基于核心素养深度学习的教学探索

朱凤龙

摘   要：以“探究磁场对电流的作用”课堂教学为例，对深度学习教学方式进行优化，在满足“普通高中物理课程标准（2017年版）”中的物理核心素养前提下，继续探索能够促进学生深度学习的几种教学策略。

关键词：磁场对电流的作用；深度学习；教学方式

1  优化教学方式，促进深度学习的分析

深度学习是对学生在学习程度上的描述，强调学生对知识本质的理解，并能够利用所学内容来解决真实的问题，对知识能够进行有效的学习迁移，能引起学生在认知、情感、技能等方面发生系统的变化，学科核心素养和关键能力得到整体提升[ 1 ]。因此，深度学习也离不开学生在学习过程中的体验、探究、思考、解决问题等关键步骤。而这些步骤的具体实施则依赖于教师的教学方式。教师教学方式的优化是顺利开展深度学习的保障，是学生进行高阶思维活动的助推器，也是培养学生物理学科思维的思想钥匙。

2  深度学习的教学策略

2.1  创设趣味小实验，激发求知欲望

创设趣味实验应遵循结构简单、贴近生活等原则，结构越简单，越贴近生活就越能引发学生的探索欲望。高中物理可以借助创设与教学内容相关联的趣味小实验，引导学生对实验提出问题，引发学生的求知欲。

片段1：自制纸质扬声器实验：一张粘有多匝线圈的普通A 4纸和一个规格2.5 V/0.3 A的小灯泡，将小灯泡串联在线路中，电源输出端接入一台mp 3功放一体机播放器，实验装置如图1所示。

教师演示：接通电路，将一块强磁铁靠近A 4纸。

实验现象：灯泡闪烁，纸质喇叭播放出声音。

教师：灯泡的闪烁，说明了什么？

学生1：电路中有电流。

教师：声音的产生需要什么条件？一张纸不能发出声音，单独磁铁也不能发出声音，但是靠在一起便能发出声音，同学们思考这是因为什么呢？

学生2：声音的产生需要振动，通电导线在磁场中应该会受到力的作用。

教学意图：首先，通过一个简单的纸质扬声器模型，引起学生对纸质扬声器工作原理的猜想，其次，通过问题引导，让学生主动发现，声音是通过A 4纸张的振动产生的，进一步思考A 4纸的振动是通过磁场与电流的共同作用产生的，随后引出本节的学习任务，利用本节的知识解决纸质扬声器中的发声原理。

2.2  预留实验探究时间，学习自主构建模型

学习知识的过程就是将公共知识转化成个人知识的过程，所以学习的关键环节就是让学生自己内化知识，给予学生充分的自我探究和交流时间，促使学生能够自主接收新知识，构建物理新模型，对知识进行深度学习。

片段2：在“安培力方向的方法”判定中，让学生进行自主分组实验探究，小组内对探究的结果进行交流、谈论，寻找安培力方向的判定方法[ 2 ]。

实验器材：U型磁铁，4 V电源、开关、两平行金属导轨、铜棒。

要求学生按照电路图2连接电路，并引导学生按照表格要求记录，不同磁场、不同电流方向作用下导体棒的运动方向。

借助自制模型工具，利用三种不同颜色的细木棍分别代表安培力的方向、电流的方向、磁场方向。学生自行组建，并用橡皮泥固定，并对安培力的方向判定进行猜想。

教师：同学们仔细观察模型中所体现的安培力方向、电流方向、磁场方向在空间三维的关系是如何的？

学生1：安培力方向应该与电流方向和磁场方向垂直。

教师：借助这个模型，旋转模型改变电流方向和磁场方向，再次观察对应的安培力方向与实验结果是否一致？

学生2：模型的结果与实验结果一致。

教师：请同学们思考是否还有其他方法来表示这三者之间的空间关系？

学生3：伸出左手，利用左手的拇指、食指、中指在空间相互垂直，分别用来代表安培力方向、磁场方向、电流方向。

教师充分肯定上面学生的思维的发散性，鼓励学生不断创新，构建自己的物理模型，同时引导学生学习左手定则，左手定则的建立可以快速地判断出安培力的方向。

教学意图：通过学生分组实验，让学生自主探究和交流，引导学生去自主构建判定安培力方向的方法，在这个过程中去培养学生相互合作、分析、构建物理模型的科学思维。

2.3  利用有效问题驱动，促进自我反思

根据现有的实验装置，利用一系列有效的问题驱动，鼓励学生对实验装置进行设计，在探究的过程中不断反思、评价、批判、改进，不仅能促进学生对知识脉络的理解，还能帮助学生掌握物理科学思维，促进知识的深度学习。

片段3：定量探究安培力的大小与哪些因素有关

实验器材：DIS数字信息系统、磁铁、学生可调电压源、电流传感器、微力传感器、电脑、导线等

问题1：根据判定安培力方向的实验装置，猜测安培力的大小可能与哪些因素有关。

问题2：根据装置图3，微力传感器在初始时刻的示数为什么不为零？是否需要调零？

问题3：当磁场方向与电流方向成任意夹角θ时，安培力理论上的大小？能否利用DIS系统证明其结论？

师生互动：根据实验装置分析如何改变电路中的电流、通电导线在磁场中长度及磁场强度等，展开讨论，设计出能定量测量安培力大小的可实行性方案。

探究实验方法点拨：控制变量法（影响安培力大小的因素有很多，如果把所有的因素混在一起分析，很难分析出哪个因素对安培力大小的具体影响，因此通常要控制其他因素不变，只改变其中的某个因素，这样便可以定量分析出这个因素对于安培力大小的影响了，即为控制变量法。）

教学意图：利用上面的一系列层层递进的有效问题驱动，引导学生在实验探究中思考以前所学知识，并将其迁移到本节新知识中，深化对安培力的认识，学会利用理论去推测与实验验证相结合，培养学生物理科学思维观。

实验1：探究安培力与电流大小的关系

按照图3连接电路图，在控制磁场与电流方向垂直的情况下，通过可调电压源，改变电压，从而改变电路中的电流，由电流传感器记录电流的大小，微力传感器记录安培力的大小。

根据DIS系统所记录的数据，通过系统中的数据拟合，进行论证得到图4中的线性函数，得到了安培力的大小与电流大小成正比的结论。

实验2：探究安培力与通电导线长度的关系

在磁场与电流方向垂直的情况下，控制磁场强度和电流大小不变，改变线圈的匝数从而改变线圈在电路中的长度，由DIS系统记录安培力的大小，并对其数据进行拟合如图5，得到安培的大小与通电导线长度成正比的结论。

实验3：探究安培力與与B与I的夹角θ的关系

在控制磁场强度和电流大小不变的前提下，转动转盘改变B与I之间的夹角θ，利用DIS系统记录安培力随夹角θ变化的大小，并绘制F-θ的图线如图6，得到安培力的大小与夹角θ成正弦式关系。

3  结语

教师在学科教学中应有意识地去设计各个环节的有效教学活动，在物理的学科教学中应把培养学生的逻辑思维、科学探究能力作为教育的重要目标。优化教学方式，促进学生对知识进行深度学习，充分挖掘学生的智力潜能，最终实现提高学生发现问题、分析问题、解决问题能力的目的。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S] .北京：人民教育出版社，2018.

［2］ 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-1）教师教学用书[M].北京：人民教育出版社.