基于物理学科核心素养的高中物理磁场教学策略研究

荆宏星 付学娇 张文东

摘 要：物理学科核心素养的提出，要求普通高级中学学生在完成课业学习之余，除了要通过学习物理知识来掌握基础的物理常识，学会解决实际生活中的物理问题，还要养成适合自己终身发展、适应社会不断变化的各种素养。文章正是基于此，对高中物理中重要知识点“磁场”的教学开展了策略方面的研究。

关键词：核心素养;高中物理;磁场;教学策略

基于核心素养的高中物理课改，具有重要意义。就物理学科来说，高中物理课程需要明确一个总目标，即培养学生的物理核心素养。而对于高中物理知识中占比较高的一个知识点“磁场”来说，一方面，对“磁场”这一章节进行核心素养的教学研究，可以让教师更加深度地对核心素养进行自我理解，逐步推进新课改的实施;另一方面，“磁场”知识内容在整个高中物理中属于比较重要的教学内容，相关教学策略的正确实施也能使学生在掌握科学知识之余使自身的物理核心素养得到培养。

一、 物理核心素养概述

学者们结合物理学科特质和对相关理论的解读以及对相关教育政策方针的学习，提出了适合物理学科发展和育人特点的物理核心素养，简言之，即学生通过对物理学科的不断加深学习，获得的一种特有的足以影响学生一生发展的能力，它分为以下四个方面内容。

（一）物理观念

物理观念主要分为物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等概念，具体解释为对物质、运动、做功、能量等的基本认识，这是由物理学视角而形成的。可以说是物理概念及其规律的提炼、升华，也可以说是通过物理学知识来解释自然现象和解决实际问题的标志。

（二）科学思维

在物理核心素养中，科学思维主要体现在模型的建构、科学的推理过程、观点的论证、质疑的提出以及创新思路等。除此之外，科学思维还表示对客观事物本质属性、内在规律及相互联系的认知，是使用物理学科知识进行综合分析、推理论证等方法的能力，也是在经验和事实基础上进行建构理想模型的抽象概括过程。

（三）科学探究

常见科学探究方式有探究问题、引导证据、做出解释、开展交流与合作等，要求学生对物理学科中出现的科学问题大胆提出猜想与假设，学会设计实验与制订方案，懂得如何获取和处理信息，并且在这个过程中小心求证，通过收集各种充分的证据来获得结论并做出解释。

（四）科学态度和责任

物理核心素养要求学生不仅要学会认识科学本质，理解科学、技术、社会、环境，还要理清它们之间的相互关联，形成对科学和技术应有的正确态度。也就是做到既要认识到科学技术是可以改变人们生活的，也要了解科学技术是一把“双刃剑”，树立正确使用科学技术造福人类的社会责任感。

二、 磁场相关内容课程要求解读

普通高中阶段中，物理所研究的“磁场”在人教版2019年高中物理教材中主要体现在物理必修第三册第十三章《电磁感应与电磁波初步》以及物理选择性必修第二册第一章《安培力与洛伦兹力》、第二章《电磁感应》和第四章《电磁振荡与电磁波》中。结合物理学科核心素养，“磁场”相关要求解读如下：

（一）了解磁现象，明白其应用

在必修课程第一节的学习中，课程主要介绍了磁现象在中国古代的发现过程，引出了其应用方式，如中国四大发明之一的指南针就是用到了地磁场的原理，这是中国古代劳动人民智慧的结晶。通过这一部分的教学，学生了解到科技对人类生活和社会发展的影响，提高了爱国主义情怀与民族自豪感。本小节还给出了新时代科技发展中磁场的应用实例，使学生积极性有所提高。

（二）了解磁场，理解磁感应强度和磁通量

在学习磁场之前，学生已对重力场和电场有所知悉，并且也理解“场”是一种不能看不见摸不着却又真实存在的东西。在了解这一点后，学生既可对已学知识加深印象，又可为电磁场的运动、相互作用和能量等认识打下基础，正如磁感应强度和磁通量都是对磁场的进一步认识。而对“磁通量”的理解也同样如此，都是在一定基础上培养对新知识的摄取能力。

（三）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

这里提出的是操作水平的要求，能独立判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向，就必然是建立在理解的基础上。学生对这一要求独立操作，也能让学生对物理概念的理解更加深刻。在这一过程中，通过对奥斯特实验的介绍，要让学生明白磁场不仅仅是由磁体产生的，也可以通过电流产生，磁和电之间存在着一种特殊的关联。同时，在情感方面，也可以让学生体会到科学探究向来都不只是单纯的数据堆砌，而是科学家采用确切可靠的科学推理和实验。

（四）通过实验，认识安培力

在此过程当中，学生往往会经历了解实验对象、准备实验器材、观察实验现象、收录实验数据、处理数据结果、分析形成原因等步骤，一步一步地对安培力的属性有所认识。其中，安培力有一个重要的方向判断方法——左手定则，教师在教学中要在左手中的各个位置充分展示不同的物理量，同时强调左手安培定则与右手螺旋定则之间的本质性区别。课程中要求通过实验分析所得数据，找出规律，推导出安培力的通用计算公式，理解公式中的量有哪些实际的物理意义，注重学生对实验证据进行分析与归纳的方法的掌握。

（五）通过实验，认识洛仑兹力

从洛伦兹力的定义中可以知，电荷本就属于微观粒子，通过观察电子束在磁场中的偏转、在匀强磁场中作圆周运动、在三维空间的运动轨迹以及观察电子束在电场作用下的偏转运动，这些都把洛伦兹力用模型的形式直观显现出来。教师要讲解实验来由，使学生了解技术对人类生活和社会发展的影响，使学生能体会到一种科技感。

三、 基于物理核心素养的磁场教学策略

（一）确立教学目标

在具体教学过程中，教师在设计每个小节的教学时，要始终遵循物理学科核心素养四个方面的构成来对内容进行设计。相对来说，物理基础知识在学生的建构过程中既漫长又复杂，这就要求教师在教学过程中，应一步一个脚印，注重学生对知识的吸收度，有效利用每一个物理概念和规律講授每一节课，力求每节课的设计内容能够达到相关要求。例如，对通有电流的导线的安培力知识的讲授过程，要让学生学会解释有关磁的现象;对磁通量、磁场知识的讲授过程，要让学生体会生活中如电动机的基本结构和原理;对运动电荷的作用力、磁感应强度等知识的讲授过程，要让学生了解质谱仪和回旋加速器的基本结构和原理，促进学生构建物理基础知识框架。