錢榮根

摘 要：本文從物理學科核心素養(yǎng)的兩個維度科學思維和科學探究來展開高中物理教學案例的研究。

關(guān)鍵詞：探究; 思維; 物理; 教學

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）11-032-001

物理教學是提升學生素養(yǎng)的主陣地，教師需要深度研究高中物理教學與核心素養(yǎng)，對教學及時做出改進和更新。筆者基于科學思維和科學探究，提出高中物理教學樣態(tài)。

一、圍繞學生，構(gòu)建科學思維課堂

科學思維是物理學科核心素養(yǎng)的靈魂，是能否實現(xiàn)有效課堂的關(guān)鍵。教師應(yīng)精心設(shè)計課堂的引入環(huán)節(jié)，引導學生突破固有思維的限制，大膽創(chuàng)新，經(jīng)歷科學思維，設(shè)疑猜想，引發(fā)認知沖突，碰撞思維火花。以“力的合成”教學為例。課前可以進行實驗：學生拉小轎車，當兩名學生沿著車頭方向用力拉車時，車很難被拉動，在此基礎(chǔ)上，外加一學生沿著垂直繩方向用力時，車就被拉動了。學生們紛紛做了體驗，感受到這股神奇力量，猜測一定與新課有重大聯(lián)系。等效替代是力的合成的重要思想，課堂上兩人提重物和一人提同樣的重物進行實驗，兩人的力與一人的力效果是相同的。由此激發(fā)學生思考。從學生的經(jīng)驗中提煉出分力、合力、共點力以及力的合成等物理概念。

首先從最簡單的同一直線上的分力與合力的關(guān)系，較為簡單易懂。從直線到平面是學生的突破，問學生不在一直線的同一平面上的力是不是符合簡單的代數(shù)和或差呢？通過彈簧測力計使橡皮筋伸長相同長度的兩次實驗，發(fā)現(xiàn)并不是簡單的代數(shù)加減法。引發(fā)認知沖突，激勵學生科學思維，尋求力的合成的特點，促使知識鏈向縱深遞進。在科學思維中探究：如何才能找到分力、合力的關(guān)系;如何準確記錄力的大小、方向;分力的夾角不能太大或太小;拉力必須平行于紙面。實驗的改進與創(chuàng)新，學生紛紛給出各種方案，促進學生的知識的應(yīng)用與遷移，讓課堂向眾深推進。

二、尊重學生，引導學生科學探究

新課改提倡的是學生主動參與，科學探究，合作共生，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力，分析和解決問題的能力以及交流與合作等多元能力。以“探究牛頓第二定律”實驗為例。教師應(yīng)將課堂的選擇權(quán)、設(shè)計權(quán)交于學生，把學生帶到力學實驗室，讓學生分組實驗。學生會思考：選擇什么器材進行實驗;怎樣設(shè)計實驗才能利于得出結(jié)論;怎樣利用實驗，通過控制變量法，完成實驗;利用長木板拖動小車來研究，天平可以測量質(zhì)量，滿足什么條件可以認為小車所受拉力等于沙和沙桶的重力;該實驗有什么誤差;實驗可以進行怎樣的改進等等。這些為什么、怎么做都是學生的科學探究的結(jié)果。

三、導引學生，在科學探究中提升科學思維

科學探究與科學思維密不可分，科學思維的過程必然內(nèi)涵科學探究，科學探究的過程是科學思維的凝練與升華。適時安排探究，以便科學思維的培養(yǎng);有意制造認知沖突，達成思維的全面性;在科學探究中提升科學思維的廣度與深度。在科學探究中問題鏈的逐個拋出，是學生循序漸進思維的關(guān)鍵，環(huán)環(huán)相扣，步步為營。以楞次定律教學為例。在前面關(guān)于電磁感應(yīng)實驗中，學生已經(jīng)認識到不同情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是不同的。那么，感應(yīng)電流方向是由哪些因素決定的？滿足什么規(guī)律呢？教材給出的方案，學生按照步驟較方便得出阻礙這個結(jié)論。學生通過討論，基于“楞次環(huán)”實驗。

情境①：條形磁鐵與通電圓環(huán)（掛在光滑桿）靠近，通電圓環(huán)將朝哪個方向運動？如何判斷？學生活動：實驗探究，也有通過等效的方法將通電圓環(huán)視為條形磁鐵，利用同向電流相互吸引，異相電流相互排斥判斷。

情境②：給出條形磁鐵靠近或遠離圓環(huán)（無通電電流），圓環(huán)的磁通量做如何變化？并畫出磁感線。學生活動：對條形磁鐵磁感線分布較為清楚，變化情況比較直觀，同時回顧感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。

情境③：學生分組、教師演示，基于“楞次環(huán)”實驗。發(fā)現(xiàn)無論是N極還是S極插入閉合環(huán)時，圓環(huán)都會后退;無論是N極還是S極拔出閉合環(huán)時，圓環(huán)都會向著拔出方向轉(zhuǎn)動。

問題驅(qū)動：根據(jù)封閉鋁環(huán)的實驗現(xiàn)象思考下列問題：（1）四種實驗情境中，鋁環(huán)的磁通量如何變化？學生活動：做出磁感線的穿入方向及得出磁通量的變化情況;（2）四種實驗情境中，磁鐵和鋁環(huán)之間有著怎樣的運動特點？與磁鐵的極性有沒有關(guān)系？學生討論得出：磁鐵插入時，鋁環(huán)會后退;磁鐵拔出時，鋁環(huán)會跟著前進，可以歸納為來斥去吸;（3）為什么磁鐵靠近封閉鋁環(huán)時，磁鐵對鋁環(huán)是“斥力”作用，而離開鋁環(huán)時，磁鐵對鋁環(huán)是“引力”作用？（參考情境1思考討論）學生合作：探究可得靠近時，鋁環(huán)靠近磁鐵一側(cè)與磁鐵表現(xiàn)為同名磁極，所以表現(xiàn)為“斥力”作用;離開時，鋁環(huán)靠近磁鐵一側(cè)與磁鐵表現(xiàn)為異名磁極，所以表現(xiàn)為“引力”作用。（4）能否根據(jù)鋁環(huán)的運動情況判斷出四種情境中鋁環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向？學生活動：通過將感應(yīng)電流的圓環(huán)等效為條形磁鐵，繼而畫出感應(yīng)電流的磁感線，再用右手螺旋定則判定出感應(yīng)電流的方向。

提煉與升華：感應(yīng)電流磁場的方向是判斷感應(yīng)電流的關(guān)鍵，試通過四種情境的分析總結(jié)出感應(yīng)磁場方向的判斷方法。學生活動：通過以上的探究過程，原磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反;原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。教師引導學生得出增反減同結(jié)論，也就是感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化（該總結(jié)還是需要教師適時引導、修正、補充完善）。

總結(jié)應(yīng)用：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流方向的判斷步驟。（1）明確原磁場的方向。（2）明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。（3）根據(jù)楞次定律（增反減同）確定感應(yīng)電流的磁場方向。（4）利用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。

科學探究與科學思維密不可分，在探究中思維，在思維中探究。該探究過程，將科學思維的5個水平展現(xiàn)得淋漓盡致。

總之，教師需要不斷活化學生思維，讓學生形成主動探究的習慣和意識，在反復的歷練中自然而然體悟科學思維與科學探究的魅力，使得科學思維、科學探究成為學習生活的常態(tài)。教師要充分將科學思維和科學探究融入教學，運用核心素養(yǎng)理論優(yōu)化教學，讓教學更加高效而精彩。

參考文獻：

[1]李萍.“楞次定律”教學案例分析[J]物理之友，2019（5）：27-30

[2]卞志榮，蔣建明.核心素養(yǎng)導向下的“楞次定律”探究性實驗再探究[J]中學物理教學參考，2018（21）：64-67