基于培养学生物理核心素养的教学设计

李桂旺

摘 要：基础教育课程是国家意志和社会主义核心价值观的体现，承载着教育思想、教育目标和教育内容。2014年教育部全面启动普通高中课程材料的修订工作，深化改革以突出它“立德树人”的根本任务。在新课改中，培养学生的学科核心素养成为重点目标，如何进行教学设计以落实目标成为关键。

关键词：核心素养；物理核心素养；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）8-0064-4

1 依据与背景

在新一轮的课改中，学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，以及科学素养的养成，这就形成了物理核心素养，它主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四方面构成。

核心素养一词来自西方，英文是“Key Competencies”，Key为关键或必不可少的，而Competencies 也可以直译为“能力”，但从内容看表述为素养更为恰当。核心素养就是关键素养，它包括了现行课标中的三维目标。

在课堂教学中培养学生物理核心素养，必需要清楚——面对复杂的、不确定的现实生活情境时，能够综合运用特定学习方式下孕育出来的学科观念、思维模式和探究技能，在分析情境、提出问题、解决问题、探讨交流的过程中表现出来的综合品质。因此，恰当的教学设计将显得尤为重要。2 在物理课堂进行教学设计和实践

以培养核心素养为目标的课堂教学中应该基于学生的特点，考虑学生的实际情况，遵循学生的发展规律和个性差异，充分关注学生的内心需求，注重学习过程中培养探究、合作及创新意识，关注科学发展及学科文化意识，在学习中掌握物理观念，培养科学思维和科学探究能力，树立正确的科学态度与价值观。

2.1 温故知新，创设情境，激发求知欲，形成物理观念

情境是根据教学所需创设的实际问题场景。恰当的情境能引发学生的情感共鸣，增强学生的学习紧迫感、社会责任感与使命感。好的情境设计可以引起学生的有效注意与兴趣，激发学生的学习求知欲，使学生融入到课堂学习中来。情境内容的设计要尊重事物发展的客观规律，不能太理想化，既要通俗又要有一定的刺激性（在安全的前提下）。

案例环节1 在进行人教版高中《物理》教材选修3-1第三章第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的教学设计时，需要考虑研究问题的背景。第5节《运动电荷在磁场中受到的力》与第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动》是一个问题的两个角度。前者是因运动而受到的力，后者是研究“这个力”对运动的影响，从而形成物理观念，让学生理解这2节课的相互性，而不至于将知识与规律理解得支離破碎。

在复习了第5节的基本知识——洛伦兹力的方向（如图1所示）与大小，了解到电视机画面的成像原理后展示显像管原理图与实物图，并设计实验电路图，如图2所示。

通过调节滑动变阻器改变电压，观察电视显示屏画面的变化情况（电视的额定电压为12 V，直流电）：电压由12 V逐步减小，显示屏画面逐步减小。由此激发思考：画面为什么减小，从而激发学生探知问题根源的热情。

2.2 以“问题”为主线，以情景为依托，培养学生科学思维能力

学起于“思”，“思”源于疑，质疑是思维的火花。恰到好处的问题，可以建立起师生思维上的联系，情感上的认同，达到教与学的统一。无论是知识的讲授、还是规律的探究都离不开“问题”。老师的提问可以激发学生思考，既是师生互动的重要手段，也有利于增加学生的参与意识，培养学生的创新精神。

案例环节2

问题1：一带电粒子平行于磁场射入到匀强磁场中做什么运动？（如图3所示）

问题2：一带电粒子垂直于磁场射入匀强磁场做什么运动？（如图4所示）

依次通过这两个问题启发学生从已有的知识（主要是“运动电荷在磁场中受到的力”与“力与运动的关系”）来思考两种情况下带电粒子运动的性质，让学生在理论探究的过程中深刻理解“带电粒子在匀强磁场中的运动”的特点，点燃学生“科学思维”的火花。通过认识洛伦兹演示仪（如图5所示），深化所学知识，同时合理地运用“问题”可以将课堂效率最大化，使得课堂教学环节的推进顺理成章，也有利于物理学习方式的转变。

在动力学理论基础上，由问题3探究带电粒子在匀强磁场中运动的定量关系：带电粒子运动的轨道半径以及周期与哪些因素有关，有什么关系。

2.3 加强小组合作交流，培养学生的科学探究精神和习惯

在课堂教学中，师生之间以及学生之间的互动交流是非常重要的手段。也可以根据问题的类型或学生的类型采用小组合作方式，这样更有利于分类讨论探究，培养学生科学探究的能力与习惯，增强学生的合作意识。

案例环节3

物理学是以实验为基础的科学，理论需要经得起实践的检验或实验的验证。由理论探究得到“带电粒子在匀强磁场中的运动”规律是否成立可以通过实验进一步探究，而且可以尝试探究当速度与磁场方向有一定夹角时带电粒子的运动特点。设计实验方案并探究：

验证1：速度方向平行于磁场方向——直线运动；

验证2：速度方向垂直于磁场方向——圆周运动；

验证3：速度方向与磁场有一定夹角——螺旋运动。

在实验探究过程中需要更多的讨论交流，分组合作实验过程时，需要更多碰撞的火花，形成共识。

2.4 回归STSE，关注课堂文化，培养学生的科学态度和责任意识

科学源于生活并服务于生活，无论是理论探究还是实验探究得到的概念、规律必将促进社会的进步和发展。学习的过程也需要在认识科学本质，理解科学·技术·社会·环境（STSE）关系的基础上逐步形成对科学和技术应有的正确态度和责任感，更应该尊重科学。

案例环节4

通过理论与实验探究得到带电粒子在磁场中的运动规律，在控制变量的基础上，可以得到，粒子运动的轨道半径与m、v、q、B有关。在生活中确实有类似的模型存在，因此可以从生活中取得几个重点模型帮助理解带电粒子在匀强磁场中运动的特点。

模型1——显像管成像原理以及课堂引入实验现象的理论分析：电流变小，B变小，画面变小。（如图6所示）

模型2——气泡室（粒子物理研究领域）工作原理并设问讨论分析：速度变小，半径变小，螺旋缩近。（如图7所示）

模型3——质谱仪（同位素的研究领域）工作原理并设问讨论分析，质量小，半径小。（如图8所示）

同时，关注质谱仪发明的过程以及发明的意义，让学生了解阿斯顿发明质谱仪的艰辛历程，使得学生更加明白尊重科学的价值，懂得自己的历史使命，明确自己对科学应有的态度和责任。（如图9所示）

3 教学设计反思

本教学案例是按“创设情境，由电视机成像原理，通过演示实验展示电压变化得到画面变化的现象产生疑问—激发学生的兴趣—理论探究得到粒子运动轨道半径与周期的关系式—实验探究验证—回归生活应用”进行设计。在教学过程中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。体现了对培养学生核心素养的设计，让学生通过力与运动的关系来认识带电粒子的运动特点与规律，有效帮助学生建立与已学知识的联系，有效减轻认知负荷。在实验探究过程中让学生充分参与体验，交流讨论，既能帮助学生暴露自己的错误，也可以让学生在同学的帮助下纠正错误，从而形成科学的态度与责任。

参考文献：

[1]杨慧.基于核心素养的日语学科教学设计[J].大连教育学院报，2016，32（3）：73-74.

[2]张伟.例谈以核心素养为目标的生物教学设计[J].中学生物学，2016（4）：11-13.

（栏目编辑 邓 磊）endprint