物理教学中如何培养学生的核心素养

李国凤 张虹

【摘要】核心素养的落地生根，需要体现在课堂教学上，本文以（互感和自感）为例，探讨如何在教学中培养学生的物理核心素养， 对于加深学生电磁感应相关内容的理解以及培养学生的物理学科核心素养有着重要意义.

【关键词】高中物理；核心素养；课堂教学

随着新一轮课程改革的推进，核心素养已经成为主要的价值取向，物理核心素养的培养是物理学科教育的根本，使物理学科有了育人的价值.在实际的物理教学中，如何将物理核心素养即物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任感渗透到教学中，让物理教学过程成为学生核心素养的形成过程，是一线教师深思的问题.

本文以人教版“互感和自感”一节为例，探讨培养学生核心素养的教学设计.

1 创设物理情境，培养学生的物理观念

1.1 认识互感现象

演示实验1 使用一个手机无线充电器，接220 V生活用电，上面用毛巾盖住，一个多匝线圈与一个发光二极管串成闭合回路，二极管不发光，让小线圈靠近充电器，二极管被点亮，掀开毛巾揭秘，原来是手机无线充电器，打开底座，发现里面有一个线圈.如图1.

演示实验2 展示两个大小不同的线圈A和B，两个线圈A、B之间并没有导线相连，小线圈A可以套入大线圈B.播放手机音乐，让小线圈A与手机的音频输出端连接，大线圈B与扩音器的输入端连接，当小线圈A靠近大线圈B时，能听到很小的音乐声从扩音器中播出，再把小线圈A线圈插入大B中，扩音器里的音乐声变大，正是手机里播放的音乐.如图2.

问题设置 二极管没有连接电源，为什么二极管会发光呢？ 两个线圈没有连接，为什么扩音器里能发出手机中播放的音乐？

设计意图 实验营造了学生熟悉的问题情境，具有很强的生活力和吸引力，从而引出互感现象，充分激发学生的求知欲.

1.2 认识自感现象

创设实验情境，体验活动：“千人震”游戏，体验自感电动势的存在，从而引入自感.如图3.

实验器材 干电池4节，带铁芯的多匝线圈1只，导线若干，开关1只.

问题设置 开关断开的瞬间，他们被电击了，四节干电池并没有那么大的威力，而且开关闭合后的过程中，他们是没有感觉的，是谁惹的祸？

设计意图 学生的好奇心都很强，喜欢新鲜的东西，该游戏现象明显，通过亲身体验，问题驱动，引发思考，很容易发现是线圈带来的影响，体验活动所营造的问题情境具有吸引力，充分激发学生的求知欲．从而引入自感现象，实现有意义的学习.

2 “问题链”设置，培养学生的科学思维和实验探究能力

2.1 实验探究线圈自感对电流的影响

教师设计几个通电自感、断电自感的电路图，小组讨论、方案制定，对比分析哪个电路比较合理.

通电自感：

断电自感：

实验演示：

“问题链”设置 从电流变化的角度，用电磁感应规律的知识分析通电自感、断电自感线圈中产生的自感电动势的方向，断电自感中，线圈充当了什么功能？灯泡的电流方向发生了怎样的变化？灯泡闪亮的条件是什么？

设计意图 通过创设情景、“问题链”设置，提出探究的物理问题，推理自感电动势的存在，并应用学过的电磁感应规律来探究这个现象，让学生主动建构自感知识，使他们从中理解自感知识的本质，提高运用物理知识解决实际问题的能力，让学生的科学探究、科学思维素养得到充分的发展.

2.2 用电流传感器探究线圈自感对电流的影响

传感器的优点：能够实时采集数据，快速处理数据，通过绘制图象，使不易观察的实验现象更直观地呈现出来.

实验操作 将两个电流传感器通过数字采集器与计算机相连，闭合电源开关，再断开开关，采集图象.为了方便比较我们把两条支路的电流显示在同一个图象中.屏幕中记录了从开关闭合到电路稳定再到开关断开这一过程电流随时间的变化图象.

问题设置 让学生交流讨论图象的特点和形成原因.

设计意图 传统的实验与数字实验相结合，实验现象从灯泡亮暗的观察到电流-时间图象的精确描绘，使实验数据从定性分析到定量分析，再以问题到探究，使教学步步深入，使学生的科学思维逐渐提升，从而获得更高的认知能力，培养学生的科学思维，提升实验探究能力.

3 培养学生的科学态度与责任感

3.1 自感电动势和自感系数概念教学

让学生阅读课本，并引导学生从法拉第电磁感应定律出发，推导自感电动势的表达式，理解自感系数，教师简单介绍物理学家亨利热爱科学、淡泊名利的崇高品格.

学生探究活动1 闪现电火花

学生利用4节干电池、带铁芯的线圈1个、导線若干，按照装置图9构建好电路，要求能看到电火花的闪现，切实感受到自感现象的存在．提醒学生手握住导线的金属绝缘外套，否则会有电击的感觉.

问题设置 请学生分析闪现电火花的原因.

学生探究活动2 利用自感闪现的火花点燃火炬.

教师 我们知道，北京是世界首个“双奥之城”，奥运圣火象征了奥林匹克精神，火炬的点燃有多种方式，都蕴藏着很多科学知识，老师这边有一个自制小火炬，你们能把它点燃吗？

学生 利用自感点燃火炬.

设计意图 学生的自主探究活动能够培养学生设计实验及动手操作能力，火炬的点燃活动调动了课堂气氛，培养学生的人文素养和文化底蕴以及社会使命感，学生对物理学家的科学精神也有了深刻的认识，培养学生的科学态度与责任感.

3.2 建立能量观，磁场能量的教学

教师提出能力提升问题，在断电自感实验中，开关断开后，灯泡出现闪亮，延迟熄灭，那么这个能量从哪里来呢？试从能量的角度加以解释.学生阅读课本，认识磁场的能量.

设计意图 物理观念当中关键要素又包含物质观念、运动观念、相互作用观念和能量观念，通过这一问题让学生对通断电自感过程当中的能量变化情况有着更清晰的认识，培养了学生的能量观.

4 教学反思

通过联系新旧概念建构物理观念，利用真实情境的课堂演示实验来创设情境，并以“问题引导”的方式而学习，培养学生利用科学思维.科学探究方面，将演示实验同学生的自主探究结合在一起，培养学生的实验探究能力，体会探究的乐趣，利用“互感和自感现象的应用”，加强知识与生活的联系，体现“物理与生活息息相关”“科技改变生活”等理念.从而培养学生热爱科学的品质，进而培养学生的社会责任感.

参考文献：

［1］徐守林.核心素养视域下初中物理生活化教学策略探究［J］.考试周刊，2020（41）：133-134.

［2］胡皓云.例谈基于学科核心素养的物理概念教学［J］.物理教学探讨，2017，35（10）：8-11.

［3］阮传志.“互感”与“自感”两个演示实验的设计［J］.中学物理，2016，34（23）：54.

［4］彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学［J］.中学物理，2016，34（03）：1-2.

［5］叶晟波，徐志长.物理实验教学中的过程设计［J］.教学月刊（中学版），2012（10）：66-69.