物理學(xué)是人類科學(xué)文化的重要組成部分，是技術(shù)進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，引領(lǐng)人類探索自然界的奧秘，加深人類對(duì)自然界的理解。從經(jīng)典的牛頓定律到現(xiàn)代相對(duì)論和量子理論，物理學(xué)的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展具有重要意義。目前的高中課程標(biāo)準(zhǔn)注重學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)上的科學(xué)素養(yǎng)，注重學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，注重學(xué)生身體觀念、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感的培養(yǎng)。在中國新一輪課程改革的關(guān)鍵時(shí)期，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)無疑至關(guān)重要。在下文中，筆者以選修課 3-1 《庫侖定律》的教材版為例，根據(jù)物理核心素養(yǎng)的要求，積極探索基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)嘗試。
1. 基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)嘗試
本課程的教學(xué)過程由新課程介紹、定性論證實(shí)驗(yàn)、學(xué)生定量探索實(shí)驗(yàn)、庫侖定律內(nèi)容講解四個(gè)部分組成，每一部分都體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)中物理學(xué)核心素養(yǎng)中的物理概念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。
（1） 物理概念——物理基礎(chǔ)核心素養(yǎng)
物理學(xué)的概念主要包括物質(zhì)的概念、運(yùn)動(dòng)的概念、相互作用的概念、能量的概念等，側(cè)重于三維目標(biāo)中的知識(shí)和技能。教師不僅需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)由物理現(xiàn)象、物理概念和物理規(guī)律組成的物理知識(shí)和結(jié)構(gòu)，還需要提煉和升華他們腦海中特定知識(shí)所包含的概念理解，構(gòu)建自己的物理系統(tǒng)，形成物理概念。學(xué)生只有體驗(yàn)物理知識(shí)的形成過程，理解物理知識(shí)的內(nèi)涵，才能將物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為物理概念。
在新課的介紹中，老師首先讓學(xué)生觀察一個(gè)小魔術(shù)，并思考小魔術(shù)現(xiàn)象的原因，從而建構(gòu)學(xué)生的身體概念。小魔法：用棍子滾動(dòng)罐子，不要碰它。操作步驟：將空罐放在較光滑的木板上，用蘸有絲的玻璃棒觸摸罐子，使罐子帶正電，用搓有毛皮的橡膠棒接近罐子，罐子就會(huì)滾動(dòng)。
這個(gè)小小的魔術(shù)所包含的主要物理概念是：
1. 材料概念：學(xué)生通過思考和回憶回憶起一開始學(xué)到的電荷之間的相互作用，遵循“相同的電荷相互排斥，不同的電荷相互吸引”的規(guī)律。
2. 相互作用的概念：本課程主要研究電荷之間的相互作用，無論是實(shí)驗(yàn)中引入的橡膠棒和罐子，還是定性實(shí)驗(yàn)中的大金屬球和小球，還是定量實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)金屬球，都是為了研究兩個(gè)帶電體之間的相互作用。
3、運(yùn)動(dòng)的概念：罐頭之所以移動(dòng)，是因?yàn)椴煌姾傻南嗷ノ词箖蓚€(gè)物體沒有相互接觸，它們也會(huì)由于靜電力而移動(dòng)，這是一種非接觸力。
（2） 科學(xué)思維——身體核心素養(yǎng)的中心
科學(xué)思維主要包括模型構(gòu)建、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑和創(chuàng)新?？茖W(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的中心，而傳統(tǒng)的物理教學(xué)很容易使學(xué)生形成思維定勢，因此在物理課堂教學(xué)過程中，教師應(yīng)抓住各種機(jī)會(huì)鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，加強(qiáng)科學(xué)思維的培養(yǎng)?？茖W(xué)思維的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在要求學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法，對(duì)物理問題有自己的見解，從不同的角度思考問題，同時(shí)能夠質(zhì)疑和批評(píng)不同的觀點(diǎn)和結(jié)論。要求學(xué)生具備使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)和評(píng)價(jià)科學(xué)證據(jù)的能力，能夠根據(jù)科學(xué)證據(jù)解釋、解釋、分析和預(yù)測不同的物理問題。
本課對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在兩部分，第一部分是講解點(diǎn)電荷的概念，運(yùn)用理想化模型的科學(xué)思想。第二部分是探索定量實(shí)驗(yàn)部分的學(xué)生，讓學(xué)生嘗試探究庫侖力與帶電體之間的定量關(guān)系以及兩個(gè)帶電體之間的距離，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法不同，老師制作自己的教具，并向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 電子秤、保溫盤、自制底座、小金屬球、用細(xì)線懸掛的小金屬球、尺子、毛皮、橡膠棒、絲綢、玻璃棒，并讓學(xué)生以小組形式討論實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)程序：將一個(gè)金屬球放在電子秤上，用絲綢摩擦的玻璃棒接觸金屬球，使金屬球帶正電，然后用毛皮摩擦的橡膠棒接觸另一個(gè)金屬球，使帶負(fù)電的金屬球靠近帶正電的金屬球， 并觀察電子秤的指示是否發(fā)生變化，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有變化。表示兩個(gè)金屬球之間的力太小。也許是原因就是電荷量太少，所以讓學(xué)生們重復(fù)剛才的實(shí)驗(yàn)步驟，但此時(shí)不是帶負(fù)電的金屬球靠近它，而是直接用橡膠棒摩擦毛皮靠近它，這時(shí)，讓學(xué)生們觀察電子秤的變化， 電子秤發(fā)生了變化，但變化很小，電子秤的變化是兩個(gè)帶電體之間的力，但是此時(shí)無法用尺子測量兩個(gè)帶電體之間的距離，因?yàn)橄鹉z棒上的電荷分布不均勻。本實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)的思路，自己解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。老師指導(dǎo)學(xué)生提出定量實(shí)驗(yàn)中遇到的問題：（1）帶電體之間的力較小，沒有足夠的精密測量儀器;如何確定帶電體之間的定量關(guān)系？（2） 如果無法比較收費(fèi)次數(shù)，如何確定收費(fèi)金額的定量關(guān)系？（3）當(dāng)橡膠棒靠近帶電體時(shí)，指示不同，但帶電體上的電荷分布不清楚，難以測量帶電之間的距離。如何確定充電之間的距離？并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維，推導(dǎo)出三個(gè)難點(diǎn)對(duì)策：放大思路：力很小，但力的作用（使吊絲扭捻）可以更明顯。改造思路：力的大小與懸吊的扭力成正比，通過測量懸吊扭角的多重關(guān)系可以得到力的多重關(guān)系。（2）均衡的思想：帶Q的金屬球和相同的不帶電的金屬球碰撞分離，每個(gè)球都帶Q/2，用同樣的方式可以得到Q/4、Q/8、Q/16等的多重關(guān)系（電荷在兩個(gè)相同的金屬球之間平均分配）。（3） 理想化模型思想：將帶電的金屬球視為點(diǎn)電荷（理想化模型），距離由刻度間接測量。
（3） 科學(xué)探究：物理學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，學(xué)習(xí)物理的過程實(shí)際上是通過學(xué)生自身的觀察、實(shí)驗(yàn)探索等活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)和解決問題、構(gòu)建知識(shí)、形成概念的過程。在物理實(shí)驗(yàn)探索過程中，要求學(xué)生具有探究意識(shí)，能夠提出物理問題，并發(fā)現(xiàn)物理定律。具備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)調(diào)查方案的能力，獲取和處理證據(jù)和信息的能力，能夠在正確執(zhí)行實(shí)驗(yàn)調(diào)查方案后得出結(jié)論和做出解釋;學(xué)生需要能夠收集和分析信息，溝通、評(píng)估和反思實(shí)驗(yàn)探究的過程和結(jié)果。
科學(xué)探究主要體現(xiàn)在定性論證實(shí)驗(yàn)和定量探究上，定性實(shí)驗(yàn)是探究影響電荷間相互作用力的因素的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生猜測電荷間的相互作用力可能與距離、電荷量、帶電體的大小和形狀以及帶電體所在的空間材料有關(guān)。此外，滲透了控制變量法的科學(xué)探究法，介紹了點(diǎn)電荷的理想化模型，并通過電荷間力演示器演示了電荷之間的相互作用力與電荷量和距離之間的關(guān)系。向?qū)W生簡要介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并詢問他們可以觀察到什么來可視化兩個(gè)帶電物體之間的相互作用。通過比較懸索的偏角大小，判斷帶電體之間的力，并且偏角越大，力越大。實(shí)驗(yàn)探索步驟：（1）保持一定距離 r 研究相互作用力 F 與電荷 Q 的關(guān)系。將大金屬球和泡沫球并排放置，用被毛皮摩擦的橡膠棒觸摸大金屬球物理學(xué)科網(wǎng)高中物理，發(fā)現(xiàn)球偏轉(zhuǎn)，并詢問球?yàn)槭裁雌D(zhuǎn)？這是因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤碾姾刹⑾嗷ヅ懦?strong>物理學(xué)科網(wǎng)高中物理，所以它們會(huì)偏轉(zhuǎn)。繼續(xù)用毛皮摩擦橡膠棒接觸大金屬球，增加大金屬球的電荷，讓同學(xué)們觀察細(xì)線偏轉(zhuǎn)角度的變化。學(xué)生將觀察到，磁偏角隨著電荷量的增加而增加。（2） 保持電量 q 不變，研究相互作用力 F 與距離 r 之間的關(guān)系。將大金屬球從泡沫球上移開，觀察懸垂線偏角的變化。因此，得出定性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：如果距離 r 恒定，則電量 q 增加，磁偏角增加，力 F 增加。電的量 q 是恒定的，距離 r 越小，偏角越大，力 F 越大?？茖W(xué)探究的過程也可以體現(xiàn)在定量實(shí)驗(yàn)中。
（4） 科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任感——體能核心素養(yǎng)的靈魂
科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任感是物理學(xué)從價(jià)值層面需要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，是物理學(xué)核心素養(yǎng)的靈魂，主要是指對(duì)科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀。在這個(gè)層次上，學(xué)生需要理解科學(xué)的本質(zhì)，理解科學(xué)之間的關(guān)系。技術(shù) ·社會(huì)·環(huán)境 （STSE） 并逐漸形成正確的科技態(tài)度和責(zé)任感。
老師通過介紹庫侖扭力刻度實(shí)驗(yàn)裝置，講解庫侖扭力刻度實(shí)驗(yàn)原理，播放庫侖扭力刻度實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的情感。本文通過介紹電荷之間相互作用規(guī)律的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)真正的素質(zhì)教育。
2. 對(duì)教學(xué)的反思
（1） 實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維方法的教育
在貫徹核心教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)學(xué)生自主探索的定量實(shí)驗(yàn)部分的設(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和方法，學(xué)生更理想地完成這個(gè)環(huán)節(jié)，老師充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生能夠積極參與教學(xué)活動(dòng)， 并通過定量實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、觀察、分析和總結(jié)能力，通過庫侖定律的實(shí)驗(yàn)過程留學(xué)之路，體驗(yàn)從猜想到驗(yàn)證、從定性到定量的科學(xué)探究過程。通過實(shí)驗(yàn)方案的制定和操作，學(xué)生將加深對(duì)一些研究物理問題常用方法的理解，如控制變量法、放大法、測量變換法等實(shí)驗(yàn)方法。
（2） 核心教學(xué)內(nèi)容的達(dá)成情況
通過質(zhì)量電荷的類比，學(xué)生理解點(diǎn)電荷的概念，通過點(diǎn)電荷的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以感受到在物理學(xué)研究中建立理想模型的重要性。定性和定量實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠理解和掌握庫侖定律及其表達(dá)式的含義，并能夠使用庫侖定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣，以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。通過問題的設(shè)計(jì)與學(xué)生的討論，模型的解決可以使學(xué)生更清晰地理解物理知識(shí)的發(fā)展過程，對(duì)構(gòu)建學(xué)生開放的知識(shí)體系有很大的幫助。探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置與實(shí)際相聯(lián)系，注重學(xué)生的動(dòng)手操作，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，緊扣本節(jié)主題的要點(diǎn)，通過老師的多層次提問，學(xué)生積極發(fā)言，讓學(xué)生對(duì)本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容有扎實(shí)的理解，形成物理概念。
（3） 科學(xué)態(tài)度和責(zé)任目標(biāo)的達(dá)成
通過對(duì)庫侖定律建立的回顧和對(duì)物理學(xué)相關(guān)史實(shí)的介紹，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)了科學(xué)探究的態(tài)度。鼓勵(lì)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí)，為我國的科技事業(yè)做出貢獻(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)祖國的熱愛，也體現(xiàn)了科學(xué)·技術(shù) ·社會(huì) ·環(huán)境，更好地完成 STSE 教育。
3. 對(duì)教師的影響
（1） 教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)教材的理解
教師需要學(xué)會(huì)從學(xué)生核心素養(yǎng)的角度解讀教材的結(jié)構(gòu)布局、功能策略和課程目標(biāo)，構(gòu)建自己的教學(xué)體系，并將自己的思維策略融入具體的教學(xué)設(shè)計(jì)中，從而在實(shí)踐中探索和改進(jìn)。
（2） 教師應(yīng)注重教學(xué)反思
教育是一項(xiàng)特殊的實(shí)踐活動(dòng)，其發(fā)展離不開教師的反思。教學(xué)反思是教師提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)實(shí)踐的重要組成部分，因此培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)還需要教師在反思過程中關(guān)注學(xué)生思維活動(dòng)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)活動(dòng)，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。在這節(jié)課的設(shè)計(jì)中，我學(xué)習(xí)了新課程標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)了這部分內(nèi)容，這節(jié)課的主要特點(diǎn)是以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目的，在運(yùn)用小魔法介紹環(huán)節(jié)生動(dòng)形象和吸引人，在探索帶電體之間的相互作用力與電荷量之間的定性關(guān)系上距離，讓學(xué)生提出自己的猜想，發(fā)散學(xué)生的思維，在探索它們之間的定量關(guān)系中，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤以及在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用科學(xué)思維提出解決方案，活躍了學(xué)生的思考，促進(jìn)了學(xué)生的思考，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力， 并使用啟發(fā)式教學(xué)的形式。新課程改革后，我們先學(xué)電學(xué)，再學(xué)曲線運(yùn)動(dòng)和天體運(yùn)動(dòng)，所以在庫侖定律上課之前，我們沒有講天體的運(yùn)動(dòng)，所以老師沒有辦法用庫侖扭力尺度實(shí)驗(yàn)來類比卡文迪許扭力尺度實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解力和距離在平方反比比例上的關(guān)系， 這應(yīng)該是新課程改革后最大的知識(shí)差異雖然學(xué)生實(shí)驗(yàn)不會(huì)成功，但讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不成功的原因，以及解決方案，在這個(gè)過程中他們可以培養(yǎng)自己的思考能力和解決問題的能力，進(jìn)而解釋庫侖的扭力尺度實(shí)驗(yàn)是如何運(yùn)用這些思路的，以及如何解決這些問題的， 的扭轉(zhuǎn)尺度實(shí)驗(yàn)不能在課堂上完成。因此，在講解了庫侖扭轉(zhuǎn)尺度的實(shí)驗(yàn)后，向?qū)W生播放庫侖扭轉(zhuǎn)尺度實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生更深入地了解庫侖定律是如何從庫侖扭轉(zhuǎn)尺度實(shí)驗(yàn)中推導(dǎo)出來的，學(xué)生也會(huì)理解平方反比定律。
