例谈高中物理学科核心素养的培养

周永德

【摘要】  物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。教师在课堂教学中应该根据课程标准，促进学生物理学科核心素养的养成和发展，培养学生终身学习的能力。

【关键词】  物理学科核心素养 教学 电场强度

【中图分类号】  G633.7                    【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）05-089-02

高中物理学科核心素养主要由“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”四方面组成。本文就以粤教版选修3-1第一章第三节“电场强度”为例，谈谈在教学中如何体现物理学科的核心素养。

一、通过类比法，引出电场的概念

概念是对客观事物本质的抽象，它是思维活动的一种形式。物理概念是哲学意义上的一种，既具有客观性，又具有主观性。客观性是事物本质的一种反映，主观性是一种思维形式。因此，物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。物理概念是物理理论和知识的重要组成部分，同时也是构成物理规律和公式的基础。它是学生学好物理的基础。因此，教师在教学的过程中，应重视对概念的教学，尤其是一些看不见、摸不着的概念，学生理解起来比较困难。

从以前学过的力引入，以前学习的力有接触力，如：弹力，摩擦力等，有非接触力，如：万有引力、磁力等。接触力是通过挤压、形变等产生的，非接触力通过什么物质来实现呢？

万有引力通过万有引力场来实现，磁力通过磁场来实现，那么电荷间的力是通过什么物质来发生作用的呢？通过类比万有引力场和磁场引出电场的概念，由于在以前的教学中并没有深入讲解万有引力场和磁场，所以有必要让学生通过电场深入了解场的概念。引导学生思考：电荷之间的作用力通过什么物质来发生作用的？肯定有一种物质，是一种看不见、摸不着且没有质量的物质，于是电场的概念就形成了：凡是有电荷存在的地方，在它的周围就存在电场，电场对处于其中的其他电荷有力的作用。

學生在掌握了电场的概念之后，就可以知道电荷间的相互作用力是通过电场来发生作用了。电场是一种物质吗？肯定是！因为电场对放入其中的电荷有力的作用。

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。通过电场强度概念的教学，培养学生的物理观念，让学生认识到自然界中，除了有质量的物体是物质，还有一些没有质量的物质，如电场，磁场等。

二、引导学生通过比值定义法研究电场，并通过观察演示实验，用比值法定义电场强度

在电场的概念建立之后，要进一步引导学生研究电场，由于电场对入其中的电荷有力的作用，带电体带电的多少也会影响力的大小，所以可以引导学生从力的角度和电荷量的角度来研究电场。

观察同一试探电荷q放在导体A的电场中的不同位置时，它受到的电场力是否相同（图a），注意：为了方便比较，实验时把两个质量和带电量相等的小球q1、q2放置A球的两边。

图a                                              图b

观察与思考：A球离q1、q2的距离和q1、q2的偏转角的关系。

在导体A的电场中的同一位置放电荷量不同的试探电荷时，比较它们受到的电场力是否相同（图b）注意：为了方便比较，实验时把两个质量相等、带电量q1>q2的小球放在A球的两边，并使它们到A的距离相等。

观察与思考：q1、q2的带电量与q1、q2的偏转角的关系。

从实验中可以得出，处于电场中的力跟电荷所处的位置有关，跟试探电荷的电荷量有关。虽然电场力不能描述电场，但可以引导学生关注电场力与电荷量的比值，用比值定义法来描述电场，并引入一个新的物理量——电场强度：电荷在电场中受到的电场力与电荷量的比值称为电场强度，简称场强。

从电场强度的演示实验中，培养学生科学探究能力，物理观念，科学思维，科学态度与责任，严谨的科学态度。然后分析电场强度、推导点电荷的场强就变得非常自然了，通过电场的叠加的练习，复习一下矢量的平行四边形定则。

三、从简笔画导入，用图象描述电场进行电场线教学

电场强度可以描述电场，也可以求出电场空间内各个点的场强的大小和方向，对学生了解电场有很大帮助，也使学生初步了解了电场。电场是看不见、摸不着的，学生在学习电场过程中，不可能都是匀强电场，像点电荷产生的场强，由于空间中每点的场强的大小和方向都与位置有关，所以，在描述非匀强电场时，不可能把每一位置的电场强度的大小和方向都用文字描述出来，即使可以，也不方便，更不利于学生理解，有什么办法可以更直观地描述电场呢？电场线传统的教学方法是这样的：

电场线就是……

电场线的性质……

电场线的特点是……

电场线不是客观存在的……

以上的处理虽然没有错，但显然属于知识的发布、传授与灌输。怎么会想到用这样一些线来描述电场呢？这是老师的经验，学生不明白为什么要画这些线。这时教师可以建议：迁移“简笔画”的知识来启发学生。描述一件事物，除语言外，还可以通过简笔画的方式勾勒出来。

由于电场空间是看不见、摸不着的，所以有必要用图象来描述电场，那图象画什么好呢？（一维码，二维码？）最简单的是线条！那画什么线条好呢？画电场强度的大小和方向，因为目前为止只有电场强度才能描述电场，方向好画，可以用箭头表示，大小呢？由于不可能把电场中所有位置的电场强度方向都画出来，这样不现实也没必要，上课时，引导学生把正点电荷产生的场强方向画出来。

教师再进一步引导学生观察，学生就会发现：这些线条所在的区域，有的密集，有的稀疏，学生会发现：用箭头可以描述电场强度的方向，用疏密程度可以描述电场强度的大小，于是电场线的概念就形成了。电场线的概念：在电场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。紧接着可以引导学生画出由负点电荷产生的场强的电场线、匀强电场的电场线等，然后引导学生分析电场线的特点。

在电场線的教学过程中，不断地培养学生物理学科的核心素养，而不是直接告诉学生结论，如果直接把结论告诉学生，往往学生就失去了对物理的研究，久而久之，学生只学到了前人的知识，而学不到物理观念的建立、物理科学的思维、实验探究和科学的责任和态度，这样培养的学生，往往盲从权威，被动学习，不会自主学习。用图象处理是智慧的，对不在现场的、又是客观存在的事物，不仅可以通过语言来表达，还可以用简笔画的方式表现出来。从而让学生明白为什么引入电场线来形象描述电场。

“电场强度”三个环节的教学，特别适合培养学生物理学科的核心素养，能很好地培养学生的“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”。教师教学的目的不是给学生背不动的书包，而是要给学生带得走的东西。背不动的书包里有什么呢？是一本又一本的教辅用书，一张又一张的试卷，装的是知识，是教师和家人永不满足的分数等等。知识、分数可能是带不走的，而能带着走的是什么呢？是方法，是能力，是智慧，这些素养永远会伴随着学生，而且在伴随的过程中还会再生。

[ 参  考  文  献 ]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）.北京：人民教育出版社.

[2]郭玉英、姚建欣、张玉峰等.基于学生核心素养的物理学科能力研究.北京师范大学出版集团：北京师范大学出版社.