基于核心素養 促進深度學習

【摘要】物理學科的核心素養包括：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任.在高中物理教學中，探究活動、導學案、歸納推導、情境化體驗等環節都是在物理核心素養基礎上進行的，在教學過程中對每一個環節進行設計和反思，創建真實的情境、問題，可以幫助學生提高學習的興趣和動力，促進知識的產生和運用。在高中階段，構建物理學科核心素養，推進情境化和任務化教學，對于推動物理學科的發展起著重要的作用.

【關鍵詞】核心素養；深度學習；教學設計

突出核心素養來指導高中物理教學，對于推動學生的綜合發展起著非常關鍵的作用.在實施學科教育的過程中，教師要充分理解學科核心素養的含義，從課堂設計入手，提高課堂教學的有效性.

1課程標準滲透科學思維

《義務教育物理課程標準》明確指出，物理學科的核心素養之一是科學思維，科學思維的內容包括：模型構建、科學推理、科學證明、質疑創新，這是一種以科學論辯為基礎的教學方法，有利于對學生問題意識、證據意識、推理能力和批判性思維的訓練，受到教師的歡迎，還可增進對核心概念的整合，加深學生對知識內容、科學本質的認識.

高中物理是一門以科學思維培養為目的的學科，旨在讓學生體驗科學探究的過程，培養他們的科學思維方式，提高他們的創造力.高中物理核心素養的培養，是與學生積極參與、全身投入并獲得健康發展的有意義的學習進程相聯系的，也就是深度學習.深度學習“以學生為中心”，注重教師引導作用的發揮，教師要了解學生對知識的掌握程度，對整個單元知識有一個全面的認識，在教學過程中對每一個環節進行反思和設計，創建真實的情境、問題和任務，幫助學生提高學習的興趣和動力，促進知識的產生和運用.

2科學論證的要素分析

物理科學證明活動是學生在已有的知識基礎上，提出可探究的問題，再根據自己的實際情況，制定合適的、可操作性的實驗方案，進行自主的驗證調查，根據實驗的結果，提出自己的觀點，并對學生提出的質疑進行辯論.整個學習流程以學生的探究學習作為主要的線索，把握探究學習的核心步驟和技能，突出質疑與反思，交流與討論，探索與創新，以問題的求解來達到高效、深度的學習.科學論證的基本元素是由可探究的科學論題，提出自己的主張，尋找事實依據，展開邏輯推理，進行合理反駁，總結科學結論等元素.

3剖析教學內容

“磁場對運動電荷的作用力”這節課是在對安培力的大小和方向有了一定的認識后，再探究磁場對運動電荷的作用力.它不僅讓學生認識了由宏觀安培力到微觀洛倫茲力的知識遷移，也讓學生體會了實驗探究與理論推導相結合的學習方法.洛倫茲力的大小和方向是這節課的重點，考慮到洛倫茲力的方向所包含的三維空間關系較為抽象，這節課中，采用了遞進式問題鏈的方式，在教學過程中，創建真實的情境、問題和任務情境，幫助學生提高學習的興趣和動力，促進知識的產生和運用.

4任務驅動，自主探究，總結規律

在探究洛倫茲力的方向這個環節中，先讓學生通過查閱資料了解了陰極射線管，在真空玻璃管的兩極加上高壓，陰極發射出電子，經電場加速，通過狹縫形成扁平的電子束，電子束轟擊稍稍傾斜的熒光屏，會在示波器上顯示出電子束的運動徑跡.根據圖1引導學生思考.

問題1猜測洛倫茲力的方向與什么有關？

學生答與磁場方向有關，與電子束的運動方向有關.

問題2依據是什么？

學生答根據安培力的方向.

問題3如何通過實驗驗證你的猜想？

如何確定洛倫茲力的方向，讓學生們自己動手改變電子束的偏轉方向，試圖找到判定洛倫茲力方向的方法.在這個過程中，大多數學生都試圖通過調整磁體的極性或者磁體的位置，來感受洛倫茲力的方向，也有一些學生將其與安培力的左手定則相聯系，他們很理所當然的認為四指是電子束的運動方向，而不是將其與電流的方向聯系起來.接著，教師讓幾個學生分享一下自己的思維過程，讓學生自己去想，是什么影響了電子受力的方向？在進行猜測時，一些學生聯想到電場中帶電粒子所受到的作用力的方向與電場強度及電性相關；在這個過程中，教師可以通過詢問學生的猜想依據，使他們能夠進行理性的猜測.然后，教師邀請兩個具有代表性的小組進行討論，并歸納這兩個小組的結論，同時與其他小組進行比較.通過實驗探索以及對現有的規則進行分析，最終得出一個結論，四指是電流的方向，也是正電荷運動的方向或者是負電荷運動的反方向.在這個過程中，教師可以讓學生了解到安培力與洛倫茲力的關系，從而為安培力是洛倫茲力的宏觀表現，洛倫茲力是安培力的微觀解釋做了更好的教學指導.通過如圖1的實驗，學生用左手定則來嘗試判斷，嘗試畫出平面圖，并讓學生自己討論總結得出結論，特別是對四指的方向讓學生自己進行討論歸納.

實驗表明洛倫茲力的方向可以用左手定則判定.

問題4若帶電粒子不垂直射入磁場，三者關系又如何？

結論：F既與B垂直又與I垂直，即垂直于B和I所確定的平面，但B與I不一定垂直.

結論：F既與B垂直又與v垂直，即垂直于B和v所確定的平面，

但B與v不一定垂直.

5理論分析，思維遷移

對洛倫茲力的大小進行研究.首先教師可以給出如下的條件：有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖5.

問題1如何建立推導的物理模型？

問題2I的微觀表達式是怎樣的？安培力和洛倫茲力的大小關系如何？

安培力是洛倫茲力的宏觀表現：F安=BIL=NF洛.

通電導線中的電流I=nqvS，

導線內的自由電荷數N=nSL，

每個電荷所受的洛倫茲力

F=F安N=B（nqvS）LnSL=qvB （B與v垂直）.

問題3若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力如何？

6基于問題解決的深度學習

“轉移和創新”是指對知識進行內化和創新表達，這一特點要求教師為學生創造合適的活動和機遇，讓他們完成對知識的轉換和運用，從而發展學生的創造性思維，讓他們在學習過程中養成主動的社會情感、態度和責任感.首先通過電子束的磁偏轉，并通過問題來了解電視機顯現管的原理.

問題1如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉磁場應該沿什么方向？

問題2如果要使電子束打在熒光屏上的B點，偏轉磁場應該沿什么方向？

問題3如果要使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？

通過演示自然界與帶電粒子相互作用的例子，激發學生探究的欲望，促使他們產生將所學到的知識運用到實踐中的意愿.此時，教師讓他們閱讀《北極光的奧秘》，請他們根據自己的理解，對文章中所說的“帶點微粒進入地球后，受到了地磁的作用，在地磁作用下，迅速進入靠近北極和南極的大氣層”.通過對地球儀的模擬觀測和親身經歷，學生之間進行交流合作，對“極光”的成因進行探討.“價值與評估”作為深度學習教學目的的一個關鍵維度，在這一堂課中，教師要以學生為主體，提高他們的思維能力，讓他們真正地成為課堂的主人.

7結語

綜上所述，培養學生的物理學科核心素養是物理教育的重要任務之一，在教學過程中，教師需要將與學生日常生活緊密相關的實際問題、社會熱點問題、現代科技成果等具有現實情境的教學內容引入到課堂中，培養他們將情境與知識聯結起來的意識與能力，并根據教學內容，設置問題情境，培養學生的科學推理能力.

【蘇州市教育科學“十四五”規劃 2021 年度立項課題：“PCK 視野下高中物理課堂范式的構建與實踐探究”編號：（2021/LX/02/223/06）】

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