指向物理学科核心素养培养的高中物理教学实践研究

朱峰

【摘要】在新一轮课改背景下，从培养学生的物理学科核心素养角度进行的物理教学研究有了很大的发展，但纯理论的研究较多，实践领域较弱.本文拟以“磁感应强度”教学为例，论述基于物理学科核心素养培养的高中物理教学实践尝试.

【关键词】核心素养；高中物理；教学实践

高中物理学科核心素养是学生在接受高中物理教育过程中逐步形成的，适应个人终身学习和社会发展所需要的科学基础知识、关键能力、科学情感、态度、价值观等方面，是学生通过物理学习集中体现的带有物理特征的品质［1］，包括物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四个方面.

目前按学生素养发展的自然规律顺序，有物理的核心知识、物理的核心能力和物理科学品质三个层次，其中核心能力和科学品质是核心素养中最具活性的部分，它们以核心知识的掌握为基础，是学生进入社会以后适应环境、不断发展的内在动力［2］.

磁感应强度是电磁学的基本概念之一，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量是本章教学的一个难点，尤其是强弱问题.本次比赛授课对象为高一学生，电磁场知识仅有初中的知识储备，还未接触高中阶段相关知识，所以不能直接用定义电场强度E=Fq 的方法来类比定义磁感应强度，考虑到学生对于磁场对通电导线的作用是熟悉的，所以尝试借助对磁力的探究来量化磁场的强弱，通过DIS探究实验、Excel图像数据处理及比值定义法突破难点，形成磁感应强度的概念.

1 培养学生物理核心素养的“磁感应强度”教学设计思路

2 培养学生物理核心素养的“磁感应强度”教学实践片段案例

教学片段1

新课引入

演示：用两块磁性不同的U型磁铁吸引大头针，再利用这两块U型磁铁对通电线框进行作用.

现象：可以明显看到吸引大头针的数量不一样、线框摆动幅度不一样.

师 实验现象非常清楚，请问这两个实验说明什么？

生 磁场有强弱之分.

设计意图  通过两个直观的实验现象来引出本节课要研究对象，并且一开始就使用导线框，意在回忆初中知识，为后续做铺垫，凸显物理的原理性、本质性.

教学片段2

演示：将小磁针放置于两个不同的U型磁铁附近，且相对位置一样.

师 是否可以观察到区别？

生 看不出区别.

师  看来小磁针不能胜任，那怎么办？

生 可以使用通电导线，磁场对通电导线有力的作用.

PPT展现苏科版初中课本有关磁场对通电导线作用的实验装置.

设计意图 引引入时的铺垫前后呼应.通过复习回顾初中知识，巩固物理知识概念，解决了定义磁感应强度的探究对象，明确物理研究对象是物理学习与研究的基础前提.

教学片段3

师 要研究这个力，肯定先要产生这个力，并且能变化.这是产生这个力的装置，现在请大家思考可能影响这个力的因素有哪些？

生 电流大小I、导线长度L、导线的放置方向、磁场的强弱.

师 对于多个可能因素的研究，应该用什么物理方法？具体怎么操作？

生 控制变量法.

由于这个力比较小且用一般的弹簧测力计不容易测量，所以本节课需要借助DIS系统来完成实验，因此，将实验装置进行一些改变，介绍实验装置，并说明所用磁场为匀强磁场.

设计意图 本次探究实验的基本方法是控制变量法，这也是物理学科的核心知识，是学生需要掌握的重要思维方法，通过实验探究掌握控制变量法的要领，采用多绕匝数的方法解决改变导线有效长度的问题，对课本扩宽磁场进行了改良，简单高效.针对实验环境匀强磁场的强调，旨在培养学生细致、严谨的科学品质，并使其能对实验过程中的一些不足之处进行改良，突显科学创新精神.

教学片段4

数据记录及处理分析

①保持L（80匝）和磁场不变，改变I，观察力的变化；

师 数据不一定直观，大家可以通过图象，描点画图（见图3）来看看有什么发现.

结论：F∝I.

②保持I（1.00A）和磁场不变，改变L，观察力的变化；

结论：F∝L

由控制变量法可知，F∝IL；

师  这个规律是否是这个磁场特有的呢？改变磁场还有这个规律吗？

③保持I和L不变，改变磁场，观察力的变化；

师 通过数据和图像，是否可以得出什么规律？请大家小组讨论后回答问题.

生 小组发现减弱磁场，保持I和L一样的情况下，F变小了，但是F依然正比于I，同样的方法，肯定可以得出F也正比于L，也就是F正比于IL的规律也是适用的，那就可以得出这样一个规律：F = kIL.

设计意图 利用DIS系统解决了作用力太小不易测量的困难，借助Excel软件快速直观地展现F与I、L的线性关系.从大量实验数据中找出一般规律或结论，这对学生发掘数据和整合分析数据的能力要求很高，借助Excel图像数据处理可以非常快捷地得到基本规律，打破了学生常规处理实验数据的局限，有效提升了学生利用新技术和数学工具解决物理问题的核心能力.

教学片段5

师 在F= kIL这4个量中，能否找出一个描述磁场特性的物理量？

生 可以，k.

师 这个k如果可以，应该要做到在磁场不变，改变I或L时K能保持不变；在磁场变化时，K也随之发生变化，那到底能不能做到呢？那我们算一算，验证下.

师 各取三次实验的一组数据算一下，每匝线圈长度为6.5cm.

学生计算验证.

师 在磁场不变时，改变电流或有效长度，斜率k稳定不变，在只改变磁场时，斜率k也出现变化，并且磁场减弱则k减小，看来斜率k与磁场的强度是匹配吻合的，那么我们就可以将这个斜率k定义为磁感应强度，描述磁场的强弱.

设计意图 通过这样一个验证教学设计，有效地落实了对于学生科学态度、情感和价值观的培养，科学探究需要考虑周全，树立科学证据意识，各种可能性均需纳入思考和验证过程，这样得出的实验结论才是真实可信，经得起推敲的.

3 对培养物理核心素养的物理教学实践的几点思考

3.1 在教学实践中显化科学思维

依据学生认知规律及物理教学特点，建立起物理核心素养与物理教学实践之间的理解通道［3］.教学体系应以物理核心素养培养为目标，更加关注物理情境的创设.物理思想和研究方法的体会和领悟.学生学习实践体验及创新意识和学生科学思维的培养，更好发挥出学科课程的价值［4］.

3.2 科学探究（DIS系统）

科学探究（实验探究）是高中物理学科核心素养的重要内容.学生在教师的引导下，主动参与到科学实验探究过程中，积极发现问题，团队成员通力合作，寻找解决问题中所需的新资料，利用新技术、新应用，积极分析、整合數据资料，得出结论，从而日常生活中发现问题、剖析问题、解决问题的能力，最终提高学生的创新精神和实践能力［5］.

4 结语

目前对物理学科核心素养的论述仍然处于缺乏状态，受传统教育的影响，绝大部分教师对于物理学科核心素养培养的认识还处于浅层，在教学实践中还存在着不少的问题，用具体的实践案例来进行分析阐述的更是寥寥无几.作为一线教师对核心素养内涵的熟识度及理解深度需要不断加强，让学生把物理课堂中学到的思维方法和实验技能应用到真实的日常活动中，培养和提升学生的实践能力和创新能力，真正突出实践育人的价值.

参考文献：

［1］教育部.普通高中物理课程标准（2017版）［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］李小鹏.学科核心素养导向下高中物理实验教学策略研究［J］.数理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［3］孔兵.探索问题驱动教学法在物理教学中的应用［J］.数理天地（高中版），2022（12）：62-64.

［4］朱兴文.基于信息技术的高中物理教学实践［J］.数理天地（高中版），2022（08）：95-97.