基于核心素养 促进深度学习

【摘要】物理学科的核心素养包括：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.在高中物理教学中，探究活动、导学案、归纳推导、情境化体验等环节都是在物理核心素养基础上进行的，在教学过程中对每一个环节进行设计和反思，创建真实的情境、问题，可以帮助学生提高学习的兴趣和动力，促进知识的产生和运用。在高中阶段，构建物理学科核心素养，推进情境化和任务化教学，对于推动物理学科的发展起着重要的作用.

【关键词】核心素养；深度学习；教学设计

突出核心素养来指导高中物理教学，对于推动学生的综合发展起着非常关键的作用.在实施学科教育的过程中，教师要充分理解学科核心素养的含义，从课堂设计入手，提高课堂教学的有效性.

1课程标准渗透科学思维

《义务教育物理课程标准》明确指出，物理学科的核心素养之一是科学思维，科学思维的内容包括：模型构建、科学推理、科学证明、质疑创新，这是一种以科学论辩为基础的教学方法，有利于对学生问题意识、证据意识、推理能力和批判性思维的训练，受到教师的欢迎，还可增进对核心概念的整合，加深学生对知识内容、科学本质的认识.

高中物理是一门以科学思维培养为目的的学科，旨在让学生体验科学探究的过程，培养他们的科学思维方式，提高他们的创造力.高中物理核心素养的培养，是与学生积极参与、全身投入并获得健康发展的有意义的学习进程相联系的，也就是深度学习.深度学习“以学生为中心”，注重教师引导作用的发挥，教师要了解学生对知识的掌握程度，对整个单元知识有一个全面的认识，在教学过程中对每一个环节进行反思和设计，创建真实的情境、问题和任务，帮助学生提高学习的兴趣和动力，促进知识的产生和运用.

2科学论证的要素分析

物理科学证明活动是学生在已有的知识基础上，提出可探究的问题，再根据自己的实际情况，制定合适的、可操作性的实验方案，进行自主的验证调查，根据实验的结果，提出自己的观点，并对学生提出的质疑进行辩论.整个学习流程以学生的探究学习作为主要的线索，把握探究学习的核心步骤和技能，突出质疑与反思，交流与讨论，探索与创新，以问题的求解来达到高效、深度的学习.科学论证的基本元素是由可探究的科学论题，提出自己的主张，寻找事实依据，展开逻辑推理，进行合理反驳，总结科学结论等元素.

3剖析教学内容

“磁场对运动电荷的作用力”这节课是在对安培力的大小和方向有了一定的认识后，再探究磁场对运动电荷的作用力.它不仅让学生认识了由宏观安培力到微观洛伦兹力的知识迁移，也让学生体会了实验探究与理论推导相结合的学习方法.洛伦兹力的大小和方向是这节课的重点，考虑到洛伦兹力的方向所包含的三维空间关系较为抽象，这节课中，采用了递进式问题链的方式，在教学过程中，创建真实的情境、问题和任务情境，帮助学生提高学习的兴趣和动力，促进知识的产生和运用.

4任务驱动，自主探究，总结规律

在探究洛伦兹力的方向这个环节中，先让学生通过查阅资料了解了阴极射线管，在真空玻璃管的两极加上高压，阴极发射出电子，经电场加速，通过狭缝形成扁平的电子束，电子束轰击稍稍倾斜的荧光屏，会在示波器上显示出电子束的运动径迹.根据图1引导学生思考.

问题1猜测洛伦兹力的方向与什么有关？

学生答与磁场方向有关，与电子束的运动方向有关.

问题2依据是什么？

学生答根据安培力的方向.

问题3如何通过实验验证你的猜想？

如何确定洛伦兹力的方向，让学生们自己动手改变电子束的偏转方向，试图找到判定洛伦兹力方向的方法.在这个过程中，大多数学生都试图通过调整磁体的极性或者磁体的位置，来感受洛伦兹力的方向，也有一些学生将其与安培力的左手定则相联系，他们很理所当然的认为四指是电子束的运动方向，而不是将其与电流的方向联系起来.接着，教师让几个学生分享一下自己的思维过程，让学生自己去想，是什么影响了电子受力的方向？在进行猜测时，一些学生联想到电场中带电粒子所受到的作用力的方向与电场强度及电性相关；在这个过程中，教师可以通过询问学生的猜想依据，使他们能够进行理性的猜测.然后，教师邀请两个具有代表性的小组进行讨论，并归纳这两个小组的结论，同时与其他小组进行比较.通过实验探索以及对现有的规则进行分析，最终得出一个结论，四指是电流的方向，也是正电荷运动的方向或者是负电荷运动的反方向.在这个过程中，教师可以让学生了解到安培力与洛伦兹力的关系，从而为安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释做了更好的教学指导.通过如图1的实验，学生用左手定则来尝试判断，尝试画出平面图，并让学生自己讨论总结得出结论，特别是对四指的方向让学生自己进行讨论归纳.

实验表明洛伦兹力的方向可以用左手定则判定.

问题4若带电粒子不垂直射入磁场，三者关系又如何？

结论：F既与B垂直又与I垂直，即垂直于B和I所确定的平面，但B与I不一定垂直.

结论：F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，

但B与v不一定垂直.

5理论分析，思维迁移

对洛伦兹力的大小进行研究.首先教师可以给出如下的条件：有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，如图5.

问题1如何建立推导的物理模型？

问题2I的微观表达式是怎样的？安培力和洛伦兹力的大小关系如何？

安培力是洛伦兹力的宏观表现：F安=BIL=NF洛.

通电导线中的电流I=nqvS，

导线内的自由电荷数N=nSL，

每个电荷所受的洛伦兹力

F=F安N=B（nqvS）LnSL=qvB （B与v垂直）.

问题3若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力如何？

6基于问题解决的深度学习

“转移和创新”是指对知识进行内化和创新表达，这一特点要求教师为学生创造合适的活动和机遇，让他们完成对知识的转换和运用，从而发展学生的创造性思维，让他们在学习过程中养成主动的社会情感、态度和责任感.首先通过电子束的磁偏转，并通过问题来了解电视机显现管的原理.

问题1如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？

问题2如果要使电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场应该沿什么方向？

问题3如果要使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？

通过演示自然界与带电粒子相互作用的例子，激发学生探究的欲望，促使他们产生将所学到的知识运用到实践中的意愿.此时，教师让他们阅读《北极光的奥秘》，请他们根据自己的理解，对文章中所说的“带点微粒进入地球后，受到了地磁的作用，在地磁作用下，迅速进入靠近北极和南极的大气层”.通过对地球仪的模拟观测和亲身经历，学生之间进行交流合作，对“极光”的成因进行探讨.“价值与评估”作为深度学习教学目的的一个关键维度，在这一堂课中，教师要以学生为主体，提高他们的思维能力，让他们真正地成为课堂的主人.

7结语

综上所述，培养学生的物理学科核心素养是物理教育的重要任务之一，在教学过程中，教师需要将与学生日常生活紧密相关的实际问题、社会热点问题、现代科技成果等具有现实情境的教学内容引入到课堂中，培养他们将情境与知识联结起来的意识与能力，并根据教学内容，设置问题情境，培养学生的科学推理能力.

【苏州市教育科学“十四五”规划 2021 年度立项课题：“PCK 视野下高中物理课堂范式的构建与实践探究”编号：（2021/LX/02/223/06）】

参考文献：

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[6]任虎虎.指向深度教学的思维型课堂实践与反思——以“磁场对运动电荷的作用力”教学为例[J].物理教师，2018，39（07）：16-18.