运用“科学家故事”培养学生核心素养的实践探索

摘 要：文章基于教学目标和教材内容的细致分析，以电磁感应现象的教学过程为例，实证研究了运用“科学家故事”培养学生核心素养的积极作用，并对教学实施过程进行了必要的反思。

关键词：核心素养;科学家故事;电磁感应现象

中图分类号：G642 文献标识码：A 收稿日期：2018-08-01

课题项目：湖南省教育科学“十三五”规划2017年度课题（XJK17CJC001）。

作者简介：戴雄英，女，副教授，博士研究生，研究方向：课程与教学论、材料科学与工程。

“核心素养”作为一个舶来词，是最近几年国内外教育领域的高频词，其内涵为现代公民必须具备的知识、能力、技能、态度和价值的综合。顯然，教师在核心素养的培养过程不能仅仅注重知识的传授，更重要的是重视学生的全面发展。物理学作为自然科学的最基础的学科之一，在核心素养的培养过程中占据了重要地位。物理核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面构成。其中科学思维是核心，它主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等思维方法。以下笔者以人教版物理选修1-1中第三章《电磁感应》中的第一节电磁感应现象的教学过程为例，进行实证研究。

一、教学目标和教材内容分析

教学目标如下：①关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史;②观察电磁感应现象，知道电磁感应和感应电流的定义;③经历关于电流产生条件的探索活动，提高学生的分析、论证能力;④进一步认识磁通量的概念，能结合实例对磁通量的变化进行定性和定量判断;⑤学习法拉第的科学探索精神，感悟科学、技术和社会的相互关系;⑥了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。

教材主要内容分析如下：

（1）划时代的发现。教材从1820年奥斯特发现电流的磁效应开始介绍，简要回顾人类探索“电生磁”和“磁生电”的历史背景和探索过程，重点介绍了科学家法拉第历经10年的艰苦探索，最终发现电磁感应现象的故事。

（2）电磁感应现象。教材直接给出了电磁感应和感应电流的定义。

（3）电磁感应的产生条件。教师首先给出了实验仪器和记录实验现象的表格，提问让学生归纳产生感应电流的条件，然后学生思考与讨论产生“感应电流”与“磁通量”的关系，进一步探究感应电流与磁通量关系的实验。教材设置了3个实验：实验1的内容是初中已经学过的知识——闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动产生感应电流;实验2是线圈静止，磁铁相对线圈运动，闭合导体回路中产生感应电流;实验3是当线圈静止在磁场中时，断开或者是接通电路的瞬间以及滑动变阻器的滑片，导体回路中也能产生感应电流。

（4）大家谈（遗憾出自哪里？）。教材在该部分简要介绍了安培和科拉顿对电磁感应的探索失败的原因。

（5）科学足迹（法拉第与划时代的发现）。该部分用比较长的篇幅介绍了法拉第的生平、研究背景等。

（6）探索者（摇绳能发电吗？）。该部分进一步引导学生探索电磁感应现象。教材内容丰富、形式多样，既考虑了与初中知识的衔接，又注重引导学生层层递进地思考。

二、教学实施过程

据调查，对于这部分内容的教学，教师们主要采用演示实验，引导学生总结产生电磁感应现象的条件，注重让学生去记忆电磁感应现象及其产生条件，然后解题。笔者认为，该教学过程可以结合科学家进行科学探究的过程和方法进行。科学家探索的一般过程如下图所示。

（1）问题的提出。教师要求学生课前预习，搜集研究背景资料（主要包括当时科学技术发展的阶段已经掌握的理论知识和实验手段）。探索实验提倡课前预习，培养学生的自学能力和主动获取信息的能力，同时，让学生置身具体的情境中，理解问题的症结，领会科学家们摆脱已有知识的束缚，另辟蹊径，在解决问题过程中表现出来的奇思妙想，学习科学家不迷信权威的质疑精神等。

（2）作出假设：法拉第等科学家作出了“磁场也能产生电流”的假设。

（3）设计实验方案：让学生四人一组自由组合，提出实验方案，画出电路图。

（4）验证假设：让学生分组进行探索实验。受初中知识影响，一般学生记得产生电磁感应现象的条件是“切割磁感线”，所以几乎所有的组都能从实验上验证磁场也能产生电流。此时，教师提问：“探索实验时哪些情况下无法观察到电磁感应现象？”并用PPT演示安培、科拉顿和法拉第初期探索失败的实验及其时代背景。引导学生结合自己的时间探索过程沿着前人的足迹重新实践了一遍法拉第的重大科学发现过程，着重让学生分析法拉第等人前期实验失败的原因。为了避免电流磁效应的影响，一般检流计离实验装置比较远，不利于观察动态过程。最后，自然而然地引导学生总结出了电磁感应的产生条件——磁通量的变化。在知识上学生对磁生电的概念、条件等的记忆更加深刻，在情感上启迪学生，让他们懂得用已有的经验和理论去指导研究工作。这通常是有益的，但是定势思维也容易束缚人们的思维。要有质疑、批判及勇于实践探索的科学精神，引导学生明白在科学研究的道路上没有捷径，获得成功的诀窍即为不懈的努力（长达10年的探索）、敏锐的洞察力、坚定的信念。更重要的是学生在故事的叙述中（大部分学生都喜欢听故事）潜移默化地接受了万事万物之间有联系的观念，电生磁，磁也能生电。

（5）得出结论：磁也能生电。经过这样的教学过程得出的结论，一般学生都能很好地理解并将其牢记于心。电磁感应是电磁学的核心，揭示了电与磁的全面关系，让学生阅读“划时代的发现”，并引导学生想象：如果没有发现电磁感应现象，我们生活的世界将是什么样子？引导学生真正了解电磁感应现象发现的历史地位。

三、教学反思

本文精选教学案例，案例中详细地对教学目标和教材内容作了细致分析，介绍了具体实施过程。课堂效果表明学生能积极参与和主动学习，课堂气氛很活跃，在轻松愉快的氛围中实现了教学目标，培养了学生的核心素养。本研究的几点反思如下。

学生对科学探究的认识应该是多层次、多角度的。即学生不仅学习所学知识点，更应注重探究人类对科学知识的认识和探究过程以及研究方法。我们教师在课堂上应该注重锻炼学生发现问题和提出问题的能力，对提问的学生要多加鼓励，让学生体验到提问创新的满足感，从而在班级中营造良好的学习氛围;鼓励学生对研究的物理问题有属于自己的观点，引导他们从不同的角度思考问题，鼓励学生对不同的观点和结论提出质疑和批判，培养他们使用科学证据的意识和评判科学证据的能力，逐渐能基于科学证据对研究的物理问题进行分析、预测。

考虑学生已有的认知水平及科学史发展的进程，虽然科学家不参加教学活动，但是，由于物理知识是科学家思维活动的成果，透过这些成果可以了解他们的思维过程，这种成熟的思维过程——科学思维方法才是学生应长期不懈学习的。因此，教师在教学过程中应科学地构建教学内容，为学生搭建合理的思维发展的 “阶梯”，从而训练学生的科学思维。

参考文献：

[1]胡乐乐.国外核心素养体系构建探究[J].新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2017（6）：128-140.

[2]杨亚芳.基于“感悟”的物理核心素养：内涵与策略[J].教学研究，2017（3）：102-111.

[3]卓晓孟.近七年来我国核心素养研究的回顾与展望[J].现代教育科学，2017（10）：144-150.