高中物理的核心素養(yǎng)-“思考與探究”

1、高中物理的核心素養(yǎng)“思考與探究” 湖南省長沙市寧鄉(xiāng)市第十一高級中學(xué) 陳利輝 幾年前，中國科協(xié)科教合作共建中學(xué)教師專業(yè)發(fā)展支持系統(tǒng)之聚焦課堂中科協(xié)新課改背景下高中課堂教學(xué)研討會在深圳布吉高級中學(xué)舉行。參與了聚焦課堂的幾輪活動后，心里最強(qiáng)烈的感受就是：一節(jié)融入了教師自己的思考與探究的課，不但能吸引學(xué)生打動學(xué)生，而且能感動聽課的教師與專家，使得長年沉浸于習(xí)題教學(xué)與備考的教師眼前豁然一亮。這使我想到，物理學(xué)習(xí)與教學(xué)的靈魂，就是思考與探究。 聚焦課堂在貴陽清華中學(xué)的同課異構(gòu)活動中，清華中學(xué)陳老師與上海張老師的探究安培力就是這樣能點(diǎn)亮學(xué)生思考的好課。在教材中，探究安培力只是一個定性的實驗，讓學(xué)生感受到安培

2、力與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)線的有效長度有關(guān)，如圖所示。對于這節(jié)課的處理，大多數(shù)教師都是演示這一實驗后，便用各種FLASH模擬實驗把這一實驗現(xiàn)象演繹的淋漓盡致。由于這一實驗中各種變量的難以控制，幾乎沒有人從定量研究的這角度去突破。而上面兩位老師將其成功突破為定量實驗課。 探究安培力這一實驗由定性實驗升為定量實驗的難點(diǎn)很多：一是安培力太小，要想辦法放大安培力的效果；二是如何改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，并且具有可比性；三是如何調(diào)節(jié)通電導(dǎo)線在磁場中的有效長度。 清華中學(xué)的陳教師非常巧妙地解決了這三個難點(diǎn)。 首先，他把待測導(dǎo)線框固定在一光滑的轉(zhuǎn)軸上， 并在轉(zhuǎn)軸上固定一根很長很細(xì)的指針，（如 圖1所示）利用力矩

3、放大了力的效果。這一思想是卡文迪許紐稱與庫侖紐稱放大思想的絕好遷移。其次是磁感應(yīng)強(qiáng)度，他用到了電磁鐵。利用控制電流強(qiáng)度去控制磁場的強(qiáng)弱。對于導(dǎo)線在磁場中的有效長度，他用一根帶夾子的導(dǎo)線很好地解決了問題。如圖。U型架的底邊是待研究的銅制導(dǎo)管，直邊是兩根絕緣輕質(zhì)硬塑料管。一邊管內(nèi)有導(dǎo)線通過，另一邊帶夾導(dǎo)線可靈活移動。 圖1 當(dāng)輕質(zhì)銅管受到安培力發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，指針也會相應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由表盤可讀出偏轉(zhuǎn)角。由圖2中的受力分析可知，F(xiàn)=Gtan.。陳老師巧妙的利用了安培力與tan的正比關(guān)系，在接下來的數(shù)據(jù)處理中設(shè)計了如下表格記錄數(shù)據(jù)，并事先準(zhǔn)備了一張數(shù)學(xué)用表。 1 2 3 4 電流I tan 圖2 1 2 3

4、 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度BI tan 1 2 3 4 導(dǎo)線有效長度L tan 由于課前思考到位，準(zhǔn)備充分，這一定量實驗非常成功。聽課回來，我自己動手做這一實驗，三個多星期沒有做出良好的效果，心中就更有感于陳老師的探究精神。他的課沒有反反復(fù)復(fù)的強(qiáng)調(diào)探究，可每一個難點(diǎn)的解決與數(shù)據(jù)處理的細(xì)節(jié)，都體現(xiàn)了自然科學(xué)所需要的冷靜的探究精神與思索。他的思考，點(diǎn)亮了學(xué)生的心，也點(diǎn)亮了教師的眼。 上海張老師的課同樣獨(dú)到的思考讓所有參會教師嘆為觀止。 他首先突破常態(tài)思維，把磁鐵倒過來，讓安培力的方向變成豎直。如圖3示，在鐵架臺上他固定一個力傳感器，在沒通電時將力傳感器調(diào)零。當(dāng)通電后，傳感器上的示數(shù)就直接是安培力的大小了。盡

5、管只有一個小小的改變，但其思想的光芒不異于哥侖布的倒立雞蛋。 這兩個實驗，一個現(xiàn)代一個樸素，但都有金子般的物理思考包容其中。物理學(xué)的本質(zhì)也就在此吧，利用手中可用之物，解決需要解決的問題。站在哪個點(diǎn)上，都有探究的機(jī)會。我們要培養(yǎng)的是學(xué)生的探究思維探究的習(xí)慣與探究的精神，這一切，先要老師把思考與探究當(dāng)成物理教學(xué)的靈魂。 圖3 聚焦課堂在深圳布吉高級中學(xué)的同課異構(gòu)活動中，在伽利略的理想實驗與牛頓第一定律這一節(jié)課上，一個老師在講到伽利略針時，把教材上的伽利略針進(jìn)行了改進(jìn)，使得這一實驗效果非常好。上海的管老師在講解伽利略理想斜面實驗時，把斜槽內(nèi)側(cè)嵌入小磁釘，然后整個斜槽可貼到黑板上。那輕輕的一貼，讓下面的許多老師發(fā)出驚嘆。 這幾個實驗都贏得了教師與專家的稱嘆。專業(yè)老師都知道，每個實驗好象都只改了一點(diǎn)點(diǎn)，可那一點(diǎn)，是老師無數(shù)個日夜不停思考的結(jié)晶。我們一線的老師都有這樣的體會，每遇到一個需要解決的問題時，雖說談不上茶飯不思，但卻也時時想起，一有