物理教學中如何培養學生的核心素養

李國鳳 張虹

【摘要】核心素養的落地生根，需要體現在課堂教學上，本文以（互感和自感）為例，探討如何在教學中培養學生的物理核心素養， 對于加深學生電磁感應相關內容的理解以及培養學生的物理學科核心素養有著重要意義.

【關鍵詞】高中物理；核心素養；課堂教學

隨著新一輪課程改革的推進，核心素養已經成為主要的價值取向，物理核心素養的培養是物理學科教育的根本，使物理學科有了育人的價值.在實際的物理教學中，如何將物理核心素養即物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任感滲透到教學中，讓物理教學過程成為學生核心素養的形成過程，是一線教師深思的問題.

本文以人教版“互感和自感”一節為例，探討培養學生核心素養的教學設計.

1 創設物理情境，培養學生的物理觀念

1.1 認識互感現象

演示實驗1 使用一個手機無線充電器，接220 V生活用電，上面用毛巾蓋住，一個多匝線圈與一個發光二極管串成閉合回路，二極管不發光，讓小線圈靠近充電器，二極管被點亮，掀開毛巾揭秘，原來是手機無線充電器，打開底座，發現里面有一個線圈.如圖1.

演示實驗2 展示兩個大小不同的線圈A和B，兩個線圈A、B之間并沒有導線相連，小線圈A可以套入大線圈B.播放手機音樂，讓小線圈A與手機的音頻輸出端連接，大線圈B與擴音器的輸入端連接，當小線圈A靠近大線圈B時，能聽到很小的音樂聲從擴音器中播出，再把小線圈A線圈插入大B中，擴音器里的音樂聲變大，正是手機里播放的音樂.如圖2.

問題設置 二極管沒有連接電源，為什么二極管會發光呢？ 兩個線圈沒有連接，為什么擴音器里能發出手機中播放的音樂？

設計意圖 實驗營造了學生熟悉的問題情境，具有很強的生活力和吸引力，從而引出互感現象，充分激發學生的求知欲.

1.2 認識自感現象

創設實驗情境，體驗活動：“千人震”游戲，體驗自感電動勢的存在，從而引入自感.如圖3.

實驗器材 干電池4節，帶鐵芯的多匝線圈1只，導線若干，開關1只.

問題設置 開關斷開的瞬間，他們被電擊了，四節干電池并沒有那么大的威力，而且開關閉合后的過程中，他們是沒有感覺的，是誰惹的禍？

設計意圖 學生的好奇心都很強，喜歡新鮮的東西，該游戲現象明顯，通過親身體驗，問題驅動，引發思考，很容易發現是線圈帶來的影響，體驗活動所營造的問題情境具有吸引力，充分激發學生的求知欲．從而引入自感現象，實現有意義的學習.

2 “問題鏈”設置，培養學生的科學思維和實驗探究能力

2.1 實驗探究線圈自感對電流的影響

教師設計幾個通電自感、斷電自感的電路圖，小組討論、方案制定，對比分析哪個電路比較合理.

通電自感：

斷電自感：

實驗演示：

“問題鏈”設置 從電流變化的角度，用電磁感應規律的知識分析通電自感、斷電自感線圈中產生的自感電動勢的方向，斷電自感中，線圈充當了什么功能？燈泡的電流方向發生了怎樣的變化？燈泡閃亮的條件是什么？

設計意圖 通過創設情景、“問題鏈”設置，提出探究的物理問題，推理自感電動勢的存在，并應用學過的電磁感應規律來探究這個現象，讓學生主動建構自感知識，使他們從中理解自感知識的本質，提高運用物理知識解決實際問題的能力，讓學生的科學探究、科學思維素養得到充分的發展.

2.2 用電流傳感器探究線圈自感對電流的影響

傳感器的優點：能夠實時采集數據，快速處理數據，通過繪制圖象，使不易觀察的實驗現象更直觀地呈現出來.

實驗操作 將兩個電流傳感器通過數字采集器與計算機相連，閉合電源開關，再斷開開關，采集圖象.為了方便比較我們把兩條支路的電流顯示在同一個圖象中.屏幕中記錄了從開關閉合到電路穩定再到開關斷開這一過程電流隨時間的變化圖象.

問題設置 讓學生交流討論圖象的特點和形成原因.

設計意圖 傳統的實驗與數字實驗相結合，實驗現象從燈泡亮暗的觀察到電流-時間圖象的精確描繪，使實驗數據從定性分析到定量分析，再以問題到探究，使教學步步深入，使學生的科學思維逐漸提升，從而獲得更高的認知能力，培養學生的科學思維，提升實驗探究能力.

3 培養學生的科學態度與責任感

3.1 自感電動勢和自感系數概念教學

讓學生閱讀課本，并引導學生從法拉第電磁感應定律出發，推導自感電動勢的表達式，理解自感系數，教師簡單介紹物理學家亨利熱愛科學、淡泊名利的崇高品格.

學生探究活動1 閃現電火花

學生利用4節干電池、帶鐵芯的線圈1個、導線若干，按照裝置圖9構建好電路，要求能看到電火花的閃現，切實感受到自感現象的存在．提醒學生手握住導線的金屬絕緣外套，否則會有電擊的感覺.

問題設置 請學生分析閃現電火花的原因.

學生探究活動2 利用自感閃現的火花點燃火炬.

教師 我們知道，北京是世界首個“雙奧之城”，奧運圣火象征了奧林匹克精神，火炬的點燃有多種方式，都蘊藏著很多科學知識，老師這邊有一個自制小火炬，你們能把它點燃嗎？

學生 利用自感點燃火炬.

設計意圖 學生的自主探究活動能夠培養學生設計實驗及動手操作能力，火炬的點燃活動調動了課堂氣氛，培養學生的人文素養和文化底蘊以及社會使命感，學生對物理學家的科學精神也有了深刻的認識，培養學生的科學態度與責任感.

3.2 建立能量觀，磁場能量的教學

教師提出能力提升問題，在斷電自感實驗中，開關斷開后，燈泡出現閃亮，延遲熄滅，那么這個能量從哪里來呢？試從能量的角度加以解釋.學生閱讀課本，認識磁場的能量.

設計意圖 物理觀念當中關鍵要素又包含物質觀念、運動觀念、相互作用觀念和能量觀念，通過這一問題讓學生對通斷電自感過程當中的能量變化情況有著更清晰的認識，培養了學生的能量觀.

4 教學反思

通過聯系新舊概念建構物理觀念，利用真實情境的課堂演示實驗來創設情境，并以“問題引導”的方式而學習，培養學生利用科學思維.科學探究方面，將演示實驗同學生的自主探究結合在一起，培養學生的實驗探究能力，體會探究的樂趣，利用“互感和自感現象的應用”，加強知識與生活的聯系，體現“物理與生活息息相關”“科技改變生活”等理念.從而培養學生熱愛科學的品質，進而培養學生的社會責任感.

參考文獻：

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