李暉

[摘? ?要]物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中積累下來的思維方法和思維能力，以物理核心素養(yǎng)為指導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章以《磁是什么》一課為例，探討基于核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)確定、教學(xué)內(nèi)容分析以及學(xué)情分析。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);磁場;科學(xué)探究

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）20-0042-03

物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中形成的能力積淀，這種能力積淀是原創(chuàng)而內(nèi)生的，是個體后續(xù)更高層次學(xué)習(xí)以及終身學(xué)習(xí)的必要基礎(chǔ)，同時也是對新課程三維目標(biāo)的提煉和升華。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面要素構(gòu)成。本文以滬科版初中物理教材第十七章第一節(jié)《磁是什么》為例，談?wù)労诵乃仞B(yǎng)視閾下的初中物理教學(xué)。

一、依據(jù)物理核心素養(yǎng)要求確定教學(xué)目標(biāo)

著手“物理觀念”的發(fā)展，“磁場”在初中階段的表現(xiàn)期望應(yīng)該包括以下內(nèi)容[1]。

1.知道什么是磁性，知道一些物體通過磁化可以獲得磁性。

2.了解磁體周圍存在一種看不見、摸不著的物質(zhì)——“磁場”，磁場能夠使放入其中的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

3.? 知道可以用小磁針在磁場中靜止時的指向判斷磁場方向，了解規(guī)定小磁針北極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向。

4. 知道可以用磁感線形象描述磁場、會用磁感線展示條形磁鐵、蹄形磁鐵等的磁場分布。

5. 會畫地磁場的磁感線，知道地理兩極和地磁兩極不重合。

二、依據(jù)物理核心素養(yǎng)要求分析教學(xué)內(nèi)容，確定重點(diǎn)

用物理觀念統(tǒng)領(lǐng)物理概念、規(guī)律的教學(xué)，本文具體分析“磁”在發(fā)展學(xué)生物理觀念中的地位和作用。學(xué)生在生活中已經(jīng)接觸過磁鐵，知道磁鐵的吸鐵性以及磁極間的相互作用，但是對“磁體間的作用力不通過接觸就能發(fā)生”的原理不是很清楚，需要引導(dǎo)學(xué)生從磁場的角度去理解。磁場是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，學(xué)生對磁場內(nèi)容的學(xué)習(xí)應(yīng)該遵循由淺入深、從形象到抽象、循序漸進(jìn)的原則。學(xué)生在小學(xué)階段對磁鐵及其特性有基本的了解，初中階段側(cè)重對磁場物質(zhì)性的表現(xiàn)與認(rèn)識，包括磁性、磁場（磁場方向和強(qiáng)弱）、用磁感線描述磁場等，符合初中生形象思維發(fā)展的階段特點(diǎn)，故確定磁場和磁場的描述為本節(jié)課的重點(diǎn)。對重點(diǎn)物理觀念的建構(gòu)，課堂教學(xué)如下。

師：我們把磁體磁性最強(qiáng)的兩端稱為磁極，這里靜止懸掛了一個條形磁鐵，同學(xué)們注意觀察它兩極的指向有什么特點(diǎn)？

生：紅色一端指北，藍(lán)色一端指南。

師：由于紅色一端總是指北，藍(lán)色一端總是指南，人們據(jù)此制成了指南針，并把指北的一端稱為磁體的北極，指南的一端稱為磁體的南極。

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。

師：現(xiàn)在老師手中拿了一個大號的磁針，靜止時分別指向南、北方向?，F(xiàn)在分別用玻璃棒和氣流（吹氣）作用于它，觀察它的指向變化。

生：磁針在外界作用下指向發(fā)生了變化。

師：當(dāng)有外界物質(zhì)作用時，例如玻璃棒、空氣等物質(zhì)，它的指向會發(fā)生變化。由于放在手上可能不夠穩(wěn)定，把磁針放在平臺上觀察指向，發(fā)現(xiàn)指向不再指南北方向。（在平臺下面放了一個磁鐵）

師：我們使影響磁針的物體遠(yuǎn)離磁針后，再看看，發(fā)現(xiàn)又指南北了。前面同學(xué)們看到磁鐵并沒有跟磁針接觸，而磁針又受到了某種物質(zhì)的作用而改變了指向，這種物質(zhì)存在于磁體的周圍，我們稱為磁場。

[研究問題]

師：磁場這種物質(zhì)同空氣、玻璃一樣都是客觀存在的，請同學(xué)們用手感受磁場。

生：沒有感覺。

師：磁場看不見摸不著，我們該如何研究它呢？我們對于看不見的物質(zhì)有沒有什么好的研究方法？例如氣流。

[思考問題]

我們?nèi)绾窝芯靠諝饬鲃拥姆较?？如何研究空氣流動的快慢?/p>

生1：看樹枝、樹葉擺動的方向和擺動的幅度。

生2：看晾曬的衣服擺動的方向和擺動幅度。

師：把衣服縮小成布條，用吹風(fēng)機(jī)演示氣流。

實(shí)驗(yàn)：向玻璃箱中吹風(fēng)，用布條顯示風(fēng)向，用記號筆記錄風(fēng)向，把所有的風(fēng)向連線得到“風(fēng)向線”。

師：沒有畫風(fēng)向線的區(qū)域有沒有氣流存在？

生：有，只是沒有布條檢測。

師：風(fēng)向線是否真的存在？畫風(fēng)向線的好處是什么？

生：不存在;風(fēng)向線可以直觀顯示風(fēng)向。

師：我們今天研究的并不是風(fēng)向，但是我們可以類比一下：風(fēng)對布條的作用，通過布條的受力表現(xiàn)，反過來研究風(fēng)向;磁場對磁針的作用，我們也可以通過磁針的受力表現(xiàn)，反過來研究磁場。這里涉及磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體會產(chǎn)生力的作用。

磁場是一種看不見的物質(zhì)，單純地跟學(xué)生講解，學(xué)生難以理解?？捎蒙钪谐Ｒ姷膶?shí)物作用于磁針，讓磁針獲得一樣的轉(zhuǎn)向效果，學(xué)生容易把磁場跟客觀物體聯(lián)系在一起。通過教師演示實(shí)驗(yàn)和生活中隨處可見的物質(zhì)做類比，建構(gòu)磁場的物質(zhì)性;尋找研究磁場的方法——轉(zhuǎn)換法。

三、依據(jù)物理核心素養(yǎng)要求分析學(xué)情，確定難點(diǎn)

針對磁場內(nèi)容，具體分析學(xué)生現(xiàn)有的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力及其發(fā)展水平。九年級學(xué)生處于初中生涯的最后階段，知識儲備豐富，邏輯思維能力也得到了一定的培養(yǎng)，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。小學(xué)科學(xué)已經(jīng)對簡單的磁現(xiàn)象做了介紹，學(xué)生已經(jīng)對磁具備了一定的感性認(rèn)識，本節(jié)課將以人為本，讓“研究性學(xué)習(xí)”走進(jìn)課堂，走入學(xué)科教學(xué)，切實(shí)增強(qiáng)課堂教學(xué)的開放性、 民主性和生成性。以生活體驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為橋，架設(shè)師生互動平臺，層層遞進(jìn)，層層啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，教師做指導(dǎo)性總結(jié)。磁場的描述和磁感線較為抽象，可作為本節(jié)課的難點(diǎn)?；诳茖W(xué)思維的引導(dǎo)，運(yùn)用轉(zhuǎn)換法和類比法加以突破，并同步科學(xué)探究，分小組合作，自主尋找規(guī)律，本部分內(nèi)容教學(xué)片段如下。

師：在磁體周邊擺放一個小磁針，隨意轉(zhuǎn)動小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針北極的指向是確定的，我們認(rèn)為：小磁針在磁場中靜止時北極的指向?yàn)樵撎幍拇艌龇较颉?/p>

師：現(xiàn)在我們想把磁體周圍的磁場方向都畫出來，怎么辦？

生：讓小磁針變換位置，或者全部擺放小磁針。

師：請同學(xué)們分組實(shí)驗(yàn)，把每處磁針北極的指向用記號筆標(biāo)出方向。并用一條曲線把所有的方向線連接起來，讓所有方向線與該曲線相切。這樣的曲線我們稱為磁感線。

師：周邊沒有畫磁感線的地方，有沒有磁場？怎么表示出來？

生：有，放更多的小磁針去探究。

師：磁體周邊空間有限，這么大的磁針放不下去怎么辦？

生：縮小磁針。

師：現(xiàn)在老師給你們足夠多的磁針（鐵粉），鐵粉在磁體周圍被磁化后就變成了一個個小磁針，請同學(xué)們利用鐵粉來模擬磁感線。

（安排兩組同學(xué)用蹄形磁體做實(shí)驗(yàn)，其他組用條形磁鐵做實(shí)驗(yàn)，方便后續(xù)對比兩種磁體磁感線的分布情況）

師：請同學(xué)們對比兩種磁體磁感線的分布，思考問題：1.磁感線實(shí)際存在嗎？2.就磁體外部而言，磁感線從哪里出來，回到哪里？

生：磁感線不是實(shí)際存在的。磁感線從北極出發(fā)回到南極。

通過一系列的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對磁場的物質(zhì)性能有一定的理解。在幫助學(xué)生理解磁場客觀存在時可建立模型，例如我們通常采用畫線的方法，并以此引出磁感線。在畫線的時候?qū)W生容易產(chǎn)生理解的誤區(qū)，是不是我們畫出來的曲線就是磁體周圍的磁感線呢？容易把磁感線也當(dāng)作是客觀存在的。為此，我們在設(shè)計(jì)教學(xué)的時候要注意避開這個概念陷阱，注意引導(dǎo)學(xué)生思考：沒有畫線的地方是不是就沒有磁場呢？答案是否定的，畫曲線研究磁場，目的是建立模型，磁感線并不是客觀存在的，同樣由于我們能畫的線條有限，只能大致描述磁體周圍的磁場分布。同時，磁感線對磁場描述的意義，我們又要結(jié)合實(shí)驗(yàn)和邏輯進(jìn)行講解，例如鐵屑模擬磁感線實(shí)驗(yàn)中磁體兩極分布較多，說明磁體兩極磁性最強(qiáng)，磁感線上每點(diǎn)的切線方向代表該處的磁場方向，由于確定曲線上的固定點(diǎn)只有一個確定的切線方向，所以每處磁場方向也是唯一的。在磁體外部，磁場線從北極出發(fā)回到南極的問題也是需要學(xué)生歸納總結(jié)的。

四、依據(jù)物理核心素養(yǎng)要求發(fā)展科學(xué)思維

磁場對學(xué)生而言，往往只是耳聞，難以“目見”，一般通過磁體間的相互作用感知磁場的存在?；诳茖W(xué)思維能力的發(fā)展要求，本節(jié)課需要教師引導(dǎo)學(xué)生建立模型和使用轉(zhuǎn)換法來認(rèn)識磁場。這種認(rèn)識和研究又是需要從直觀到抽象、從大而易見到小而細(xì)微的。在科學(xué)探究過程中先用小磁針試探性研究磁場方向和強(qiáng)弱，但是尺寸較大的磁針不足以達(dá)到我們認(rèn)識磁場的效果，我們需要更細(xì)小的小磁針——鐵屑來顯示磁場的分布情況，這里我們還用到了前面學(xué)習(xí)的磁化，通過將細(xì)鐵屑磁化成小磁針，讓學(xué)生自然而然地知道為什么可以使用鐵屑模擬磁場的分布情況，而不是我們直接教學(xué)生使用鐵屑操作實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生知其然并知其所以然。

物理核心素養(yǎng)是對物理教學(xué)的理論指導(dǎo)，是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的目標(biāo)指向，具體到實(shí)際教學(xué)過程中的落地生根，我們要仔細(xì)研究課程標(biāo)準(zhǔn)、研究章節(jié)內(nèi)容特點(diǎn)、研究課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。本節(jié)內(nèi)容重難點(diǎn)明確，但知識點(diǎn)較為零碎，有些學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課里已經(jīng)學(xué)過，但大多是淺嘗輒止，不求甚解，阻礙了對相關(guān)知識的理解。本節(jié)課教學(xué)可以從學(xué)生已有的知識架構(gòu)入手，又要有啟發(fā)、拔高，要引導(dǎo)學(xué)生從基本現(xiàn)象認(rèn)識提升到內(nèi)在規(guī)律的探究。前半節(jié)課的演示實(shí)驗(yàn)為后半節(jié)課的分組實(shí)驗(yàn)做鋪墊，這些教學(xué)安排無一不是對科學(xué)思維的培養(yǎng)。以科學(xué)思維指導(dǎo)科學(xué)探究，在科學(xué)探究過程中培養(yǎng)科學(xué)思維。初中生常感到物理難學(xué)，其主要原因之一是學(xué)習(xí)內(nèi)容過于抽象，在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中，我們盡可能把抽象的東西具體化、類比化，例如利用風(fēng)向的研究類比磁場方向的研究，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中比較容易產(chǎn)生主觀的學(xué)習(xí)動機(jī)和探索欲望。我們在教學(xué)過程中也要注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動手興趣、探索興趣，這些都會成為學(xué)生學(xué)習(xí)物理的內(nèi)生動力，也是學(xué)習(xí)物理的關(guān)鍵所在。

物理實(shí)驗(yàn)縱有理論指導(dǎo)也難免會出現(xiàn)問題，對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題要能正確對待。如小磁針被條形磁鐵磁化后南北極與標(biāo)注不一致，出現(xiàn)“同性相吸”的現(xiàn)象，難道是實(shí)踐與我們學(xué)習(xí)的知識相矛盾嗎？很顯然不是，要學(xué)會找尋其中的原因（原因是磁針被磁化了，使原來的北極變成了南極）。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)遵循實(shí)事求是的原則，學(xué)會分析問題的原因所在，并通過對“磁”的研究，體會物理科學(xué)研究的魅力，培養(yǎng)學(xué)生對自然科學(xué)的興趣和科研興國的使命感，這些都是我們在物理教學(xué)過程中讓學(xué)生應(yīng)具有的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

郭玉英，姚建欣，張玉峰.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

（責(zé)任編輯 易志毅）