例谈物理核心素养在课堂教学中的落实

朱时妙

摘 要：新高中物理课程标准提出物理学习的目标是培育核心素养，强调要培养学生未来终生发展需要的能力、习惯和观念。本文以培育学生的物理核心素养为目标，对“楞次定律”的教学设计提出优化策略，实施教学改进。

关键词：核心素养;物理教学;楞次定律

物理学科核心素养由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四方面构成，且相互关联，是物理学科育人价值的集中体现，是“三维目标”完善和升华。物理教学若以知识为线索展开，就会导致教学聚焦知识，仅仅专注与学生获得知识，而忽视对学生核心素养的培养。为此，如何将物理学科核心素养落实于教学活动中，以“楞次定律”为例，尝试核心素养导向下的物理教学。

一、在情境中，培养学生的“科学探究”能力

科学探究能力的培养，应渗透在物理教学的整个过程。无论是物理知识的教学，还是物理问题的解决，都要引导学生发现和提出问题，根据解决问题的需要，收集和选择有用信息，基于证据和逻辑对问题作出合理解释，培养学生具有准确表达问题解决过程与结果的意愿和能力。

1.引发冲突，激兴趣

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2“楞次定律”一节中，课题的引入“在关于电磁感应的实验中，也许你已经注意到，不同情况下产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定？遵循什么规律？”这种教学安排涉及原磁场方向、磁通量的变化、感应电流方向、线圈绕向等众多变量，容易造成实验效果不直观、

思维链条过长、教学逻辑不连续等教学困境。

因此，为进一步提升学生的探究欲望，在备课过程中积极研究教材，用课后习题楞次环设疑，引发认真冲突，激发学生的好奇心和求知欲。

教学片段：

师同学们，磁铁靠近铝环A、B时，会产生什么现象？

生1吸过来。（声音响亮）

生2应该不会被吸过来。（语气不坚定）

（学生间讨论开来，磁铁到底能不能吸引铝）

生3做个实验试一下不就知道了！

师展示楞次环和条形磁铁，请生3为大家演示实验。

（生3用条形磁铁靠近A环，A环远离;磁铁远离A环，A环靠近。生3不知所措，同学提醒，换B环试试，果然B环不动。看到实验现象后，学生们展开了激烈的讨论，作出了各种大胆的猜想“A环有诈、空气流动…”）

师结合实验现象，试分析原因，请生4跟大家一起分享他的想法。

生4磁铁对铝是不会吸引的，因为刚才实验时，和铝环碰在一起也没被吸过来;也不是空气流动引起，以为差不多的操作，B环没动;肯定是其它的原因引起A环的运动…。

反思通过创设情境，结合实验探究，让学生积极主动参与到课堂，引发学生的好奇心和求知欲，从而激发寻找原因的动机。

2.透过现象，析成因

学生通过仔细观察，发现A环闭合，B环断开。结合前一节“探究感应电流的产生条件”和安培力的知识不难发现，产生不同现象的原因是铝环中是否存在感应电流以及感应电流的方向不同引起的。

3.巧妙引导，显规律

在教材中对“感应电流的磁场”提出过于突兀，与学生思维脱节，导致后续的规律探究成了文字的呈现。在教学过程中，我通过积极引导，把有感应电流的铝环等效为磁体。靠近，磁体与铝环相斥，相当于同名磁极作用;远离，磁体与铝环吸引，相当于异名磁极作用。又由于感应电流的产生与磁通量的变化有关，进一步引导学生分析“磁通量变化情况”与“两磁场方向”的关系。靠近-磁通量增加，同名磁极-两磁场反向;远离-磁通量减小，异名磁极-两磁场同向。（利用楞次环现象结合多媒体动画将磁场方向可视化，引导得出N极靠近和远离的实验数据，S极的实验可由学生分组探究获得，实验结果如表所示）得出：“增反减同”的规律，使学生的思维更具延续性和逻辑性。

4.经历体验，明内涵

楞次定律的表述：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。其中，“阻碍”是楞次定律的本质内涵，以前在课堂上为解释“阻碍”和“阻止”费尽口舌，然而学生依然理解不透彻，原因是缺乏体验。因为磁通量的变化、感应电流、感应电流的磁场无法被学生感知。在楞次环实验中，“靠近-排斥”“远离-吸引”的直观现象，形象地显示了“来拒去留-阻碍相对运动”，但两者间的距离仍然在变化，明了的说明了“阻碍”不等同与“阻止”。统计表格

进一步用磁性振子实验和落磁实验（如上图）体会“阻碍”的内涵。

二、在探究中，构建“物理观念”

“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与升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素，学生可在概念和规律的学习、迁移、应用中不断构建。

本节中呈现的物理观念有：感应电流、感应电流的磁场是物质观;磁场与电流间的相互作用观;阻碍引起感应电流磁场磁通量变化中能量守恒的能量觀。课堂中“感应电流的磁场”这一概念的构建极为困难，在教学采用如下方法进行：

1.通过迁移建立概念

利用条形磁铁与通电螺线管相互作用表现为相吸与相斥，改变电流方向，表现相反。当穿过楞次环的磁通量改变时，楞次环中产生感应电流与磁体间的相互作用类似，且与磁体间的相互作用本质相同。因此可以根据“同名相斥，异名相吸”来判断感应磁场的方向，再由右手螺旋定则判断感应电流的方向。

2.寻前因找后果导逻辑

原磁场磁通量的变化引起回路中的感应电流，两者间有“因果”关系，但难以直接找到二者间的规律。不妨进一步分析“因果”-“感应电流”的“磁场”，引入感应磁场这一概念。

3.楞次定律的本质——能量观

一个实验理论形成后，我们常常要从理论上审视它，它不应该和已有的理论相矛盾，否则，或者是过去的理论存在问题，或者是这个实验有问题.我们可以通过落磁法和磁性阻尼振子两个实验验证楞次定律的本质是能量守恒定律.

具体的教学过程如下.

师：当磁体下落时，他们由于运动都具有什么能量？

生：动能.

师：磁体克服感应电流的磁场力做功，动能减少转化为铝管和铝板中的电能.而电能最终会转换成什么能量散发出去？

生：热能.

师：因此球和小人机械能减少，电能增加，最终电能又转换为热能散失.

从以上两个实验可以验证楞次定律的本质就是能量守恒定律，符合物理规律自洽的原则.

三、在构建中，发展学生的“科学思维”

发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一。“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互联系的认识方式;是基于经验事实构建物理模型的抽象过程。因此，建构模型是一种重要的科学思维方法，经历物理概念的建構过程和物理规律的形成过程，是发展科学思维的重要途径。

1.在建模中培养科学思维

在引导学生把有感应电流的铝环构建成环形电流的模型，把环形电流等效为磁体的方法，以及分析磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流相互作用的本质都是通过磁场实现的，进一步寻找原磁场、原磁通量变化、感应电流、感应电流的磁场间的相互联系及内在的规律的探究过程中，培养学生的科学思维。

2.在解决问题中发展科学思维

对法拉第线圈中感应电流方向的判断，提炼解决问题的步骤与方法，进一步发展学生的科学思维。

【例】法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？

首先明确研究对象是线圈N及电流表组成的闭合导体回路。

线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的，这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。

开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减少。

感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减少，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。

根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿图示的方向。

运用楞次定律判定感应电流方向的思路，可以概括为书中方框图（略）。这个方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路，同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素。

3.在实验中提升科学思维

通过演示实验：先猜测指针的偏转后分析理由再验证结果，让学生更确信楞次定律的科学性，提升学生的科学思维。

四、体验中，确立“科学态度和责任感”

“科学态度和责任”是指在认识科学本质，认识科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

1.在探究中，形科学态度

在进行楞次定律探究实验过程中，通过记录多种情境下的多个物理量、并从如此繁杂的数据中寻找规律等过程体会科学家在研究过程中严谨的治学态度和坚持不懈的专研精神。

2.在实践中，明责任感

通过应用楞次定律解决实际问题体会定律的科学性，并结合学生的动手实践，引导学生明白发现定律并不是科学家才能做到的事，从而坚定学生的研究决心和科研使命感及社会责任感。

五、结束语

在基于核心素养导向下的物理课堂教学中，学生通过观察现象和解释成因的过程构建物理观念，并将在构建的过程中运用的思维和方法内化成自身的科学思维。在基于核心素养导向下的物理课程学习，能让学生建立自信，改进学习方式，为自身的终生发展、应对现在和未来社会发展的挑战打下基础。

参考文献

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材开发中心，普通高中课程标准教科书物理选修3-2[M].北京：人民教育出版社，2010：9-14.

[2]普通高中物理课程标准：（2017年版）/中华人民共和国教育部制定.-北京：人民教育出版社，2018.1（2018.2重印）

[3]郭玉英.用核心素养引领中学物理教学[J/OL].

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[5]王高.物理核心素养培养初探[J].物理教师，2016（12）：15-17.