物理核心素养视域下的教学探究

作者:施妙苗 来源:考试周刊 2019年82期
  摘 要: 物理课堂教学是提升物理核心素养的主阵地。以“电磁感应现象及应用”为例,阐述如何将物理核心素养的提升落到实处。
  关键词: 物理教学;物理核心素养;产生感应电流的条件
  物理核心素养由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”四个要素构成。物理课堂是培养学生物理核心素养的主阵地。高中物理新教材必修三第十三章第三节《电磁感应现象及应用》是一节实验探究、实际应用、史实教育相结合的课题,笔者以该课题的教学为例,谈谈如何通过物理课堂教学更为有效地提升学生的物理核心素养。
  一、 教学目标制定
  学生的物理核心素养是在学习过程中逐渐形成和发展的,因此,教师需要将教学目标指向物理核心素养。基于物理核心素养和课程标准,笔者制定的教学目标如下:
  (一) 物理观念
  了解电磁感应现象,理解产生感应电流的条件,建立电与磁相互联系的物理观念。
  (二) 科学探究和科学思维
  经历实验探究过程,通过实验现象,分析、归纳,得到感应电流的产生条件,提升学生对实验的分析能力,认识实验探究和科学思维相结合是探寻事物的本质的科学方法。
  (三) 科学态度与责任
  了解奥斯特和法拉第两位物理学家关于“电磁联系”的研究历程,学习两位科学家的科学信念、科学思想、科学态度,形成正确的科学观。了解电磁感应现象的应用和对现代生活的影响,解决简单的实际问题,感悟科学技术对社会的推动作用。
  二、 设计指导思想
  在物理教学过程中,我们要将物理核心素养的培养自始至终地贯穿其中,使学生学习物理的过程成为提升物理核心素养的过程,避免重知识,轻能力,忽视态度的传统教学模式。
  (一) 实验探究和科学思维
  学生在初中已经对切割磁感线产生感应电流有了粗浅的认识,但却导致学生错误地认为“只有切割才能产生”“只要切割就能产生”。因此本节课要让学生主动深入实验探究,抽象归纳出产生感应电流的本质原因。
  实验探究当然要以实验为基础,但实验设计要遵循学生的认知规律,而且要进行的是真探究而非伪探究。为此,本节课相较于教材改进了一个实验,优化了两个实验教学过程,并增加了一个实验。
  改进的是导体棒切割磁感线这个实验,这个实验的目的是为了说明闭合回路面积S变化,能产生感应电流。但其不足之处有二:一是思维上,学生很难理解,这是面积变化引起的;二是运动形式单一,无法说明是“有效”面积发生变化。将导体棒改成可以随意改变大小的软线圈,可以实现在匀强磁场中平动、转动、缩放等各种丰富的运动形式,学生能根据实验现象轻松归纳出产生原因。
  教材中,由于闭合回路中的磁场变化而产生感应电流的实验有两个。在平时的教学中,大部分教师会将这两个实验直接给出电路图,让学生照着连接,然后进行实验,这样的探究只能达到素养水平2。笔者在教学时,让学生自行设计实验方案,选择器材,设计电路,并在细节处进行交流讨论,如电流计连接的是大线圈还是小线圈等,这样的探究达到了素养水平4,而这样的水平是学生可以达到,也是应该达到的。
  教材中的三个实验,只能证明B和S变了,能产生感应电流,但依据B的变化和S的变化即概括成磁通量的变化,这是缺乏科学的严谨性的。必须要增加一个实验来证明:B和S都变了,但磁通量不变,就不能产生感应电流,才能从本质上理解产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量变化。
  实验探究是不是仅凭学生一己之力做实验?物理的探究过程,以思维为中心,做到实验和思维同步并进,而教师就是学生思维的引领者。该探究过程由三个学生实验和一个演示实验构成,前一个实验是后一个实验的基础,需要充分发挥教师的引导作用,用恰到好处的问题链激发学生认知冲突,让学生的思维环环相扣、层层递进,提升通过实验现象,分析、归纳事物的本质特征的科学思想方法。
  (二) 科学态度与责任
  物理学史是科学态度与责任的绝佳素材。教师都会在自己的课堂教学中引入物理学史,但绝大多数的教师往往用“哪一年,哪位科学家提出了……”这样的简单模式,这显然无法实现物理学史的真正价值。若将物理发展史相融入学生自主探究过程中,让学生重蹈科学家研究过程中的关键步骤,身临其境地体验物理学家研究问题的方法和思维过程,学习他们科学探索的精神,将收到事半功倍的效果。在教学中,用奥斯特发现电生磁致使法拉第等一大批物理家投入到“磁生电”的研究这一史实引入课题;在实验探究部分,重新经历法拉第当年遇到的问题——“静态无果”;在学生经历艰辛地探究得出产生条件以后,再简述法拉第十年磨一剑地研究历程;最后用法拉第发明的圆盘发电机结课。
  三、 基于核心素养的教学过程
  四、 课后反思
  在教学中,教师要转变观念,从只关注学生的知识掌握转变为以提升学生的核心素养为目标。制定教学目标时,要根据物理核心素养逐一落实,根据教学内容,准确制定具体的教学目标。教学过程中,教师要重视物理实验的设计与研发,设计合理的问题链,引导学生进行有效的高水平的探究活动,让学生主动地沉浸在实验探究与科学思维同步进阶的过程中。采用合适的教学方式,充分发挥物理学史的育人价值,逐渐形成学生自己的科学态度与责任。
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[M].北京:人民教育出版社,2017.
  作者簡介:
  施妙苗,浙江省金华市,浙江师范大学附属中学。

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