基于高中物理核心素养的情境设置课堂初探

唐利民

【摘要】  高中物理核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面;核心素养是新时期对人才所必备素质的集中体现，是学生实现自我发展、社会实现进步的共同要求。怎样在物理课堂中实现核心素养的培养。怎样实际操作，笔者通过一节区公开课的主要设计理念及在实施过程中的细节呈现，主要是通过情境（实验）的创设、问题的引导，初步培养学生的物理核心素养。

【关键词】  高中物理 核心素养 情境设置

【中图分类号】  G633.7                  【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2019）05-076-02

高中物理学科的核心素养共有四个维度：物理观念和应用、科学思维和创新、科学探究和交流、科学态度和责任。在同一节课中要落实这四个维度，需要精心设计，细微构思。有意义的学习活动总是凭借一定的教学情境来实施的，学生对知识的感悟、乃至素养的提升也只有在与情境的互动中才能达成。值得提倡的教学路径是：

笔者通过一节《通电导线在磁场中受到的力》教學设计与实施，通过各个教学环节情境的设计，有效地达到了对四个维度的落实。

本节课的知识目标结构简单：安培力的概念安培力的方向安培力的大小

一、课堂情境导入设置吸引学生，引发学生思考，培养学生良好的物理观念

“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和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础（中华人民共和国教育部，2017）

课堂以两个简单的实验引入：实验一：导电液体（饱和的食盐溶液）在磁场中运动（旋转），实验二：通电导线在磁场中的运动，实验如图（1）（2）所示：

现代教学论指出：从本质上讲，感知不是学习产生的根本原因，学习产生的根本原因是问题;没有问题难以诱发和激起求知欲，没有问题或感觉不到问题的存在，学生就不会深入思考，学习也就只能停留在表层和形式上。为了激发学生的求知欲，通过改变实验的条件（控制变量法）：实验一：（1）液体没有通电在磁场中的情况，（2）液体通电后在磁场中的情况，（3）液体通电后撤出磁场的情况，（4）液体通电后在磁场中改变电流方向的情况;实验二：（1）导线在磁场中不通电的情况，（2）导线通电后在磁场中的情况，（3）导线通电后撤出磁场的情况，（4）通电导线在磁场中改变电流方向时的情况。

设计目的：让学生看到不同条件下的实验现象，从而可以思考得出液体或导线要运动必须是通电和磁场两个条件缺一不可，根据高一学习的力与运动的关系：物体运动状态的改变必须要有不为零的合外力，从而引出新课内容安培力的概念。笔者认为这种不断改变条件，问题驱动学生的方式，可以很好地达到培养学生良好的物理观念和应用，也让学生知道多变的现象后面其实蕴涵简单的道理。

二、课堂情境探究设置，解决课堂的重点难点，培养学生科学思维和创新精神

“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、校验和修正，进而提出创造性见解的能力和品格（中华人民共和国教育部，2017）

学生知道了安培力之后，接下来要研究安培力的哪些要素，可以借此回顾力的三要素和重力、弹力、摩擦力的学习过程，这些都是已有的知识框架和思维方法。通过类比法知道同样是力的研究，接下肯定是力的大小和方向。本节课先学习安培力的方向。

为了让学生对安培力的方向感兴趣，在知道了安培力的概念之后，让学生思考一个问题：定义磁场（磁感应强度）的大小用电流，而规定磁场（磁感应强度）的方向为什么不用电流而是用小磁针。

有了这些问题，再结合课堂开始的演示实验，学生大概知道安培力的方向会变化，安培力的方向与磁场和电流的方向都有关系;为了找到它们的关系，课堂中大胆引入实验探究如图（3）所示，将实验中电流、磁场、力的三者关系简化成立体空间图像：牙签插泡沫法。

实验过程让每个牙签代表的物理量用纸写上并插在牙签上，通过几个立体图像找规律，学生找不到规律就找书本，看看前人怎么说的，我们的立体结构符合吗。

设计目的：左手定则不是几个立体图形可以总结出的，必须是天才的物理大脑突发奇想才能想到，本节课的设计名为探究实为验证，让学生知道物理规律的发现过程是艰辛曲折的过程，也让学生知道学会寻求帮助，学会学习。

三、创设理论探究情境，利用试题和实验验证猜想，培养学生科学探究精神

“科学探究”是指提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力（中华人民共和国教育部，2017）

左手定则学习之后，要能利用理论指导实践。笔者设计了两方面的应用：

（1）判读下列通电导体在磁场中的受力情况

设计目的：可以掌握和熟悉左手定则在解题中的应用，也让学生知道考试一般怎样考察的。

（2）解释液体在磁场中旋转的现象，在改变条件之后能通过理论判读液体旋转方向且通过实验验证。

设计目的：有趣的实验引人入胜，但实验的现象既然与本节课学习内容相关，有了理论知识之后，可以对现象作出合理的解释并能猜想实验条件变化之后的现象，再用实验进行验证，让学生学习有成就感。

安培力的大小可以根据以下的演示实验进行探究，如图（4）所示：

通过控制变量法，改变接入电池的个数或改变接入磁场中导体的长度，观察指针偏转的幅度可以半定量的分析安培力的大小与哪些因素有关。

设计目的：安培力的大小在第二节磁感应强度的定义B=■=（B⊥I时）有给出，可以不探究，直接给出结论;但是从学生思维的发展和培养角度，设计实验会让学生理解透彻一点。这里有一个力学转换的知识点：F安=mgtanθ，观察到的偏转角度θ与安培力不成正比关系，所以只能是半定量研究

四、通过对现象的质疑和知识的建构过程，培养学生科学的态度和责任

“科学态度与责任”是指在认识科学本质，理解科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成应有的科学态度和社会责任感（中华人民共和国教育部，2017）

本节课全程都是以实验衔接，在实验中总结，在实验中反思，在实验中验证;有些实验学生自己可以在课后动手设计操作（导电液体在磁场中的旋转），并且实验所用器材多是非常环保，不对人类和社会带来不利影响。这节课的设计和实施充分体现了物理学是观察、实验、猜想与理论相结合，相互促进的科学，也充分体现了科学探究的本质特征。

[ 参  考  文  献 ]

[1]郭玉英等著.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京师范大学出版社.2017.9.

[2]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海教育出版社.2017.11.

[3]卢尚建.高中物理课堂有效教学研究[M].甘肃教育出版社.2013.7.

[4]凌瑞初.怎样磨课——以“以通电导线在磁场中受到的力”为例[J].中学物理教学参考，2016.45（6）：26-29.