，團隊成員通力合作，尋找解決問題中所需的新資料，利用新技術、新應用，積極分析、整合數據資料，得出結論，從而日常生活中發現問題、剖析問題、解決問題的能力，最終提高學生的創新精神和實踐能力［5］.

4 結語

目前對物理學科核心素養的論述仍然處于缺乏狀態，受傳統教育的影響，絕大部分教師對于物理學科核心素養培養的認識還處于淺層，在教學實踐中還存在著不少的問題，用具體的實踐案例來進行分析闡述的更是寥寥無幾.作為一線教師對核心素養內涵的熟識度及理解深度需要不斷加強，讓學生把物理課堂中學到的思維方法和實驗技能應用到真實的日常活動中，培養和提升學生的實踐能力和創新能力，真正突出實踐育人的價值.

參考文獻：

［1］教育部.普通高中物理課程標準（2017版）［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］李小鵬.學科核心素養導向下高中物理實驗教學策略研究［J］.數理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［3］孔兵.探索問題驅動教學法在物理教學中的應用［J］.數理天地（高中版），2022（12）：62-64.

［4］朱興文.基于信息技術的高中物理教學實踐［J］.數理天地（高中版），2022（08）：95-97.