核心素養(yǎng)下的高中物理教學(xué)研究

洪瑞敏

“洛倫茲力”是高中物理電磁學(xué)中的重要內(nèi)容，用于描述帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的作用力。在進(jìn)行該部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)應(yīng)圍繞高中物理核心素養(yǎng)展開，完成教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)使學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)得到有效地提升。本文結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，探討核心素養(yǎng)下“洛倫茲力”教學(xué)的相關(guān)策略，以供參考。

新一輪課程改革相關(guān)文件強(qiáng)調(diào)將學(xué)科核心素養(yǎng)融入到教學(xué)實(shí)踐中。高中物理教學(xué)中應(yīng)做好相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的研究，尋找核心素養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容的有效契合點(diǎn)，認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)文件要求，貫徹新一輪課程改革精神，積極采取針對(duì)性策略不折不扣地在教學(xué)中實(shí)踐核心素養(yǎng)培養(yǎng)工作。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

高中物理課本中“洛倫茲力”知識(shí)主要包括三部分內(nèi)容：洛倫茲力的方向、洛倫茲力的大小、電子束的磁偏轉(zhuǎn)。其中“洛倫茲力的方向”按照提出問題→展示演示實(shí)驗(yàn)→理論講解順序編排?！奥鍌惼澚Φ拇笮　卑ㄋ伎寂c討論、理論介紹兩部分內(nèi)容?！半娮邮拇牌D(zhuǎn)”采用理論講解與思考討論相結(jié)合的方式講解。

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面內(nèi)容。帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到洛倫茲力，表明磁場(chǎng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生力的作用，體現(xiàn)的是運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念，這剛好與“物理觀念”核心素養(yǎng)相符。帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可抽象為一個(gè)模型，并且?guī)щ娏Ｗ舆\(yùn)動(dòng)方向以及受到洛倫茲力的大小需要通過實(shí)驗(yàn)研究、推理得出，即需要具備一定的“科學(xué)思維”。課本中講解洛倫茲力知識(shí)時(shí)給出相關(guān)實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)相關(guān)問題，要求學(xué)習(xí)者思考討論。這不僅能驅(qū)使學(xué)習(xí)者主動(dòng)思考，而且有助于學(xué)習(xí)者“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)的提升。在學(xué)習(xí)以及思考討論環(huán)節(jié)，要想把握問題的本質(zhì)，得出正確的結(jié)論，則需要學(xué)生具備良好的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是以及持之以恒的科學(xué)態(tài)度。

對(duì)課本中“洛倫茲力”知識(shí)進(jìn)行分析可知，該部分內(nèi)容與高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)聯(lián)系緊密。為獲得良好的教學(xué)以及核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果應(yīng)做好教學(xué)活動(dòng)的合理設(shè)計(jì)，靈活采用多種授課策略，營(yíng)造良好的課堂氛圍，更好地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情以及學(xué)習(xí)潛力。

二、核心素養(yǎng)下“洛倫茲力”教學(xué)實(shí)踐

1. 課堂引入環(huán)節(jié)

為更好地吸引學(xué)生的注意力，為洛倫茲力教學(xué)活動(dòng)的順利開展做好鋪墊，應(yīng)做好引入環(huán)節(jié)的實(shí)施。課堂上可借助以下對(duì)話展開：

師：同學(xué)們經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的作用。那么導(dǎo)線中的電流是怎樣形成的？磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子是否也有力的作用？如果有，需要搞清楚哪些內(nèi)容？

生：電流是電子的定向移動(dòng)形成的。從微觀角度分析安培力，可知帶電粒子在磁場(chǎng)中也應(yīng)受到力的作用。在學(xué)習(xí)有關(guān)力的知識(shí)時(shí)需要搞清楚力的方向和力的大小。

師：很好。今天我們要學(xué)習(xí)的新的力叫做洛倫茲力。

課堂上與師生對(duì)話可引導(dǎo)學(xué)習(xí)者回顧舊知識(shí)，并驅(qū)使其思考，實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的巧妙銜接，既活躍了課堂，又為新知識(shí)的講解奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2. 洛倫茲力的方向與大小

完成新課引入后，學(xué)生迫不及待地想搞清楚什么是洛倫茲力，怎樣判斷洛倫茲力的方向，怎樣計(jì)算洛倫茲力的大小等。

課堂上使用多媒體技術(shù)為學(xué)習(xí)者播放課本中“觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)”演示實(shí)驗(yàn)的視頻。課堂上要求學(xué)習(xí)者認(rèn)真觀看視頻，總結(jié)看到了哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)者通過觀看視頻清晰地看到未加磁場(chǎng)時(shí)，電子在玻璃管中的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，即未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。但是當(dāng)加上一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)電子束會(huì)偏向玻璃管的一側(cè)，改變磁場(chǎng)方向電子束卻偏向另一側(cè)。在此基礎(chǔ)上要求學(xué)習(xí)者認(rèn)真閱讀課本中“洛倫茲力”以及“右手定則”的相關(guān)概念，開展自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。

同時(shí)，使用屏幕為學(xué)習(xí)者展示以下習(xí)題，要求學(xué)習(xí)者思考，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者能否熟練地應(yīng)用左手定則：如圖1，為電子射線管示意圖，接通電源。要想使熒光屏上的亮線沿z軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為（ ）

A. 沿x軸正方向? ? ? ? B. 沿x軸負(fù)方向

C. 沿y軸正方向? ? ? ? D. 沿y軸負(fù)方向

課堂上可提問學(xué)習(xí)者代表，要求其詳細(xì)闡述解題過程。同時(shí)，做好其回答問題的點(diǎn)評(píng)以及該問題的講解，進(jìn)一步澄清學(xué)習(xí)者對(duì)左手定則的認(rèn)識(shí)與理解。

課堂上繼續(xù)使用屏幕為學(xué)習(xí)者展示課中思考討論內(nèi)容，如圖2要求學(xué)習(xí)者思考：如何由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式？要求學(xué)習(xí)者認(rèn)真閱讀課本中的內(nèi)容，鼓勵(lì)其相互討論，尋找推導(dǎo)的思路。最終學(xué)習(xí)者通過積極思考，認(rèn)真討論得出了正確的推導(dǎo)結(jié)論。推導(dǎo)過程如下：

t時(shí)間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)線橫截面的帶電粒子個(gè)數(shù)N=nvtS，則總的電荷量Q=Nq=nvtSq，則導(dǎo)線中的電流I=Q/t=nvSq；由安培力計(jì)算公式可知F安=BIL，而L=vt，F(xiàn)_安=BIvt=B·nvSq·vt；安培力可看做導(dǎo)線中帶電粒子受到的洛倫茲力的矢量和，則NF_洛=F_安，聯(lián)立容易得到：F_洛=qvB。

課堂上對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)真思考、積極討論的行為予以肯定，使其嘗到科學(xué)推理的成就感。在此基礎(chǔ)上為引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更加全面地考慮問題，更好地掌握不同情境下的洛倫茲力計(jì)算方法。課堂上為學(xué)習(xí)者展示多媒體動(dòng)畫，使學(xué)習(xí)者清晰地看到當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)的方向呈角時(shí)，應(yīng)使用F_洛=qvBsin計(jì)算其受到洛倫茲力的大小。

為深化學(xué)習(xí)者對(duì)洛倫茲力計(jì)算公式的理解，展示如下習(xí)題對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行訓(xùn)練：如圖所示的各圖中，帶電離子的速率，電荷量以及磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為v、q、B，則以下有關(guān)洛倫茲力的計(jì)算公式正確的是（ ）

A. （1）中F洛=qvBsin30° B. （2）中F洛=qvBsin30

C. （3）中F洛=0? D. （4）中F洛=qvB

如此可很好地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者能否深入地理解洛倫茲力計(jì)算公式各參數(shù)之間的關(guān)系。若學(xué)習(xí)者能夠正確地選出答案，并能夠做出合理、正確的解釋表明學(xué)習(xí)者已經(jīng)理解，掌握洛倫茲力的計(jì)算公式。

3. 電子束的磁偏轉(zhuǎn)

在進(jìn)行該部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)可要求學(xué)習(xí)者自學(xué)，而后結(jié)合圖4思考并回答以下問題：（1）要求電子束分別打在熒光屏上的A點(diǎn)和B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？（2）要想電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？

根據(jù)所學(xué)的洛倫茲力相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)者運(yùn)用左手定則可以判斷出電子束打在A、B兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向分別為垂直紙面向外以及垂直紙面向里。要想電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，則磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，大小逐漸減弱至零打在O點(diǎn)后，改變磁場(chǎng)方向使其垂直紙面向外并逐漸增大。

三、核心素養(yǎng)下“洛倫茲力”教學(xué)策略

按照上述思路進(jìn)行教學(xué)，學(xué)習(xí)者很好地理解與掌握了洛倫茲力知識(shí)，核心素養(yǎng)得到了一定程度的鍛煉與提升，順利地完成了教學(xué)目標(biāo)?，F(xiàn)對(duì)使用的教學(xué)策略做如下匯總：

1. 充分準(zhǔn)備

講課之前對(duì)高中物理核心素養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真解讀，深入把握其內(nèi)涵。同時(shí)，認(rèn)真梳理“洛倫茲力”相關(guān)知識(shí)，分析核心素養(yǎng)與“洛倫茲力”之間的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)合“洛倫茲力”知識(shí)特點(diǎn)，認(rèn)真考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)做好教學(xué)設(shè)計(jì)，首先借助問題巧妙引入新課。其次，借助多媒體技術(shù)展示相關(guān)實(shí)驗(yàn)以及物理情境，吸引學(xué)習(xí)者注意力的同時(shí)幫助其更好地認(rèn)清與理解相關(guān)內(nèi)容。最后，預(yù)留合理空白時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者開展自主學(xué)習(xí)以及思考討論活動(dòng)，激發(fā)其思考，使其能夠從討論中頓悟。

2. 重視互動(dòng)

互動(dòng)能夠激活高中物理課堂，營(yíng)造一種歡快、愉悅的課堂氛圍。同時(shí)能夠驅(qū)使學(xué)習(xí)者深入思考，有助于其透過現(xiàn)象看本質(zhì)，更好地把握所學(xué)知識(shí)本質(zhì)，無形之中提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，因此教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)圍繞教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)設(shè)計(jì)互動(dòng)問題，在課堂上要求學(xué)習(xí)者思考回答，給其提供主動(dòng)思考和表達(dá)的機(jī)會(huì)。根據(jù)其回答問題的情況給予針對(duì)性的表揚(yáng)與鼓勵(lì)，糾正其認(rèn)識(shí)上的不足以及理解上的錯(cuò)誤，幫助其樹立學(xué)習(xí)的自信心，自覺地養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3. 及時(shí)鞏固

核心素養(yǎng)下高中物理教學(xué)活動(dòng)時(shí)為使學(xué)習(xí)者形成必備品格以及關(guān)鍵能力，應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容展示相關(guān)習(xí)題，要求學(xué)習(xí)者根據(jù)自身的理解思考、解答，檢驗(yàn)其是否真正地理解與掌握所學(xué)，更好地暴露出其學(xué)習(xí)問題，促使其及時(shí)發(fā)現(xiàn)與正視自身問題。同時(shí)，給予學(xué)習(xí)者針對(duì)性的輔導(dǎo)，如再次講解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步澄清學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)，使其真正地消化、吸收所學(xué)。例如，在“洛倫茲力”教學(xué)活動(dòng)中圍繞洛倫茲力的方向判斷、計(jì)算公式的理解設(shè)計(jì)習(xí)題，達(dá)到了良好的鞏固所學(xué)知識(shí)的目的。

在核心素養(yǎng)下開展“洛倫茲力”教學(xué)活動(dòng)，課前總結(jié)自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，基于核心素養(yǎng)內(nèi)涵做好充分授課準(zhǔn)備，認(rèn)真設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，并重視課堂互動(dòng)以及課堂訓(xùn)練，給予學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)上的引導(dǎo)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)體驗(yàn)的同時(shí)，幫助其更好地理解與掌握所學(xué)，鍛煉了其核心素養(yǎng)，圓滿完成了教學(xué)任務(wù)。