基于培養學生物理核心素養的教學設計

李桂旺

摘 要：基礎教育課程是國家意志和社會主義核心價值觀的體現，承載著教育思想、教育目標和教育內容。2014年教育部全面啟動普通高中課程材料的修訂工作，深化改革以突出它“立德樹人”的根本任務。在新課改中，培養學生的學科核心素養成為重點目標，如何進行教學設計以落實目標成為關鍵。

關鍵詞：核心素養；物理核心素養；教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）8-0064-4

1 依據與背景

在新一輪的課改中，學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力，學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，以及科學素養的養成，這就形成了物理核心素養，它主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四方面構成。

核心素養一詞來自西方，英文是“Key Competencies”，Key為關鍵或必不可少的，而Competencies 也可以直譯為“能力”，但從內容看表述為素養更為恰當。核心素養就是關鍵素養，它包括了現行課標中的三維目標。

在課堂教學中培養學生物理核心素養，必需要清楚——面對復雜的、不確定的現實生活情境時，能夠綜合運用特定學習方式下孕育出來的學科觀念、思維模式和探究技能，在分析情境、提出問題、解決問題、探討交流的過程中表現出來的綜合品質。因此，恰當的教學設計將顯得尤為重要。2 在物理課堂進行教學設計和實踐

以培養核心素養為目標的課堂教學中應該基于學生的特點，考慮學生的實際情況，遵循學生的發展規律和個性差異，充分關注學生的內心需求，注重學習過程中培養探究、合作及創新意識，關注科學發展及學科文化意識，在學習中掌握物理觀念，培養科學思維和科學探究能力，樹立正確的科學態度與價值觀。

2.1 溫故知新，創設情境，激發求知欲，形成物理觀念

情境是根據教學所需創設的實際問題場景。恰當的情境能引發學生的情感共鳴，增強學生的學習緊迫感、社會責任感與使命感。好的情境設計可以引起學生的有效注意與興趣，激發學生的學習求知欲，使學生融入到課堂學習中來。情境內容的設計要尊重事物發展的客觀規律，不能太理想化，既要通俗又要有一定的刺激性（在安全的前提下）。

案例環節1 在進行人教版高中《物理》教材選修3-1第三章第6節《帶電粒子在勻強磁場中的運動》的教學設計時，需要考慮研究問題的背景。第5節《運動電荷在磁場中受到的力》與第6節《帶電粒子在勻強磁場中的運動》是一個問題的兩個角度。前者是因運動而受到的力，后者是研究“這個力”對運動的影響，從而形成物理觀念，讓學生理解這2節課的相互性，而不至于將知識與規律理解得支離破碎。

在復習了第5節的基本知識——洛倫茲力的方向（如圖1所示）與大小，了解到電視機畫面的成像原理后展示顯像管原理圖與實物圖，并設計實驗電路圖，如圖2所示。

通過調節滑動變阻器改變電壓，觀察電視顯示屏畫面的變化情況（電視的額定電壓為12 V，直流電）：電壓由12 V逐步減小，顯示屏畫面逐步減小。由此激發思考：畫面為什么減小，從而激發學生探知問題根源的熱情。

2.2 以“問題”為主線，以情景為依托，培養學生科學思維能力

學起于“思”，“思”源于疑，質疑是思維的火花。恰到好處的問題，可以建立起師生思維上的聯系，情感上的認同，達到教與學的統一。無論是知識的講授、還是規律的探究都離不開“問題”。老師的提問可以激發學生思考，既是師生互動的重要手段，也有利于增加學生的參與意識，培養學生的創新精神。

案例環節2

問題1：一帶電粒子平行于磁場射入到勻強磁場中做什么運動？（如圖3所示）

問題2：一帶電粒子垂直于磁場射入勻強磁場做什么運動？（如圖4所示）

依次通過這兩個問題啟發學生從已有的知識（主要是“運動電荷在磁場中受到的力”與“力與運動的關系”）來思考兩種情況下帶電粒子運動的性質，讓學生在理論探究的過程中深刻理解“帶電粒子在勻強磁場中的運動”的特點，點燃學生“科學思維”的火花。通過認識洛倫茲演示儀（如圖5所示），深化所學知識，同時合理地運用“問題”可以將課堂效率最大化，使得課堂教學環節的推進順理成章，也有利于物理學習方式的轉變。

在動力學理論基礎上，由問題3探究帶電粒子在勻強磁場中運動的定量關系：帶電粒子運動的軌道半徑以及周期與哪些因素有關，有什么關系。

2.3 加強小組合作交流，培養學生的科學探究精神和習慣

在課堂教學中，師生之間以及學生之間的互動交流是非常重要的手段。也可以根據問題的類型或學生的類型采用小組合作方式，這樣更有利于分類討論探究，培養學生科學探究的能力與習慣，增強學生的合作意識。

案例環節3

物理學是以實驗為基礎的科學，理論需要經得起實踐的檢驗或實驗的驗證。由理論探究得到“帶電粒子在勻強磁場中的運動”規律是否成立可以通過實驗進一步探究，而且可以嘗試探究當速度與磁場方向有一定夾角時帶電粒子的運動特點。設計實驗方案并探究：

驗證1：速度方向平行于磁場方向——直線運動；

驗證2：速度方向垂直于磁場方向——圓周運動；

驗證3：速度方向與磁場有一定夾角——螺旋運動。

在實驗探究過程中需要更多的討論交流，分組合作實驗過程時，需要更多碰撞的火花，形成共識。

2.4 回歸STSE，關注課堂文化，培養學生的科學態度和責任意識

科學源于生活并服務于生活，無論是理論探究還是實驗探究得到的概念、規律必將促進社會的進步和發展。學習的過程也需要在認識科學本質，理解科學·技術·社會·環境（STSE）關系的基礎上逐步形成對科學和技術應有的正確態度和責任感，更應該尊重科學。

案例環節4

通過理論與實驗探究得到帶電粒子在磁場中的運動規律，在控制變量的基礎上，可以得到，粒子運動的軌道半徑與m、v、q、B有關。在生活中確實有類似的模型存在，因此可以從生活中取得幾個重點模型幫助理解帶電粒子在勻強磁場中運動的特點。

模型1——顯像管成像原理以及課堂引入實驗現象的理論分析：電流變小，B變小，畫面變小。（如圖6所示）

模型2——氣泡室（粒子物理研究領域）工作原理并設問討論分析：速度變小，半徑變小，螺旋縮近。（如圖7所示）

模型3——質譜儀（同位素的研究領域）工作原理并設問討論分析，質量小，半徑小。（如圖8所示）

同時，關注質譜儀發明的過程以及發明的意義，讓學生了解阿斯頓發明質譜儀的艱辛歷程，使得學生更加明白尊重科學的價值，懂得自己的歷史使命，明確自己對科學應有的態度和責任。（如圖9所示）

3 教學設計反思

本教學案例是按“創設情境，由電視機成像原理，通過演示實驗展示電壓變化得到畫面變化的現象產生疑問—激發學生的興趣—理論探究得到粒子運動軌道半徑與周期的關系式—實驗探究驗證—回歸生活應用”進行設計。在教學過程中培養學生的物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任。體現了對培養學生核心素養的設計，讓學生通過力與運動的關系來認識帶電粒子的運動特點與規律，有效幫助學生建立與已學知識的聯系，有效減輕認知負荷。在實驗探究過程中讓學生充分參與體驗，交流討論，既能幫助學生暴露自己的錯誤，也可以讓學生在同學的幫助下糾正錯誤，從而形成科學的態度與責任。

參考文獻：

[1]楊慧.基于核心素養的日語學科教學設計[J].大連教育學院報，2016，32（3）：73-74.

[2]張偉.例談以核心素養為目標的生物教學設計[J].中學生物學，2016（4）：11-13.

（欄目編輯 鄧 磊）endprint