核心素养视阈下的中学物理教学实践

李晖

[摘   要]物理核心素养是学生在学习物理过程中积累下来的思维方法和思维能力，以物理核心素养为指导进行教学设计具有重要的现实意义。文章以《磁是什么》一课为例，探讨基于核心素养教学目标确定、教学内容分析以及学情分析。

[关键词]核心素养;磁场;科学探究

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）20-0042-03

物理核心素养是物理学科育人价值的集中体现，是学生学习物理过程中形成的能力积淀，这种能力积淀是原创而内生的，是个体后续更高层次学习以及终身学习的必要基础，同时也是对新课程三维目标的提炼和升华。物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面要素构成。本文以沪科版初中物理教材第十七章第一节《磁是什么》为例，谈谈核心素养视阈下的初中物理教学。

一、依据物理核心素养要求确定教学目标

着手“物理观念”的发展，“磁场”在初中阶段的表现期望应该包括以下内容[1]。

1.知道什么是磁性，知道一些物体通过磁化可以获得磁性。

2.了解磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质——“磁场”，磁场能够使放入其中的磁针发生偏转。

3.  知道可以用小磁针在磁场中静止时的指向判断磁场方向，了解规定小磁针北极的指向为该点的磁场方向。

4. 知道可以用磁感线形象描述磁场、会用磁感线展示条形磁铁、蹄形磁铁等的磁场分布。

5. 会画地磁场的磁感线，知道地理两极和地磁两极不重合。

二、依据物理核心素养要求分析教学内容，确定重点

用物理观念统领物理概念、规律的教学，本文具体分析“磁”在发展学生物理观念中的地位和作用。学生在生活中已经接触过磁铁，知道磁铁的吸铁性以及磁极间的相互作用，但是对“磁体间的作用力不通过接触就能发生”的原理不是很清楚，需要引导学生从磁场的角度去理解。磁场是电磁学的核心内容，学生对磁场内容的学习应该遵循由浅入深、从形象到抽象、循序渐进的原则。学生在小学阶段对磁铁及其特性有基本的了解，初中阶段侧重对磁场物质性的表现与认识，包括磁性、磁场（磁场方向和强弱）、用磁感线描述磁场等，符合初中生形象思维发展的阶段特点，故确定磁场和磁场的描述为本节课的重点。对重点物理观念的建构，课堂教學如下。

师：我们把磁体磁性最强的两端称为磁极，这里静止悬挂了一个条形磁铁，同学们注意观察它两极的指向有什么特点？

生：红色一端指北，蓝色一端指南。

师：由于红色一端总是指北，蓝色一端总是指南，人们据此制成了指南针，并把指北的一端称为磁体的北极，指南的一端称为磁体的南极。

引导学生发现问题。

师：现在老师手中拿了一个大号的磁针，静止时分别指向南、北方向。现在分别用玻璃棒和气流（吹气）作用于它，观察它的指向变化。

生：磁针在外界作用下指向发生了变化。

师：当有外界物质作用时，例如玻璃棒、空气等物质，它的指向会发生变化。由于放在手上可能不够稳定，把磁针放在平台上观察指向，发现指向不再指南北方向。（在平台下面放了一个磁铁）

师：我们使影响磁针的物体远离磁针后，再看看，发现又指南北了。前面同学们看到磁铁并没有跟磁针接触，而磁针又受到了某种物质的作用而改变了指向，这种物质存在于磁体的周围，我们称为磁场。

[研究问题]

师：磁场这种物质同空气、玻璃一样都是客观存在的，请同学们用手感受磁场。

生：没有感觉。

师：磁场看不见摸不着，我们该如何研究它呢？我们对于看不见的物质有没有什么好的研究方法？例如气流。

[思考问题]

我们如何研究空气流动的方向？如何研究空气流动的快慢？

生1：看树枝、树叶摆动的方向和摆动的幅度。

生2：看晾晒的衣服摆动的方向和摆动幅度。

师：把衣服缩小成布条，用吹风机演示气流。

实验：向玻璃箱中吹风，用布条显示风向，用记号笔记录风向，把所有的风向连线得到“风向线”。

师：没有画风向线的区域有没有气流存在？

生：有，只是没有布条检测。

师：风向线是否真的存在？画风向线的好处是什么？

生：不存在;风向线可以直观显示风向。

师：我们今天研究的并不是风向，但是我们可以类比一下：风对布条的作用，通过布条的受力表现，反过来研究风向;磁场对磁针的作用，我们也可以通过磁针的受力表现，反过来研究磁场。这里涉及磁场的基本性质是对放入其中的磁体会产生力的作用。

磁场是一种看不见的物质，单纯地跟学生讲解，学生难以理解。可用生活中常见的实物作用于磁针，让磁针获得一样的转向效果，学生容易把磁场跟客观物体联系在一起。通过教师演示实验和生活中随处可见的物质做类比，建构磁场的物质性;寻找研究磁场的方法——转换法。

三、依据物理核心素养要求分析学情，确定难点

针对磁场内容，具体分析学生现有的物理观念、科学思维、科学探究能力及其发展水平。九年级学生处于初中生涯的最后阶段，知识储备丰富，逻辑思维能力也得到了一定的培养，为本节课的学习奠定了良好的基础。小学科学已经对简单的磁现象做了介绍，学生已经对磁具备了一定的感性认识，本节课将以人为本，让“研究性学习”走进课堂，走入学科教学，切实增强课堂教学的开放性、 民主性和生成性。以生活体验和科学实验为桥，架设师生互动平台，层层递进，层层启发，引导学生自主完成学习任务，教师做指导性总结。磁场的描述和磁感线较为抽象，可作为本节课的难点。基于科学思维的引导，运用转换法和类比法加以突破，并同步科学探究，分小组合作，自主寻找规律，本部分内容教学片段如下。

师：在磁体周边摆放一个小磁针，随意转动小磁针，发现小磁针北极的指向是确定的，我们认为：小磁针在磁场中静止时北极的指向为该处的磁场方向。

师：现在我们想把磁体周围的磁场方向都画出来，怎么办？

生：让小磁针变换位置，或者全部摆放小磁针。

师：请同学们分组实验，把每处磁针北极的指向用记号笔标出方向。并用一条曲线把所有的方向线连接起来，让所有方向线与该曲线相切。这样的曲线我们称为磁感线。

师：周边没有画磁感线的地方，有没有磁场？怎么表示出来？

生：有，放更多的小磁针去探究。

师：磁体周边空间有限，这么大的磁针放不下去怎么办？

生：缩小磁针。

师：现在老师给你们足够多的磁针（铁粉），铁粉在磁体周围被磁化后就变成了一个个小磁针，请同学们利用铁粉来模拟磁感线。

（安排两组同学用蹄形磁体做实验，其他组用条形磁铁做实验，方便后续对比两种磁体磁感线的分布情况）

师：请同学们对比两种磁体磁感线的分布，思考问题：1.磁感线实际存在吗？2.就磁体外部而言，磁感线从哪里出来，回到哪里？

生：磁感线不是实际存在的。磁感线从北极出发回到南极。

通过一系列的实验，学生对磁场的物质性能有一定的理解。在帮助学生理解磁场客观存在时可建立模型，例如我们通常采用画线的方法，并以此引出磁感线。在画线的时候学生容易产生理解的误区，是不是我们画出来的曲线就是磁体周围的磁感线呢？容易把磁感线也当作是客观存在的。为此，我们在设计教学的时候要注意避开这个概念陷阱，注意引导学生思考：没有画线的地方是不是就没有磁场呢？答案是否定的，画曲线研究磁场，目的是建立模型，磁感线并不是客观存在的，同样由于我们能画的线条有限，只能大致描述磁体周围的磁场分布。同时，磁感线对磁场描述的意义，我们又要结合实验和逻辑进行讲解，例如铁屑模拟磁感线实验中磁体两极分布较多，说明磁体两极磁性最强，磁感线上每点的切线方向代表该处的磁场方向，由于确定曲线上的固定点只有一个确定的切线方向，所以每處磁场方向也是唯一的。在磁体外部，磁场线从北极出发回到南极的问题也是需要学生归纳总结的。

四、依据物理核心素养要求发展科学思维

磁场对学生而言，往往只是耳闻，难以“目见”，一般通过磁体间的相互作用感知磁场的存在。基于科学思维能力的发展要求，本节课需要教师引导学生建立模型和使用转换法来认识磁场。这种认识和研究又是需要从直观到抽象、从大而易见到小而细微的。在科学探究过程中先用小磁针试探性研究磁场方向和强弱，但是尺寸较大的磁针不足以达到我们认识磁场的效果，我们需要更细小的小磁针——铁屑来显示磁场的分布情况，这里我们还用到了前面学习的磁化，通过将细铁屑磁化成小磁针，让学生自然而然地知道为什么可以使用铁屑模拟磁场的分布情况，而不是我们直接教学生使用铁屑操作实验，使学生知其然并知其所以然。

物理核心素养是对物理教学的理论指导，是学生学习过程的目标指向，具体到实际教学过程中的落地生根，我们要仔细研究课程标准、研究章节内容特点、研究课本实验设计。本节内容重难点明确，但知识点较为零碎，有些学生在小学科学课里已经学过，但大多是浅尝辄止，不求甚解，阻碍了对相关知识的理解。本节课教学可以从学生已有的知识架构入手，又要有启发、拔高，要引导学生从基本现象认识提升到内在规律的探究。前半节课的演示实验为后半节课的分组实验做铺垫，这些教学安排无一不是对科学思维的培养。以科学思维指导科学探究，在科学探究过程中培养科学思维。初中生常感到物理难学，其主要原因之一是学习内容过于抽象，在本节教学内容的设计中，我们尽可能把抽象的东西具体化、类比化，例如利用风向的研究类比磁场方向的研究，学生在学习过程中比较容易产生主观的学习动机和探索欲望。我们在教学过程中也要注意培养学生的学习兴趣、动手兴趣、探索兴趣，这些都会成为学生学习物理的内生动力，也是学习物理的关键所在。

物理实验纵有理论指导也难免会出现问题，对实验中出现的问题要能正确对待。如小磁针被条形磁铁磁化后南北极与标注不一致，出现“同性相吸”的现象，难道是实践与我们学习的知识相矛盾吗？很显然不是，要学会找寻其中的原因（原因是磁针被磁化了，使原来的北极变成了南极）。实验中应遵循实事求是的原则，学会分析问题的原因所在，并通过对“磁”的研究，体会物理科学研究的魅力，培养学生对自然科学的兴趣和科研兴国的使命感，这些都是我们在物理教学过程中让学生应具有的科学态度与社会责任。

[   参   考   文   献   ]

郭玉英，姚建欣，张玉峰.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社，2017.

（责任编辑 易志毅）