運用物理高端備課 培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)

趙青

摘 要：本文從高端備課的角度，依據(jù)科學認知規(guī)律，對磁感應強度教學重新做了設計，重視物理教學的邏輯結構，落實物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關鍵詞：物理高端備課；核心素養(yǎng)；合作學習；實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）5-0078-3

物理高端備課是指以物理課程與教學理論為指導，采用“備課”的形式，研究既符合物理學的內(nèi)在邏輯，又符合教學規(guī)律，同時符合學生的學習規(guī)律并接受課堂教學實踐檢驗的教學設計。通過高中物理高端備課，能夠表達物理教學邏輯，實現(xiàn)學生認知規(guī)律與物理學科邏輯的統(tǒng)一。

物理核心素養(yǎng)是物理學科素養(yǎng)中最基本、最重要的素養(yǎng)，是學生在接受教育過程中，形成具備物理學科特征的核心素養(yǎng)體系，即物理觀念、科學思維、科學探究和科學態(tài)度與責任。本文以某版本選修“3-1”第三章第二節(jié)《磁感應強度》為例，探討如何運用高端備課來培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。

1 教材分析

對教材進行分析，是高中物理高端備課的起點。磁感應強度是電磁學的基本概念之一，是本章的重點。磁場對磁極和電流的作用力遠比電場對電荷的作用力復雜，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量也是本章教學的一個難點。用小磁針N極受力方向定義磁感應強度的方向，用電流元受磁場力與電流元之比定義磁感應強度，是符合學生認知水平的。教材從學生的生活經(jīng)驗出發(fā)，實驗和理論相結合，形象、生動地再現(xiàn)磁感應強度概念建立的過程。

筆者認為本節(jié)教材的部分內(nèi)容存在不足：“探究影響通電導線受力的因素”演示實驗的實驗裝置開放性不夠，不利于學生之間合作開展探究，不利于培養(yǎng)學生的實驗探究素養(yǎng)；“一些磁場的磁感應強度”表格提及的情景，學生相對陌生，不利于培養(yǎng)學生的物理觀念和科學態(tài)度與責任素養(yǎng)。

2 高端備課

筆者借助Dislab擴大實驗的開放性，通過設置一系列問題，引導學生逐步深入思考，深度參與課堂，讓學生在操作、觀察、分析和交流中提升實驗探究素養(yǎng)。應用數(shù)字式特斯拉計直接測量一些磁場的磁感應強度，讓學生之間相互交流、討論，形成磁場的物質(zhì)觀，培養(yǎng)學生的物理觀念素養(yǎng)；最后，讓學生合作介紹特斯拉的成就，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任素養(yǎng)。

片段一：

教師：無法測出小磁針所受磁場力大小的情況下，應該以什么為研究對象呢？

學生：可以研究通電導線。

教師：但通電導線是一種“線模型”，會涉及到放置方向問題。

學生：老師是指通電導線與磁場方向可以有不同的角度？

教師：是的，那么通電導線所受磁場力的方向與導線、磁場方向會不會也有角度問題？

學生：有可能，可以借助實驗來探究。

設計意圖 借助Dislab可以定量地測量通電導線與磁場所成夾角從0°到360°變化過程中磁場力的大小和方向。學生之間進行組內(nèi)分工和相互合作，自己設計實驗、動手實驗、記錄數(shù)據(jù)、得出結論，由實驗表象向歸納結論逐步過渡，主動建構知識，有助于學生實驗探究素養(yǎng)的形成。

片段二：

教師：當通電導線與磁場垂直時所受磁場力最大，能否直接用此時的磁場力大小反映磁場強弱？

學生：不太清楚。

教師：當通電導線與磁場垂直時，在相同磁場中，控制通電導線中電流大小不變，改變導線的長度，磁場力大小是否變化？

學生：有可能。

教師：當通電導線與磁場垂直時，在相同磁場中，控制通電導線長度不變，改變電流大小，磁場力大小是否變化？

學生：應該會變，那就不能用磁場力大小反映磁場強弱。

借助Dislab，測出當導線中電流大小不變時，通電導線所受的磁場力F與導線的長度L的數(shù)值，并求出F與L的比值；測出當通電導線長度不變時，通電導線所受的磁場力F與導線中電流I的數(shù)值，并求出F與I的比值。

設計意圖 通過設置這樣逐步深入的小組合作學習內(nèi)容，可以讓各小組借助已有的電場強度概念和比值法，在集體思維碰撞中一步步歸納出磁感應強度的定義。這個環(huán)節(jié)學生之間合作完成實驗操作和數(shù)據(jù)的測量、分析，有助于提升自己的實驗探究能力和科學推理能力。

片段三：

教師：根據(jù)磁感應強度的定義公式，算出上述實驗中B的大小。

學生：B的大小為102 mT。

教師：現(xiàn)在有一種儀器——數(shù)字式特斯拉計，可以直接測出磁場強弱。同學們動手測量一下。

學生：約100 mT。

教師：常見的磁場磁感應強度是100 mT這個數(shù)量級，體會教材上“一些磁場的磁感應強度”表格中的數(shù)據(jù)。

設計意圖 知識只有在實際情境中應用時才有活力。本活動能有效激發(fā)學生的學習興趣，引爆學習熱情，有力驅動學生應用所學知識解釋現(xiàn)象，實現(xiàn)教學目標。同時，也讓學生體驗科學探究的嚴謹性，體會探究成功后的喜悅。

片段四：

教師：最后請同學們交流特斯拉的生平。

學生：尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856.07—1943.01），塞爾維亞裔美籍發(fā)明家、機械工程師、電氣工程師。他被認為是電力商業(yè)化的重要推動者之一，并因主持設計了現(xiàn)代交流電系統(tǒng)而最為人知。在邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁場理論的基礎上，特斯拉在電磁場領域有著多項革命性的發(fā)明。他的多項相關專利以及電磁學的理論研究工作是現(xiàn)代無線通信和無線電的基石。

設計意圖 適時滲透物理文化、思想和方法教育，避免生硬說教，同時關注學生成長，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。

3 備課啟示

本文從一個新的視角設計了磁感應強度的教學過程，力求引導學生體驗物理概念的建立過程?？v觀整個教學過程，可以得出以下啟示。

3.1 物理高端備課，強調(diào)問題引領

問題，一是指需要研究解決的矛盾或障礙，二是指要求回答或解釋的題目。結合課堂教學，前者應是教學要點和重點的意思，后一個含義等同于“提問”。

本節(jié)課教師在充分了解學生的認知障礙，在教學過程中為學生設計邏輯嚴謹、難度梯度適當?shù)膯栴}和實驗系列，把知識問題化、問題情境化，將學生置于問題的情境中，收獲知識與方法，提升核心素養(yǎng)。

3.2 物理高端備課，重視學生深度參與

新課標倡導的自主學習、合作學習、探究學習，都是以學生的積極參與為前提的。學生要實現(xiàn)主動發(fā)展，參與是最基本的條件。實踐證明，學生參與課堂教學的積極性，參與的廣度與深度，直接影響著課堂教學的效果。正如有的專家所說，“沒有學生的主動參與，就沒有成功的課堂教學質(zhì)量”。參與不是表面化的“是”“不是”，課堂教學需要學生的深度參與。

深度參與包含三個層面，行為參與，即學生通過動口、動手、動眼等外顯的行為參與課堂；思維參與，即學生對知識進行認真思考的過程，是一種隱性參與；情感參與，即學生對教學內(nèi)容作出的情感投入。三個層面的參與是有機的結合，相互支持、相互促進的，缺一不可。

為實現(xiàn)學生的深度參與，本節(jié)課教師從以下幾方面入手：

（1）創(chuàng)設問題情景，激發(fā)學習興趣；

（2）設置探究活動，誘導學生參與；

（3）“因材施問”，優(yōu)化激勵。

總之，本節(jié)課結合學生的具體情況進行情境創(chuàng)設，活動步步為營，問題環(huán)環(huán)相扣，引導學生自主建構磁感應強度概念，極大地發(fā)揮學生的主動性，激發(fā)學生的學習興趣。本節(jié)課引人入勝，知識水到渠成，引發(fā)學生認知沖突是開端，自主建構是發(fā)展，應用遷移是高潮，能有效提升學生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]黃利華.善用科學猜想培養(yǎng)核心素養(yǎng)[J].中學物理，2017（9）：32-36.

[2]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國科學技術出版社，2014.