基于“情?知教学”理论进行物理科学探究素养培养的实践

刘明娇　王连刚　齐放

摘 要：以高中物理“霍尔元件”的教学为例，谈基于“情·知教学”理论在课前、课中、课后的具体实施。

关键词：核心素养 “情·知教学” “用物理的眼睛看” “物理的思维想” “用物理的语言说”

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）09-0-02

我国核心素养研究课题组于2016年发布了《中国学生发展核心素养》研究成果。“学生发展核心素养以培养全面发展的人为核心， 分为文化基础、自主发展和社会参与三方面， 综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养”，每一素养又分为3个基本要点，共18个基本要点。学生发展核心素养的提出开启了我国教育教学改革的新征程， 使学校教育由“教书”转向“育人”，描绘了一个美好的教育前景，学者们纷纷投入到学生发展核心素养的研究当中，并取得了许多突破性研究成果。本文将以霍尔元件知识的教学为例，阐述如何利用科学探究发展学生的物理核心素养。

“情·知教学”理论是上个世纪80年代，教育家冷冉先生提出的一种教学思想，它强调的是“情知统一”， 即教学应当是认知因素与情感因素辩证统一的过程。在上个世纪80年代以后，在我国是有广泛影响的，被很多教育工作者所接受和认同。

冷冉先生的使学生成为能“自主发展”的人的教育目的论，就是“教会学生学习”;他把在课堂上既有师生之间纵向交流，又有学生之间的横向交流及其连锁反应的教学方式，称为“立体结构”。

一、课前：备课要基于学生科学探究素养的培养

基于“情·知教学”理论，要以学生立场思考问题。我们首先要关注学生是怎样思考并理解的，要尊重学生的认知规律。这要求把常态教学与核心素养的培养结合在一起，备课时应把核心素养的要求呈现出来，比如：在教学目标中，教师就明确经历什么？探究什么？得到什么？比如此课，形成霍尔元件的直观素养，与此同时，教师备课不能只限于某一课堂，而要把知识体系整合在一起，考虑通过这些课程后，学生能掌握怎样的知识和能力，可培养哪些素养，再考虑每堂课要怎么体现。

二、课中：要利用情感因素，实施科学探究

基于“情·知教学”理论的教学，要求教师要抓住知识的本质，创设合适的教学情境，激情地启发学生思考，让学生在掌握所学知识技能的同时，感悟知识的本质，积累思维和实践的经验，发展核心素养，——在“教会学习”的同时，使学生受到良好情感的熏陶。

什么是知识的本质？比如：物理的思想是靠创设情境让学生感悟的，并非靠讲解。例如“霍尔元件”的教学内容，教师不能只通过一道例题来告知学生运算公式，而是通过实验探究，使学生理解其中的含义并最终由自己得出结论。

教师首先要自己吃透问题，然后才能引导学生一同进行思考。只有靠学生自己感悟得到的，他们才能真正理解并记忆。如何将科学探究培养贯穿于教学中？

1.实验观察：让学生学会“用物理的眼睛看”——实验探究

在物理教学中，教师创设真实的生活情境，可更好地使学生学会并掌握物理知识及方法，以提高学生物理问题的解决能力，学生最终的综合体现即物理核心素养的形成。就霍尔元件为例谈具体如何通过创设情境让学生发现并提出物理问题。分组实验：每组取一个霍尔元件，从相对的两个电极接出两条导线，与限流电阻及电流计串联后接到干电池上。调整电阻使通入的电流约为10mA，将另一对电极接到数字式多用电表的200mV直流电压档上。小组探究实验期间，教师巡视并指导，把永磁体的一个磁极靠近霍尔元件的工作面，即写有字符的表面，观察是否出现霍尔电压以及这个电压怎么变化。然后用另一个磁极去接近，又会看到什么现象？改变磁感线与霍尔元件的工作面的夹角，再次观察这个电压的变化。（讨论，交流自己的发现和感受——“立体结构”）

A组：把永磁体的一个磁极靠近霍尔元件的工作面，即写有字符的表面，电压变大。

B组：另一个磁极去接近，会观察到电压方向相反。

C组：改变磁感线与霍尔元件的工作面的夹角，观察到这个电压变小。

教师：通过刚才的实验和发现，猜想一下霍尔电压和那些物理量有关系呢？

（小组讨论形成猜想和假设）

小组通过实验得出结论：霍尔电压和磁感应强度有关系，磁感应强度越大，电压越大;电流越大，电压越大。

教师：以上结论是我们通过实验得出的结论，热情地激励学生——你能否有强有力的理论依据呢？

2.让学生学会用“物理的思维想”——理论探究

关注核心素养培养的课堂更多的是要培养学生的推理能力，教师要引导学生通过推理探究成因。

教师：小组讨论，从哪里入手进行理论探究？

已知：半导体材料是电子导电，单位体积有N个电子，每个电子的电量是e，导体的横截面積是s，电流强度是I。

教师按组观察，如果小组讨论的方向对，就鼓励学生进一步自主推导;如果不对，教师提示：电荷受力，运动，重新排布，形成电势差。启发学生联想类似磁流体发电机和电磁流量计。

教师：电子受哪几个力？

学生：洛伦兹力和电场力

教师：什么关系？

学生：稳定时，二力平衡

教师点评：当洛伦兹力大于电场力时，电子落向N板，导致MN两板间的电场增强，电场力变大;当洛伦兹力与电场力平衡时，带电粒子受力平衡，做匀速直线运动;此时，再也没有电子打到板上，电势差达到最大值。

Ee=eBV

教师：电场强度和速度怎样代换呢？

学生：电场强度和电势差有关系，电子运动速度和电流强度有关系。

教师：给5分钟时间组内讨论试着推导它们的关系。

投影展示：小组成果1

E=U/d

I=Q/t

Q=Vtsne

U=IB/（Ned）

整理：U=kIB/d，k=1/（Ne）

投影展示：小组成果2

E=U/d

I=nesv

整理：U=kIB/d，k=1/（Ne）

在教学中， 教师可通过举例说明来引导学生进行逻辑推理，逐渐帮助学生建立物理的思维模式，但所有的应用题必须是在生活中能够发生的，不能盲目编造。

3.让学生学会“用物理的语言说”—— 物理模型

物理模型是沟通物理与现实世界的桥梁。物理建模更突出了学生系统地运用物理知识解决实际问题的过程，因此，教师在物理教学活动中培養学生的物理模型核心素养，可帮助学生感悟物理与现实间的联系，使其加深对物理内容的理解，逐步积累物理实践经验，以提升应用能力，增强创新意识。合作式探究和个人独立自主探究是探究式教学的两种重要体现形式，在该教学过程中，我们的教学目标是提升学生的自主能力及其主体地位。在自我发展的核心素养体系中， 自我管理以及问题解决与创新能力是学生核心素养的重要组成部分。独立自主探究式教学在此项核心素养的培养上是具有独特优势的，它不但能让学生养成自主研究的好习惯，还能让学生掌握对物理问题进行探究和解决的方法，从而提升学生对物理问题的深入探究精神，同时，可以帮助学生实现自我管理。合作式探究教学需要学生进行分工合作，在完成任务的过程中学生不断的进行交流和沟通。这样既可以实现同学之间智慧的交流、心灵的接纳——“情”的因素的培养， 也可以找到培养文化领域中语言沟通素养的有效途径。

小组3点评小组1的成果。

分析：若半导体材料是电子导电，根据左手定则四指指向的是电流方向，判断电子所受的洛伦兹力方向指向N板，所以电子落向N板，N板电势低于M板;当电子受到的洛伦兹力与MN两极板产生的电场力平衡时，电子不再落到N板上，产生NM间的电势差达到最大值。推导是正确的。

小组4点评小组2的成果。

由电流的微观表达式： I =nesv，n是单位体积内的自由电子数， e是电子的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子定向运动的速度。当洛伦兹力大于电场力时，电子落到N板，导致MN两板间的电场增强，电场力变大，当洛伦兹力与电场力平衡时，带电粒子受力平衡，做匀速直线运动。

三、课后：要在教学评价中利用奖励的情感导向来考查科学探究素养

在基于核心素养的学科教学中，不仅要考查学生知识技能的获得， 还要关注学生学科素养的形成。近些年，我们在物理评价标准中提出了三个原则， 其体现了对学生物理核心素养培养的关注。

1.重思考、重训练，不强调计算速度

素养培养是慢功夫。用激励的情感，引导和启发学生学会思考、敢于思考、善于思考是教师一项重要的责任。

2.关注学生的思维品质监测，特别是科学探究

之前的测试考察的是学生对于知识点的了解、理解和掌握的程度，现在通过研究学科核心素养，则监测的是内容要蕴含物理素养，要体现问题、证据、解释、交流的要素。

3.采用满意原则：考察学生的思维过程

通过开放题来考查学生的思维过程， 开放题要采用加分原则。比如现实生活中霍尔元件的应用或霍尔元件的优缺点。

在这样的测试中， 我们重点判断学生的思维过程是否有道理并合乎逻辑，只要学生的思维过程与结论一致，就应该满意，这就是“满意原则”。如果答得更好、更有深度则可再加分进行激励，这就是情感因素的使用。

总之，基于“情·知教学”理论进行物理科学探究素养的培养，既要有理念，更要有实践。只要在教学活动中长期坚持，一定能够提高学生的物理核心素养。

参考文献

[1]史宁中. 学科核心素养的培养与教学——以数学学科核心素养的培养为例[J].中小学管理，2017（1）：35-37.

[2]李红.学生地理学科核心素养的构建与培养策略[J].教育探索，2016（5）：29-34.