例談在高中物理教學中如何落實學科核心素養

【摘要】物理學科的核心素養包含四個方面的內容：物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任。如何在實際教學中落實學科核心素養呢？本文以《通電導線在磁場中受到的力》的教學為例，談談具體的做法和實施策略。

【關鍵詞】高中物理；核心素養；教學案例

新一輪的課堂教學改革，特別重視如何落實學科的核心素養，提高課堂質量，培養學生的學習能力，促進學生系統掌握學科的基礎知識、基本技能、基本方法，培養學生適應終身發展和社會發展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。鑒于此，本文立足于如何在課堂教學中有效地落實物理學科的核心素養，以人教版第三章磁場第四節《通電導線在磁場中受到的力》的教學為例，談談具體的做法與實施策略。

一、物理觀念的教學和落實

1.本節課需要建立的物理觀念

《通電導線在磁場中受到的力》中，需要幫助學生建立起來的物理觀念有兩個：

第一個是磁場對電流能產生力的作用：磁場對通電導線會產生作用力，稱之為安培力。磁場對電流可以產生力的作用這一物理觀念的形成，是這一節課的基礎，有利于后續探究這一作用力的規律，并且對其加以應用。第二個是電表工作的基本觀念：通過深入的分析學習，了解磁電式電流表的結構及其工作原理，建立起電表是如何工作的基本觀念，幫助學生理解掌握電表工作的物理本質。

2.本節課物理觀念教學的具體做法

（1）對于第一個物理觀念的建立，首先在新課引入環節，通過演示實驗，激發學生的學習興趣。

設計教學情境：

實驗1：發光的電燈泡，燈絲在磁場中會發生振動

引導提問學生：

問題1：你在這個實驗中看到了什么現象？

問題2：這個實驗現象讓你聯想到了什么？你見過類似的實驗現象嗎？

問題3：為什么會出現這樣的實驗現象呢？這其中的物理原理是什么？

通過這個演示實驗激發出學生求知欲，為教學的展開做好鋪墊。同時演示實驗也很能引起學生的深入思考，燈絲為什么會振動？這樣的現象背后的物理本質是什么呢？

（2）本節課的第二個物理觀念的建立和解決，是讓學生了解磁電式電流表的結構及其工作原理。本節課采用的方法是給學生布置了課前閱讀作業，事先準備好關于磁電式電流表的相關資料（內部結構、工作原理、特點）等，然后讓學生依據課堂展示的儀器實物，進行講解原理，共同分享，在共同理解儀器工作原理的基礎上，領會這個儀器的用途。

二、科學思維能力的培養和落實

1.本節課涉及科學思維培養的教學內容

本節課在培養學生的科學思維上有兩個重點內容：（1）安培力大小跟什么因素有關系，如何應用其計算公式求解相關問題；（2）安培力大小計算公式的推導過程及其涉及的科學思維。

2.教學的具體實施過程

探討安培力的大小跟什么因素有關系。引導學生根據做過的實驗，猜想安培力的大小會受什么因素的影響呢？

A.磁場強弱" "B.電流強弱" "C.通電導線在磁場中的長度

然后引導學生回憶，在第2節中，學習關于磁場的描述時，為了確定磁場中某點的磁場方向和強弱，我們分別采用了什么樣的辦法？引導回答：類似于電場，我們采用了檢驗的辦法。在這里，我們選擇作為“檢測”的工具是“電流元”這樣一個理想化模型。

學生自然可以分析得出：

當通電導線垂直于磁場放置時，安培力的大小為：F=LLB。

下面進行實驗探究，如果讓通電導線與磁場平行放置，安培力會是什么樣的情況呢？

演示實驗：發現銅棒并沒有滾動，說明這時銅棒是不受到安培力影響的，F=0。

這時，引導學生進行思考，如果通電導線既不跟磁場垂直，又不平行，而是有一定的傾角斜放著，情況會怎么樣呢？

引導學生分析，應該把磁感應強度B進行分解。

綜合以上3種情況，總結得出安培力的計算公式：F=N·ILB⊥。

三、實驗探究能力的培養和落實

1.實驗探究的內涵

物理是以實驗為基礎的學科，實驗探究能力是物理學科核心素養的重要組成部分。“實驗探究能力”是指提出科學問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力，主要包括問題、證據、解釋、交流與合作等要素。

2.本節課在培養學生科學探究能力上的具體教學措施

本節課采用了探究式的教學方法，通過分小組，控制變量，跟學生逐步感受精彩的物理實驗，讓學生通過對探究式實驗現象的記錄，總結和尋找安培力方向所遵循的規律，并且在此基礎上充分領會前人科學家對這一規律的總結和表述。

實驗探究安培力方向的特點：

為學生準備好實驗記錄表格以及記錄用的黑、紅、藍三種顏色的白板筆。老師在投影儀下演示實驗過程，要求學生自己動手，作好實驗記錄。保持電流方向不變，改變磁場方向及觀察力方向。

實驗1：磁鐵N極在上方，S極在下方，外軌道連接電源正極，內軌道連接電源負極，觀察銅棒的滾動方向。

實驗2：磁鐵S極在上方，N極在下方，外軌道連接電源正極，內軌道連接電源負極，銅棒會向哪個方向滾動呢？演示實驗進行驗證。

實驗3：磁鐵S極在上方，N極在下方，外軌道連接電源負極，內軌道連接電源正極，觀察銅棒的滾動方向。

實驗4：磁鐵N極在上方，S極在下方，外軌道連接電源負極，內軌道連接電源正極，觀察銅棒的滾動方向。讓學生根據記錄的實驗結果，得出實驗結論。

四、關于科學態度和社會責任的教學和落實

1.物理學科的科學態度和社會責任的具體內容

通過高中階段的學習，學生應正確認識科學的本質；具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發表自己的見解，實事求是，不迷信權威；在進行物理研究和物理成果應用時，能遵循普遍接受的道德規范；理解科學、技術、社會、環境的關系，熱愛自然，珍惜生命，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感。

2.本節課關于科學態度與社會責任的教學

（1）播放視頻，給學生介紹安培力在現代軍事武器上的應用，這樣的教學方式，不但讓學生及時了解到安培力在科技上的應用，而且能夠很好地激發學生對前沿科技的學習熱情，埋下投身科學研究的種子。

（2）本節課的教學，并不局限于課本教材提供的演示實驗素材，還進行了教材挖掘，設計出了兩個精妙的演示實驗，進一步加強了學生對物理學習的興趣，增強了分析物理問題的能力，拓展了物理學習的視野。

實驗1（見圖3）：

要求學生注意觀察現象，同時記錄下食鹽溶液轉動的方向。引導學生思考，食鹽溶液為什么會發生了轉動，同時要求學生利用剛剛學習的左手定則，對實驗中液體轉動的方向進行判定，看是否能正確分析。

實驗2（見圖4）：

播放實驗視頻：電流之間的相互作用，引導學生觀察實驗，并且記錄實驗現象：

A、同向電流相互吸引

B、反向電流相互排斥

引導學生應用剛剛學習的左手定則進行分析，為什么會出現上述的實驗現象，其本質是什么？

五、教學實踐總結和結語

1.成果

通過對本節課基于核心物理素養培養的四個方面的觀察、診斷和反思，發現本節課在教學實踐中，成功的地方有如下幾點：

（1）設置了引人入勝的教學引入，演示實驗非常具有沖擊力，很能激發出學生的學習欲和對物理奇妙現象的求知欲。

（2）探究實驗很成功，安排得很合理，直接命中主題，學生在動手過程中，不但能充分感受到了物理的美妙，而且水到渠成地總結出有效的安培力方向所遵循的胡規律，印象深刻，容易掌握。

（3）通過多種方式，對學生滲透科學的態度，研究科學問題的方法、思維，點點滴滴中讓學生建立起科學的責任，激發攀登科學高峰的興趣、信心和決心，演示實驗和科技視頻選取得都非常好。

2.反思

通過本節課的教學實踐，還發現了一些不足，需要在后續的教學設計和實踐中加以改進的地方主要有下面兩點：

（1）本節課需要繼續探索和改進的第一點是，在磁電式電表的工作原理教學的部分，還不夠生動和引人入勝，老師講授的多了些，學生參與和實踐的少了些。改進的措施是可以考慮讓學生自己能通過對儀器的觀察，親自動手實踐，探索和領會出它的工作原理，這一點值得繼續思考、探索和實踐。

（2）第二點是本節課的教學時間和教學內容的安排問題。由于本節課教學的重、難點比較多，為此設計了較多的演示實驗和探究實驗，導致時間顯得比較緊，這對授課老師的掌控能力要求比較高，需要非常的熟練，才能把控住教學時間的分配和教學的節奏，才能恰到好處地完成教學的任務。

綜上所述，在實際教學中落實學科核心素養的培養，有這么幾個關鍵點：一是理解學科核心素養的方方面面；二是挖掘教學內容中培養學生核心素養的內容；三是針對核心素養的培養開展教學設計與實施教學。核心素養的培養是一個漫長的過程，需要我們一線的老師不懈地努力，大膽地實踐，及時有效地總結和改進。只要我們不忘初心，牢記使命，通過學科教學提高學生的核心素養就可以逐步實現。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國國務院辦公廳.關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2019 - 06/11/content_5398788.htm.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

（基金項目：本文系海南省教育科學專項規劃課題“指向科學思維培養的高中物理教學難點對策研究”的研究成果，課題編號為QJH202310118）