【摘要】物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.在高中物理教學(xué)中，探究活動、導(dǎo)學(xué)案、歸納推導(dǎo)、情境化體驗等環(huán)節(jié)都是在物理核心素養(yǎng)基礎(chǔ)上進行的，在教學(xué)過程中對每一個環(huán)節(jié)進行設(shè)計和反思，創(chuàng)建真實的情境、問題，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的興趣和動力，促進知識的產(chǎn)生和運用。在高中階段，構(gòu)建物理學(xué)科核心素養(yǎng)，推進情境化和任務(wù)化教學(xué)，對于推動物理學(xué)科的發(fā)展起著重要的作用.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計

突出核心素養(yǎng)來指導(dǎo)高中物理教學(xué)，對于推動學(xué)生的綜合發(fā)展起著非常關(guān)鍵的作用.在實施學(xué)科教育的過程中，教師要充分理解學(xué)科核心素養(yǎng)的含義，從課堂設(shè)計入手，提高課堂教學(xué)的有效性.

1課程標準滲透科學(xué)思維

《義務(wù)教育物理課程標準》明確指出，物理學(xué)科的核心素養(yǎng)之一是科學(xué)思維，科學(xué)思維的內(nèi)容包括：模型構(gòu)建、科學(xué)推理、科學(xué)證明、質(zhì)疑創(chuàng)新，這是一種以科學(xué)論辯為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，有利于對學(xué)生問題意識、證據(jù)意識、推理能力和批判性思維的訓(xùn)練，受到教師的歡迎，還可增進對核心概念的整合，加深學(xué)生對知識內(nèi)容、科學(xué)本質(zhì)的認識.

高中物理是一門以科學(xué)思維培養(yǎng)為目的的學(xué)科，旨在讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維方式，提高他們的創(chuàng)造力.高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是與學(xué)生積極參與、全身投入并獲得健康發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)進程相聯(lián)系的，也就是深度學(xué)習(xí).深度學(xué)習(xí)“以學(xué)生為中心”，注重教師引導(dǎo)作用的發(fā)揮，教師要了解學(xué)生對知識的掌握程度，對整個單元知識有一個全面的認識，在教學(xué)過程中對每一個環(huán)節(jié)進行反思和設(shè)計，創(chuàng)建真實的情境、問題和任務(wù)，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的興趣和動力，促進知識的產(chǎn)生和運用.

2科學(xué)論證的要素分析

物理科學(xué)證明活動是學(xué)生在已有的知識基礎(chǔ)上，提出可探究的問題，再根據(jù)自己的實際情況，制定合適的、可操作性的實驗方案，進行自主的驗證調(diào)查，根據(jù)實驗的結(jié)果，提出自己的觀點，并對學(xué)生提出的質(zhì)疑進行辯論.整個學(xué)習(xí)流程以學(xué)生的探究學(xué)習(xí)作為主要的線索，把握探究學(xué)習(xí)的核心步驟和技能，突出質(zhì)疑與反思，交流與討論，探索與創(chuàng)新，以問題的求解來達到高效、深度的學(xué)習(xí).科學(xué)論證的基本元素是由可探究的科學(xué)論題，提出自己的主張，尋找事實依據(jù)，展開邏輯推理，進行合理反駁，總結(jié)科學(xué)結(jié)論等元素.

3剖析教學(xué)內(nèi)容

“磁場對運動電荷的作用力”這節(jié)課是在對安培力的大小和方向有了一定的認識后，再探究磁場對運動電荷的作用力.它不僅讓學(xué)生認識了由宏觀安培力到微觀洛倫茲力的知識遷移，也讓學(xué)生體會了實驗探究與理論推導(dǎo)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法.洛倫茲力的大小和方向是這節(jié)課的重點，考慮到洛倫茲力的方向所包含的三維空間關(guān)系較為抽象，這節(jié)課中，采用了遞進式問題鏈的方式，在教學(xué)過程中，創(chuàng)建真實的情境、問題和任務(wù)情境，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的興趣和動力，促進知識的產(chǎn)生和運用.

4任務(wù)驅(qū)動，自主探究，總結(jié)規(guī)律

在探究洛倫茲力的方向這個環(huán)節(jié)中，先讓學(xué)生通過查閱資料了解了陰極射線管，在真空玻璃管的兩極加上高壓，陰極發(fā)射出電子，經(jīng)電場加速，通過狹縫形成扁平的電子束，電子束轟擊稍稍傾斜的熒光屏，會在示波器上顯示出電子束的運動徑跡.根據(jù)圖1引導(dǎo)學(xué)生思考.

問題1猜測洛倫茲力的方向與什么有關(guān)？

學(xué)生答與磁場方向有關(guān)，與電子束的運動方向有關(guān).

問題2依據(jù)是什么？

學(xué)生答根據(jù)安培力的方向.

問題3如何通過實驗驗證你的猜想？

如何確定洛倫茲力的方向，讓學(xué)生們自己動手改變電子束的偏轉(zhuǎn)方向，試圖找到判定洛倫茲力方向的方法.在這個過程中，大多數(shù)學(xué)生都試圖通過調(diào)整磁體的極性或者磁體的位置，來感受洛倫茲力的方向，也有一些學(xué)生將其與安培力的左手定則相聯(lián)系，他們很理所當(dāng)然的認為四指是電子束的運動方向，而不是將其與電流的方向聯(lián)系起來.接著，教師讓幾個學(xué)生分享一下自己的思維過程，讓學(xué)生自己去想，是什么影響了電子受力的方向？在進行猜測時，一些學(xué)生聯(lián)想到電場中帶電粒子所受到的作用力的方向與電場強度及電性相關(guān)；在這個過程中，教師可以通過詢問學(xué)生的猜想依據(jù)，使他們能夠進行理性的猜測.然后，教師邀請兩個具有代表性的小組進行討論，并歸納這兩個小組的結(jié)論，同時與其他小組進行比較.通過實驗探索以及對現(xiàn)有的規(guī)則進行分析，最終得出一個結(jié)論，四指是電流的方向，也是正電荷運動的方向或者是負電荷運動的反方向.在這個過程中，教師可以讓學(xué)生了解到安培力與洛倫茲力的關(guān)系，從而為安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋做了更好的教學(xué)指導(dǎo).通過如圖1的實驗，學(xué)生用左手定則來嘗試判斷，嘗試畫出平面圖，并讓學(xué)生自己討論總結(jié)得出結(jié)論，特別是對四指的方向讓學(xué)生自己進行討論歸納.

實驗表明洛倫茲力的方向可以用左手定則判定.

問題4若帶電粒子不垂直射入磁場，三者關(guān)系又如何？

結(jié)論：F既與B垂直又與I垂直，即垂直于B和I所確定的平面，但B與I不一定垂直.

結(jié)論：F既與B垂直又與v垂直，即垂直于B和v所確定的平面，

但B與v不一定垂直.

5理論分析，思維遷移

對洛倫茲力的大小進行研究.首先教師可以給出如下的條件：有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，如圖5.

問題1如何建立推導(dǎo)的物理模型？

問題2I的微觀表達式是怎樣的？安培力和洛倫茲力的大小關(guān)系如何？

安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)：F安=BIL=NF洛.

通電導(dǎo)線中的電流I=nqvS，

導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)N=nSL，

每個電荷所受的洛倫茲力

F=F安N=B（nqvS）LnSL=qvB （B與v垂直）.

問題3若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力如何？

6基于問題解決的深度學(xué)習(xí)

“轉(zhuǎn)移和創(chuàng)新”是指對知識進行內(nèi)化和創(chuàng)新表達，這一特點要求教師為學(xué)生創(chuàng)造合適的活動和機遇，讓他們完成對知識的轉(zhuǎn)換和運用，從而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，讓他們在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成主動的社會情感、態(tài)度和責(zé)任感.首先通過電子束的磁偏轉(zhuǎn)，并通過問題來了解電視機顯現(xiàn)管的原理.

問題1如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？

問題2如果要使電子束打在熒光屏上的B點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？

問題3如果要使電子束打在熒光屏上的位置由 B 點逐漸向 A 點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？

通過演示自然界與帶電粒子相互作用的例子，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，促使他們產(chǎn)生將所學(xué)到的知識運用到實踐中的意愿.此時，教師讓他們閱讀《北極光的奧秘》，請他們根據(jù)自己的理解，對文章中所說的“帶點微粒進入地球后，受到了地磁的作用，在地磁作用下，迅速進入靠近北極和南極的大氣層”.通過對地球儀的模擬觀測和親身經(jīng)歷，學(xué)生之間進行交流合作，對“極光”的成因進行探討.“價值與評估”作為深度學(xué)習(xí)教學(xué)目的的一個關(guān)鍵維度，在這一堂課中，教師要以學(xué)生為主體，提高他們的思維能力，讓他們真正地成為課堂的主人.

7結(jié)語

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理教育的重要任務(wù)之一，在教學(xué)過程中，教師需要將與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)的實際問題、社會熱點問題、現(xiàn)代科技成果等具有現(xiàn)實情境的教學(xué)內(nèi)容引入到課堂中，培養(yǎng)他們將情境與知識聯(lián)結(jié)起來的意識與能力，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力.

【蘇州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃 2021 年度立項課題：“PCK 視野下高中物理課堂范式的構(gòu)建與實踐探究”編號：（2021/LX/02/223/06）】

參考文獻：

[1]王圓靜.基于核心素養(yǎng)的高中物理進階教學(xué)設(shè)計與實踐[D].洛陽師范學(xué)院，2024.

[2]周佩佩，竇維霞，何德強，等.基于審辨式思維的物理論證教學(xué)——以“磁場對運動電荷的作用力”為例[J].物理通報，2024（03）：86-91.

[4]王竑.基于核心素養(yǎng)促進深度學(xué)習(xí)——以“磁場對運動電荷的作用力”教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2023，52（18）：23-25.

[5]石曉蘭，王躍東.融合信息技術(shù)，提升科學(xué)探究能力——以磁場對運動電荷的作用力為例[J].物理教師，2023，44（05）：65-68.

[6]任虎虎.指向深度教學(xué)的思維型課堂實踐與反思——以“磁場對運動電荷的作用力”教學(xué)為例[J].物理教師，2018，39（07）：16-18.