培养学生物理核心素养的教学策略

王楠

实验教学与仪器 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (12) : 42 -44.

PDF (488KB)
实验教学与仪器 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (12) : 42 -44. DOI: 10.19935/j.cnki.1004-2326.2025.12.011
实验教学案例

培养学生物理核心素养的教学策略

作者信息 +

Author information +
文章历史 +
PDF (499K)

摘要

随着教学改革的不断深化,加强学生核心能力培养已成为当今教学的主要目标之一。物理作为一门深深植根于实验的自然科学,其教学过程离不开实验环节,因为这些环节正是激发和提升学生核心素养的关键实践机会。从核心素养理念出发,以“磁场对电流的作用”教学设计为例,详细阐述如何在物理实验教学中有效促进学生关键能力培育的教学对策。

Graphical abstract

关键词

核心素养 / 磁场 / 电流 / 物理核心素养 / 教学策略 / 教学设计

Key words

引用本文

引用格式 ▾
王楠. 培养学生物理核心素养的教学策略[J]. 实验教学与仪器, 2025, 42(12): 42-44 DOI:10.19935/j.cnki.1004-2326.2025.12.011

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

核心素养,是指学生在解决复杂问题和应对挑战时所表现出来的必备品格和关键能力,是学生终身学习和全面发展的基础性能力。核心素养不仅包括学科知识的掌握,更重要的是体现在跨学科思维、创新、合作、沟通以及自我管理和自我学习等能力方面。
在物理学科中,其核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”。物理核心素养涉及学生在物理学习过程中应获得的知识与技能,以及科学思维和科学态度的培养。它不仅包括对物理基本概念、原理和定律的深刻理解,还包括运用物理知识分析和解决实际问题的能力。物理核心素养强调实验操作技能,要求学生通过动手实践加深对物理现象的认识,进而能够设计实验来验证假设。此外,物理核心素养还包括培养学生的批判性思维能力,促使学生能够质疑、分析和评估物理信息,以及发展科学探究能力,并鼓励学生主动探索未知,创新科学研究方法。同时,应加强与社会实际的紧密联系,形成创新能力,从而在实验情境中发展学生的物理学科核心素养[1]。具备物理核心素养的学生能够将物理学知识与其他学科知识相融合,应用于跨学科的情境中,以解决复杂的科学和实际问题。

1 培养学生核心素养的重要意义

培养学生核心素养的重要意义,在于为其提供一个全面发展的平台,使他们不仅拥有知识与技能,而且在情感态度与价值观上也得到成长。这一教育方式有助于学生快速适应变化的社会环境,其中创新思维、批判性思考和问题解决能力被视为关键的适应能力。通过培养终身学习的理念和能力,学生能够保持与时俱进。跨学科的思维方式和实践能力的培养,则允许学生将不同领域的知识结合起来,以更全面的视角应对生活中的难题。

核心素养的培养是对学生进行全面而均衡教育的关键一环,它不仅塑造学生应对现今和未来挑战的能力,也为社会整体的进步与和谐贡献力量;使学生具有学习物理和探索自然的内在动力,以及严谨认真、实事求是和持之以恒的探索精神[2]。具备良好核心素养的学生,能够有效地解决问题,主动与他人协作,并持续进行自我提升和发展。所以,必备品格和关键能力,是学生在学校教育中应形成的核心素养。

2 物理核心素养培养的教学策略

(1) 运用生活化教学模式构建趣味课堂:将物理知识与日常生活现象相结合,创设生动的教学情境,帮助学生从熟悉的生活现象入手,认识并探究物理概念和规律。

教学片段1:由生活中的电风扇引入。

师:闭合开关,电风扇转动。那么,其内部的主要装置是什么?装置的结构主要由哪些部分构成?

生:主要装置是电动机,由磁铁、导线等构成。

师:磁场与电流相遇会产生转动效果吗?今天我们一起研究磁场对电流的作用,课后可自制简易电风扇。

(2) 加强实验教学:物理学是一门以实验为基础的科学,实验教学是培养学生物理核心素养的重要途径。实验探究不仅能引出概念、验证规律、锻炼思维,还能让学生亲历探究过程,从而培养他们的科学精神[3]。

教学片段2:探究磁场对电流的作用。教师提供磁铁、金属导轨、导体棒、电源、导线、开关等实验器材。

师:研究磁场对电流的作用,需要哪些器材或元素?

生:磁铁、电流。

电流须由电源、导轨等构成闭合回路,连接电路实物如图1所示。

【问题1】电路断开时,导体棒有何现象?

生:导体棒不动。

师:说明无作用力。

【问题2】电路闭合时,导体棒有何现象?注意:闭合开关后立即断开。

生:导体棒运动。

师:这个力的施力物体是什么?如何证明?

生:磁铁,撤走磁铁可证明。

【问题3】撤走磁铁后,通电导体棒还会运动吗?

撤走磁铁,接通电源观察,发现通电导体棒不能运动。

【结论】磁场对通电导体有力的作用。

学生逐步完成实验后,根据现象回答问题,能够提升观察力、思考力和分析问题解决问题的能力。

教学片段3:通电导线在磁场中受力方向与什么因素有关?

学生猜想与电流方向、磁场方向有关。

引导学生设计实验:研究与电流方向的关系——保持磁场方向不变,改变电流方向,观察导体棒的运动方向是否改变;研究与磁场方向的关系——保持电流方向不变,改变磁场方向,观察导体棒的运动方向是否改变。学生按方案开展实验,将结果填入表1中。

【实验结果】比较实验1、2(或实验3、4)两者可知:通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关;通过比较实验1、3或者实验2、4两者可知:通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关;通过比较实验1、4或者实验2、3两者可知:倘若磁场方向、电流方向都发生改变,那么通电导体在磁场中受力方向不变。

【结论】通电导线在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。若同时改变磁场方向和电流方向,则通电导线的受力方向不变。

在完成“通电导线在磁场中受力方向与什么因素有关”实验时,学生能够制订简单的科学探究方案,利用控制变量的方法来设计实验,从而使其实验设计、实践、分析、处理信息、得出结论,以及初步具有对科学探究过程和结果作出解释等一系列能力均得到锻炼。

教学片段4:磁场对线圈的作用。

师:如图2所示,请分析电流反向的导线受力方向,并思考线圈会静止吗?

生:竖直向下。线圈此时受力不平衡,两个力不共线,线圈会转动。

学生连接实物,观察到线圈有转动,但没有连续转动。教师演示实验:线圈来回摆动,并静止在竖直位置。

师:线圈为何摆动?在竖直位置会静止吗?

生:力不共线,形成转动效果。由于惯性,在竖直位置不会静止,越过竖直位置后,动力变阻力,线圈来回摆动。

师:竖直位置特点?

生:受力平衡。

师:我们称此位置为平衡位置。

在分析线圈两边受力相反时,线圈转动,部分学生会认为线圈会连续转动。学生用实验验证猜想,发现事实并非如此,这就培养了学生批判性思维,即学生能质疑和评估自己的猜想,通过实验找出猜想与事实之间的差异。

(3) 在课堂上使用夸张的语言以及夸张的动作来配合教学,可以帮助学生更好地记忆与理解。这是因为,动态而有趣的教学方式,能够激发学生的学习兴趣,使他们更愿意参与课堂活动。

教学片段5:线圈连续转动。

学生提出——交换电流方向,可让线圈连续转动。学生上台手动交换电源正负极后,反馈很累。

师:手动换方向累,不可取,还有其他方法吗?

生:改变磁场方向。

通过上面的学习,学生已经发现实现线圈连续转动需要不断改变电流方向或者磁场方向。虽然理论可行,但在实际操作后,学生感到颇为费力。当然我们也要看到,这一生动形象的互动演示,营造了轻松愉快的学习氛围,激起学生的学习兴趣,使他们更愿意参与课堂活动,培养了他们认知、情感、社交以及创造力等能力。

(4) 可视化实验教学,将抽象的科学原理和复杂的实验器材以直观、形象的方式展现出来,极大地提高了教学效果和学习效率。

教学片段6:介绍换向器,制作电动机。

师:其实,当初设计电风扇的工程师也遇到了这个问题,经过工程师长期努力,最终发明了一个神奇装置——换向器。换向器在结构上由两个彼此绝缘的半圆形铜环构成。两个电刷分别与一个半环接触,使线圈与电源形成闭合回路。当线圈转动时,电刷会交替接触不同的半环。初始时,电流从红色半环流入蓝色半环,开始转动。当越过平衡位置后,会有什么变化?

生:电流从蓝色半环流向红色半环。

师:换向器自动实现了电流方向的改变。理论上,我们就可以实现通电线圈的连续转动了。

学生观察到电流换向,线圈持续转动。教师将抽象的内容可视化,易于学生理解换向器、电动机模型原理,从而为后续学生自己组装电动机打下了坚实的基础。抽象知识的可视化,能帮助学生理解知识,促进学生认知能力的全面发展。

(5) 贴近生活实际:理论与实际相结合,架构新的知识体系,完成能力的迁移。

教学片段7:学生制作电动机。

学生尝试制作简易电风扇,并展示结果(图3)。

(6) 实践中发现问题:在物理实验中发现问题,对于学生的成长和发展具有多方面的好处,不仅能够激发学生的学习兴趣,培养科学态度和团队合作精神,还能够优化教学质量,提升学生的综合素质。

教学片段8:探寻制作电动机不成功的原因。

师:为什么有的组线圈没有转动?

生:摩擦力太大,接触不良,平衡位置不对。

学生根据上述原因完善自己的实验装置。动手制作电动机,使理论与实践相结合,非但加深了学生对所学知识的理解,更培养了他们的科学探究能力、解决问题能力、动手操作能力,以及团队合作和沟通能力等。

(7) 教学方式多样化:采用多样化的教学方式,如总结归纳、小组合作、实践教学等,可使学生在物理课堂上高效学习,提高物理综合素质。

师:磁场对电流的作用类似八年级学过的什么概念?

生:力的概念,磁场对电流有力的作用。

最终,学生能够将此力也归纳到力的大家庭中,初步形成了磁场对电流的作用属于运动和相互作用观念。

3 总结与展望

物理核心素养的教学策略应当是多元化、综合性的,旨在全面提升学生的物理学科素养,包括知识掌握、科学思维、实验技能、创新能力等方面。教师应根据学生的实际情况和教学目标,灵活运用各种教学策略,创造积极的学习环境,促进学生全面发展。

参考文献

[1]

彭宪流,李池华,陈信余,等.创设有效实验情境 落实物理核心素养[J].实验教学与仪器,2022,39(06):3-5,18.

[2]

张育霞.在课外动手活动中培养初中生的物理核心素养[J].实验教学与仪器,2017(S1):3-5.

[3]

李春密,张霄.《义务教育物理课程标准(2022年版)》的变化分析[J].物理教师,2022,43(06):35-44.

AI Summary AI Mindmap
PDF (488KB)

280

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/

〈 〉