數(shù)學學是人類科學文化的重要組成部份，是技術進步的重要基礎，推動著人類探求大自然的奧秘，推進著人類對自然界的認識。從精典的牛頓定理到現(xiàn)代的相對論和量子論，數(shù)學學的發(fā)展對人類社會的發(fā)展具有重要的意義，在數(shù)學學發(fā)展歷程中，離不開化學學家們的科學方式、科學思想、科學心態(tài)和科學精神。現(xiàn)列寬中課程標準著重以基礎知識為主的科學素質(zhì)，關注中學生的科學素質(zhì)，重視中學生的數(shù)學觀念、科學精神、科學心態(tài)、科學心態(tài)與責任的培養(yǎng)。在我國進行新一輪課程變革的關鍵時期，培養(yǎng)中學生的核心素質(zhì)無疑顯得至關重要。下邊筆者以教科版必修3-1“庫侖定理”為例，根據(jù)化學核心素質(zhì)要求，積極探求立足化學學科核心素質(zhì)培養(yǎng)的課堂教學嘗試。
一、立足化學學科核心素質(zhì)培養(yǎng)的課堂教學嘗試
本節(jié)課的教學過程由新課導出，定性演示實驗，中學生定量探究實驗，講解庫侖定理內(nèi)容四個環(huán)節(jié)構成，每一環(huán)節(jié)都彰顯了新課標數(shù)學核心素質(zhì)中的化學觀念，科學思維，科學探究和科學心態(tài)與責任。
（一）化學觀念——物理核心素質(zhì)的基礎
化學觀念主要包括物質(zhì)觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念等，注重三維目標中的知識與技能方面。化學觀念不同于數(shù)學知識，它對化學知識具有推動作用，班主任須要指導中學生在化學學習中，除了要學習由化學現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律所構成的化學知識及結構，還要將蘊涵于具體知識中的觀念性認識在腦子中提煉升華，建構屬于自己的化學體系，產(chǎn)生化學觀念。中學生只有親身體驗化學知識的產(chǎn)生過程，理解化學知識的內(nèi)涵，才可以將化學知識轉化為化學觀念。
在新課導出中，班主任先讓中學生觀察一個小魔術，思索小魔術這些現(xiàn)象的形成緣由，因而建構中學生的數(shù)學觀念。小魔術：用一根棒在不接觸易拉罐的前提下，使易拉罐滾動。操作步驟：在較光滑的木板上放一個空的易拉罐，用絲綢磨擦的玻璃棒接觸易拉罐使易拉罐帶正電，用毛皮磨擦的橡膠棒緊靠易拉罐，易拉罐就滾動了。
這個小魔術中蘊涵的化學觀念主要有:
1、物質(zhì)觀念:中學生通過思索追憶原本中學習的電荷間互相作用遵守“同種電荷互相抵觸，異種電荷互相吸引”的規(guī)律。
2、相互作用觀念:本節(jié)課主要研究的就是電荷間的互相作用，不管是引入實驗中的橡膠棒和易拉罐，還是定性實驗中的大金屬球與小球還是定量實驗部份的兩個金屬小球高中物理核心素養(yǎng)，都是研究兩帶電體間的互相作用。
3、運動觀念:易拉罐之所以會運動是由于遭到異種電荷互相吸引的作用，雖然兩物體沒有互相接觸，也會因為遭到靜電力而運動，屬于非接觸力。
（二）科學思維——物理核心素質(zhì)的中心
科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維方式。科學思維是化學核心素質(zhì)的中心，傳統(tǒng)的數(shù)學教學容易使中學生產(chǎn)生思維定勢，因而在數(shù)學課堂教學過程中，班主任要緊抓鍛練中學生科學思維的各類機會，加大對科學思維的培養(yǎng)。對于科學思維的培養(yǎng)，主要彰顯在要求中學生學會科學思維方式，對于數(shù)學問題有屬于自己的觀點，從不同的角度思索問題，同時也可以對不同的觀點和推論提出指責和批判;要求中學生有使用科學證據(jù)的意識和評估科學證據(jù)的能力，可以基于科學證據(jù)對不同化學問題進行解釋說明和剖析預測。
這節(jié)課對中學生科學思維的培養(yǎng)，主要彰顯在兩個部份，第一個部份是在講解點電荷概念時，運用了理想化模型的科學思想。第二部份是在中學生探究定量實驗部份，讓中學生嘗試探究庫侖力與帶電量和兩帶電體寬度離之間的定量關系，與傳統(tǒng)的教學方法不同高中物理核心素養(yǎng)，班主任自制教具并向中學生介紹實驗器材：電子秤、絕緣托盤、自制基座、小金屬球、用細線懸掛的小金屬球、直尺、毛皮、橡膠棒、絲綢、玻璃棒，并讓中學生分小組討論設計實驗方案，讓中學生自己動手做實驗。實驗步驟：在電子秤上放一個金屬小球，用絲綢磨擦過的玻璃棒接觸金屬小球，使金屬小球帶正電，再用毛皮磨擦過的橡膠棒接觸另一個金屬小球，使帶負電的金屬小球緊靠帶正電的金屬小球，觀察電子秤的示數(shù)是否有變化，中學生會發(fā)覺沒有變化。說明兩金屬小球之間的力太小。可能緣由是電荷量太小，所以再讓中學生重復剛剛實驗步驟，只是此刻不是將帶負電的金屬小球與之緊靠，而是直接用毛皮磨擦過的橡膠棒與之緊靠，此時再讓中學生觀察電子秤示數(shù)的變化，電子秤示數(shù)有變化，只是變化量較小，電子秤示數(shù)的變化量就是兩個帶電體之間的斥力，但此時難以用尺子檢測兩帶電體之間的距離，由于橡膠棒上電荷分布不均勻。這個實驗的目的是讓中學生自己通過在實驗中碰到的問題自己才能運用科學思想進行解決。班主任引導中學生們提出在做定量實驗時碰到的問題：①帶電體間斥力小，沒有足夠精密的檢測儀器；如何確定帶電體間的斥力的數(shù)目關系？②無法比較電荷的多少，如何確定電荷量的數(shù)目關系？③橡膠棒緊靠帶電體時，示數(shù)是有所變化，但帶電體上電荷分布不清楚，難測電荷寬度離。如何測定電荷間的距離？并引導中學生用科學思想得出三大困難的對策：①放大思想：力很小，但力的作用療效（使懸絲扭轉）可以比較顯著。轉化思想：力的大小反比于懸絲扭轉角，通過測定懸絲扭轉角度倍數(shù)關系即可得到力的倍數(shù)關系.②均分思想：帶電為Q的金屬小球與完全相同的不帶電金屬小球相撞分開，每小球帶電Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等電量的倍數(shù)關系（電荷在兩個相同金屬球之間等量分配）。③理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點電荷（理想化模型）借助刻度尺間接檢測距離。
（三）科學探究——物理核心素質(zhì)的關鍵
數(shù)學學是一門以實驗為基礎的科學，中學生學習數(shù)學的過程似乎就是中學生通過自身經(jīng)歷觀察、實驗探究等活動，發(fā)覺問題，解決問題，建構知識、形成觀念的過程。在化學實驗探究過程中，要求中學生擁有探究意識，才能提出數(shù)學問題，發(fā)覺數(shù)學規(guī)律；具有設計實驗探究方案，獲取和處理證據(jù)和信息的能力，可以正確施行實驗探究方案后得出推論并作出解釋；要求中學生可以搜集并剖析信息，對實驗探究過程和結果進行交流、評估和反省。
科學探究主要彰顯在定性演示實驗方面和中學生定量探究方面，定性實驗是探究影響電荷間互相斥力誘因的實驗，先讓中學生們推測：電荷間互相斥力可能與距離、電荷量、帶電體的大小及形狀、與帶電體所處的空間物質(zhì)即介質(zhì)有關等。并滲透控制變量法這些科學探究方式并引入點電荷這些理想化模型，通過電荷間斥力演示器來進行演示電荷間互相斥力與電荷量和距離的關系。簡單的向中學生們介紹實驗儀器，并提問通過觀察哪些來直觀的看出兩個帶電體之間的互相斥力。通過比較懸線偏角的大小來判定帶電體間斥力大小，偏角越大，斥力越大。實驗探究步驟：①保持距離r一定，研究互相斥力F與電荷量Q的關系。將大金屬球和泡沫小球挨到放到一起，用毛皮磨擦過的橡膠棒接觸大金屬球，發(fā)覺小球偏轉，提問小球為何偏轉？是因為它們帶了同種電荷，互相敵視所以會偏轉。繼續(xù)用毛皮磨擦橡膠棒接觸大金屬球，加強大金屬球的帶電量，讓中學生觀察細線偏轉角度的變化。中學生會觀察到隨著電荷量的減小，偏角逐步加強。②保持電量q一定，研究互相斥力F與距離r的關系。將大金屬球遠離泡沫小球，觀察懸線的偏角變化。由此得出定性實驗推論：距離r一定，電量q降低，偏角變大，斥力F越大；電量q一定，距離r越小，偏角越大，斥力F越大。在定量實驗的部份也能彰顯出科學探究的過程。
（四）科學心態(tài)與責任——物理核心素質(zhì)的靈魂
科學心態(tài)與責任是數(shù)學學科從價值層面要培養(yǎng)的核心素質(zhì)，是數(shù)學核心素質(zhì)的靈魂，主要指對待科學的心態(tài)與價值觀。在這一層面須要中學生在認識科學本質(zhì)、理解科學·技術·社會·環(huán)境(STSE)的關系的基礎上逐步產(chǎn)生的對科學和技術應有的正確心態(tài)以及責任感。
通過介紹庫侖扭秤實驗裝置，講解庫侖扭秤實驗原理，并播放庫侖扭秤實驗視頻，班主任引導中學生總結規(guī)律，迸發(fā)中學生科學思維，增進中學生對化學的情感。通過介紹電荷間互相斥力規(guī)律得出的發(fā)展，培養(yǎng)中學生勇于指責的科學品質(zhì)和求真求實的科學心態(tài)，培養(yǎng)中學生社會責任感，實現(xiàn)真正的素養(yǎng)教育。
二、教學反省
（一）科學思維方式的教育達成
在落實核心教學內(nèi)容的基礎上，中學生自主探究定量實驗部份的設計思路就是為了培養(yǎng)中學生科學的思想方式設計的，這一環(huán)節(jié)中學生完成的比較理想，班主任充分調(diào)動中學生的積極性，使中學生能否積極參與到教學活動中，通過定量實驗也培養(yǎng)中學生的實驗、觀察、分析和總結能力，通過探究庫侖定理的實驗過程，體驗從猜測到驗證、從定性到定量的科學探究過程，但是通過對實驗方案的制訂與操作，加深對研究化學問題的一些常用方式：如控制變量法、放大法、測量變換法等實驗方式的理解。
(二)核心教學內(nèi)容的達成
通過類比質(zhì)點中學生懂得了點電荷的概念，通過對點電荷的研究，讓中學生體會數(shù)學學研究中構建理想模型的重要意義。定性以及定量實驗使中學生理解并把握庫侖定理的涵義及其表達式，還能用庫侖定理進行有關的估算。教學過程環(huán)環(huán)相扣，提高中學生解決實際問題的能力。模型的求解通過問題的設計，中學生的闡述，能使中學生更清晰理解化學知識的發(fā)展過程，對建立中學生開放的知識體系有較大的幫助。探究性實驗的設置，聯(lián)系實際，重視中學生的動手操作，親身體驗實驗，緊扣本節(jié)主題內(nèi)容要點，通過班主任的多層次通感，中學生積極發(fā)言，使中學生能扎實的理解本節(jié)教學內(nèi)容，產(chǎn)生物理觀念。
(三)科學心態(tài)與責任目標的達成
通過對庫侖定理構建的回顧，以及相關數(shù)學史實的介紹，培養(yǎng)中學生的科學素質(zhì)，培養(yǎng)中學生科學探究的心態(tài)。激勵中學生刻苦學習為我國科學技術事業(yè)作出貢獻，中學生熱愛祖國的情感得到迸發(fā)，而且也彰顯了科學·技術·社會·環(huán)境之間的聯(lián)系，更好地完成了STSE教育。
三、對班主任的啟示
(一)班主任要加大對教材的理解
班主任須要學會從中學生發(fā)展的核心素質(zhì)角度對教材的結構安排、功能策略、課程目標等方面進行剖析，建構班主任自己的的教學體系，并將自己的思維策略融入到具體的教學設計中，在實踐中探求增強。
(二）班主任要注意教學反省
教育是一種特殊的實踐性的活動，其發(fā)展離不開班主任的反省。教學反省是班主任提升教學質(zhì)量，改進教學實踐的重要環(huán)節(jié)，因而培養(yǎng)中學生核心素質(zhì)也須要班主任可以在反省過程中關注中學生的思維活動、認知結構等方面的發(fā)展，對教學實踐、教學活動不斷地改進和創(chuàng)新，構建教學設計。在設計本節(jié)課時，我通讀了新課標，根據(jù)新課標的要求設計本節(jié)內(nèi)容，本節(jié)課的主要特色以培養(yǎng)中學生科學素質(zhì)為目的，在用小魔術進行導出的環(huán)節(jié)生動形象頗具吸引力，在探究帶電體之間互相斥力與電荷量和距離之間的定性關系部份，使中學生自己提出猜測，發(fā)散了中學生的思維，在探究她們之間的定量關系時，中學生自己設計實驗、動手做實驗，在做實驗時發(fā)覺錯誤以及運用科學思維提出解決方案，活躍了中學生的思維、促進了中學生的思索，培養(yǎng)了中學生發(fā)覺問題、解決問題的能力，運用了啟發(fā)式教學的方式。在新課改后，我們先學習熱學，再學習曲線運動和天體運動，所以在講庫侖定律這節(jié)課之前，我們并沒有提到天體運動這節(jié)，所以班主任也就沒有辦法用庫侖扭秤實驗類比卡文迪許的扭秤實驗，使中學生們理解力與距離成平方正比的關系，這應當是新課改后在知識層面上的最大的不同，遵照新課改的整體思想，以及本節(jié)課的新課程標準，班主任在講這部份知識時，不能用類比來講解，而是采用中學生實驗來講解，中學生實驗部份會讓中學生按照班主任提供的實驗器材自己來設計實驗方案，盡管這個中學生實驗不會成功，但讓中學生發(fā)現(xiàn)實驗不成功的緣由，以及解決方式，在這個過程中可以培養(yǎng)她們的思維能力和解決問題的能力，再講解庫侖的扭秤實驗是怎樣運用這種思想以及怎樣解決這種問題的，庫侖扭秤的實驗在課上是難以做下來的，所以講解完庫侖扭秤的實驗以后，給中學生們播放一段庫侖扭秤實驗的實驗視頻，使中學生愈發(fā)深刻的理解庫侖扭秤實驗是怎樣推導入的庫侖定理，中學生這樣就理解的平方正比定理，相比較之前的教學方法，新課標下的這種教學方法會使中學生的科學素質(zhì)顯著提高。