核心素养下的高中物理教学研究

洪瑞敏

“洛伦兹力”是高中物理电磁学中的重要内容，用于描述带电粒子在磁场中运动受到的作用力。在进行该部分内容教学时应围绕高中物理核心素养展开，完成教学目标的同时使学习者的核心素养得到有效地提升。本文结合自身教学实践，探讨核心素养下“洛伦兹力”教学的相关策略，以供参考。

新一轮课程改革相关文件强调将学科核心素养融入到教学实践中。高中物理教学中应做好相关教学内容的研究，寻找核心素养与教学内容的有效契合点，认真执行相关文件要求，贯彻新一轮课程改革精神，积极采取针对性策略不折不扣地在教学中实践核心素养培养工作。

一、教学内容分析

高中物理课本中“洛伦兹力”知识主要包括三部分内容：洛伦兹力的方向、洛伦兹力的大小、电子束的磁偏转。其中“洛伦兹力的方向”按照提出问题→展示演示实验→理论讲解顺序编排。“洛伦兹力的大小”包括思考与讨论、理论介绍两部分内容。“电子束的磁偏转”采用理论讲解与思考讨论相结合的方式讲解。

高中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四方面内容。带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力，表明磁场对其运动产生力的作用，体现的是运动与相互作用观念，这刚好与“物理观念”核心素养相符。带电粒子在磁场中的运动可抽象为一个模型，并且带电粒子运动方向以及受到洛伦兹力的大小需要通过实验研究、推理得出，即需要具备一定的“科学思维”。课本中讲解洛伦兹力知识时给出相关实验并设计相关问题，要求学习者思考讨论。这不仅能驱使学习者主动思考，而且有助于学习者“科学探究”核心素养的提升。在学习以及思考讨论环节，要想把握问题的本质，得出正确的结论，则需要学生具备良好的“科学态度与责任”，养成严谨认真、实事求是以及持之以恒的科学态度。

对课本中“洛伦兹力”知识进行分析可知，该部分内容与高中物理学科核心素养联系紧密。为获得良好的教学以及核心素养培养效果应做好教学活动的合理设计，灵活采用多种授课策略，营造良好的课堂氛围，更好地激发学习者的学习热情以及学习潜力。

二、核心素养下“洛伦兹力”教学实践

1. 课堂引入环节

为更好地吸引学生的注意力，为洛伦兹力教学活动的顺利开展做好铺垫，应做好引入环节的实施。课堂上可借助以下对话展开：

师：同学们经过上一节的学习，我们知道通电导线在磁场中受到安培力的作用。那么导线中的电流是怎样形成的？磁场对带电粒子是否也有力的作用？如果有，需要搞清楚哪些内容？

生：电流是电子的定向移动形成的。从微观角度分析安培力，可知带电粒子在磁场中也应受到力的作用。在学习有关力的知识时需要搞清楚力的方向和力的大小。

师：很好。今天我们要学习的新的力叫做洛伦兹力。

课堂上与师生对话可引导学习者回顾旧知识，并驱使其思考，实现新旧知识的巧妙衔接，既活跃了课堂，又为新知识的讲解奠定了坚实的基础。

2. 洛伦兹力的方向与大小

完成新课引入后，学生迫不及待地想搞清楚什么是洛伦兹力，怎样判断洛伦兹力的方向，怎样计算洛伦兹力的大小等。

课堂上使用多媒体技术为学习者播放课本中“观察电子束在磁场中的偏转”演示实验的视频。课堂上要求学习者认真观看视频，总结看到了哪些实验现象。学习者通过观看视频清晰地看到未加磁场时，电子在玻璃管中的运动轨迹为直线，即未发生偏转。但是当加上一个磁场时电子束会偏向玻璃管的一侧，改变磁场方向电子束却偏向另一侧。在此基础上要求学习者认真阅读课本中“洛伦兹力”以及“右手定则”的相关概念，开展自主学习活动。

同时，使用屏幕为学习者展示以下习题，要求学习者思考，检验学习者能否熟练地应用左手定则：如图1，为电子射线管示意图，接通电源。要想使荧光屏上的亮线沿z轴负方向偏转，则所加磁场的方向应为（ ）

A. 沿x轴正方向        B. 沿x轴负方向

C. 沿y轴正方向        D. 沿y轴负方向

课堂上可提问学习者代表，要求其详细阐述解题过程。同时，做好其回答问题的点评以及该问题的讲解，进一步澄清学习者对左手定则的认识与理解。

课堂上继续使用屏幕为学习者展示课中思考讨论内容，如图2要求学习者思考：如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？要求学习者认真阅读课本中的内容，鼓励其相互讨论，寻找推导的思路。最终学习者通过积极思考，认真讨论得出了正确的推导结论。推导过程如下：

t时间内经过导线横截面的带电粒子个数N=nvtS，则总的电荷量Q=Nq=nvtSq，则导线中的电流I=Q/t=nvSq；由安培力计算公式可知F安=BIL，而L=vt，F_安=BIvt=B·nvSq·vt；安培力可看做导线中带电粒子受到的洛伦兹力的矢量和，则NF_洛=F_安，联立容易得到：F_洛=qvB。

课堂上对学习者认真思考、积极讨论的行为予以肯定，使其尝到科学推理的成就感。在此基础上为引导学习者更加全面地考虑问题，更好地掌握不同情境下的洛伦兹力计算方法。课堂上为学习者展示多媒体动画，使学习者清晰地看到当电荷运动的方向和磁场的方向呈角时，应使用F_洛=qvBsin計算其受到洛伦兹力的大小。

为深化学习者对洛伦兹力计算公式的理解，展示如下习题对学习者进行训练：如图所示的各图中，带电离子的速率，电荷量以及磁感应强度大小分别为v、q、B，则以下有关洛伦兹力的计算公式正确的是（ ）

A. （1）中F洛=qvBsin30° B. （2）中F洛=qvBsin30

C. （3）中F洛=0  D. （4）中F洛=qvB

如此可很好地检验学习者能否深入地理解洛伦兹力计算公式各参数之间的关系。若学习者能够正确地选出答案，并能够做出合理、正确的解释表明学习者已经理解，掌握洛伦兹力的计算公式。

3. 电子束的磁偏转

在进行该部分内容教学时可要求学习者自学，而后结合图4思考并回答以下问题：（1）要求电子束分别打在荧光屏上的A点和B点，偏转磁场应该沿什么方向？（2）要想电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？

根据所学的洛伦兹力相关知识，学习者运用左手定则可以判断出电子束打在A、B两点的磁场方向分别为垂直纸面向外以及垂直纸面向里。要想电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，则磁场的方向垂直纸面向里，大小逐渐减弱至零打在O点后，改变磁场方向使其垂直纸面向外并逐渐增大。

三、核心素养下“洛伦兹力”教学策略

按照上述思路进行教学，学习者很好地理解与掌握了洛伦兹力知识，核心素养得到了一定程度的锻炼与提升，顺利地完成了教学目标。现对使用的教学策略做如下汇总：

1. 充分准备

讲课之前对高中物理核心素养内容进行认真解读，深入把握其内涵。同时，认真梳理“洛伦兹力”相关知识，分析核心素养与“洛伦兹力”之间的内在联系。结合“洛伦兹力”知识特点，认真考虑每一个细节做好教学设计，首先借助问题巧妙引入新课。其次，借助多媒体技术展示相关实验以及物理情境，吸引学习者注意力的同时帮助其更好地认清与理解相关内容。最后，预留合理空白时间，鼓励学习者开展自主学习以及思考讨论活动，激发其思考，使其能够从讨论中顿悟。

2. 重视互动

互动能够激活高中物理课堂，营造一种欢快、愉悦的课堂氛围。同时能够驱使学习者深入思考，有助于其透过现象看本质，更好地把握所学知识本质，无形之中提升学生的核心素养，因此教学实践中应围绕教学的重点与难点设计互动问题，在课堂上要求学习者思考回答，给其提供主动思考和表达的机会。根据其回答问题的情况给予针对性的表扬与鼓励，纠正其认识上的不足以及理解上的错误，帮助其树立学习的自信心，自觉地养成良好的学习习惯。

3. 及时巩固

核心素养下高中物理教学活动时为使学习者形成必备品格以及关键能力，应围绕教学内容展示相关习题，要求学习者根据自身的理解思考、解答，检验其是否真正地理解与掌握所学，更好地暴露出其学习问题，促使其及时发现与正视自身问题。同时，给予学习者针对性的辅导，如再次讲解相关知识，进一步澄清学习者认识，使其真正地消化、吸收所学。例如，在“洛伦兹力”教学活动中围绕洛伦兹力的方向判断、计算公式的理解设计习题，达到了良好的巩固所学知识的目的。

在核心素养下开展“洛伦兹力”教学活动，课前总结自身教學经验，基于核心素养内涵做好充分授课准备，认真设计相关教学环节，并重视课堂互动以及课堂训练，给予学习者学习上的引导，调动学习者学习体验的同时，帮助其更好地理解与掌握所学，锻炼了其核心素养，圆满完成了教学任务。