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摘 要：本文从高端备课的角度，依据科学认知规律，对磁感应强度教学重新做了设计，重视物理教学的逻辑结构，落实物理学科核心素养的培养。
关键词：物理高端备课；核心素养；合作学习；实验探究
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）5-0078-3
物理高端备课是指以物理课程与教学理论为指导，采用“备课”的形式，研究既符合物理学的内在逻辑，又符合教学规律，同时符合学生的学习规律并接受課堂教学实践检验的教学设计。通过高中物理高端备课，能够表达物理教学逻辑，实现学生认知规律与物理学科逻辑的统一。
物理核心素养是物理学科素养中最基本、最重要的素养，是学生在接受教育过程中，形成具备物理学科特征的核心素养体系，即物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。本文以某版本选修“3-1”第三章第二节《磁感应强度》为例，探讨如何运用高端备课来培养学生的物理核心素养。
1 教材分析
对教材进行分析，是高中物理高端备课的起点。磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。磁场对磁极和电流的作用力远比电场对电荷的作用力复杂，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量也是本章教学的一个难点。用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，是符合学生认知水平的。教材从学生的生活经验出发，实验和理论相结合，形象、生动地再现磁感应强度概念建立的过程。
笔者认为本节教材的部分内容存在不足：“探究影响通电导线受力的因素”演示实验的实验装置开放性不够，不利于学生之间合作开展探究，不利于培养学生的实验探究素养；“一些磁场的磁感应强度”表格提及的情景，学生相对陌生，不利于培养学生的物理观念和科学态度与责任素养。
2 高端备课
笔者借助Dislab扩大实验的开放性，通过设置一系列问题，引导学生逐步深入思考，深度参与课堂，让学生在操作、观察、分析和交流中提升实验探究素养。应用数字式特斯拉计直接测量一些磁场的磁感应强度，让学生之间相互交流、讨论，形成磁场的物质观，培养学生的物理观念素养；最后，让学生合作介绍特斯拉的成就，培养学生的科学态度与责任素养。
片段一：
教师：无法测出小磁针所受磁场力大小的情况下，应该以什么为研究对象呢？
学生：可以研究通电导线。
教师：但通电导线是一种“线模型”，会涉及到放置方向问题。
学生：老师是指通电导线与磁场方向可以有不同的角度？
教师：是的，那么通电导线所受磁场力的方向与导线、磁场方向会不会也有角度问题？
学生：有可能，可以借助实验来探究。
设计意图 借助Dislab可以定量地测量通电导线与磁场所成夹角从0°到360°变化过程中磁场力的大小和方向。学生之间进行组内分工和相互合作，自己设计实验、动手实验、记录数据、得出结论，由实验表象向归纳结论逐步过渡，主动建构知识，有助于学生实验探究素养的形成。
片段二：
教师：当通电导线与磁场垂直时所受磁场力最大，能否直接用此时的磁场力大小反映磁场强弱？
学生：不太清楚。
教师：当通电导线与磁场垂直时，在相同磁场中，控制通电导线中电流大小不变，改变导线的长度，磁场力大小是否变化？
学生：有可能。
教师：当通电导线与磁场垂直时，在相同磁场中，控制通电导线长度不变，改变电流大小，磁场力大小是否变化？
学生：应该会变，那就不能用磁场力大小反映磁场强弱。
借助Dislab，测出当导线中电流大小不变时，通电导线所受的磁场力F与导线的长度L的数值，并求出F与L的比值；测出当通电导线长度不变时，通电导线所受的磁场力F与导线中电流I的数值，并求出F与I的比值。
设计意图 通过设置这样逐步深入的小组合作学习内容，可以让各小组借助已有的电场强度概念和比值法，在集体思维碰撞中一步步归纳出磁感应强度的定义。这个环节学生之间合作完成实验操作和数据的测量、分析，有助于提升自己的实验探究能力和科学推理能力。
片段三：
教师：根据磁感应强度的定义公式，算出上述实验中B的大小。
学生：B的大小为102 mT。
教师：现在有一种仪器——数字式特斯拉计，可以直接测出磁场强弱。同学们动手测量一下。
学生：约100 mT。
教师：常见的磁场磁感应强度是100 mT这个数量级，体会教材上“一些磁场的磁感应强度”表格中的数据。
设计意图 知识只有在实际情境中应用时才有活力。本活动能有效激发学生的学习兴趣，引爆学习热情，有力驱动学生应用所学知识解释现象，实现教学目标。同时，也让学生体验科学探究的严谨性，体会探究成功后的喜悦。
片段四：
教师：最后请同学们交流特斯拉的生平。
学生：尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856.07—1943.01），塞尔维亚裔美籍发明家、机械工程师、电气工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者之一，并因主持设计了现代交流电系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上，特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关专利以及电磁学的理论研究工作是现代无线通信和无线电的基石。
设计意图 适时渗透物理文化、思想和方法教育，避免生硬说教，同时关注学生成长，培养学生的科学态度与责任。
3 备课启示
本文从一个新的视角设计了磁感应强度的教学过程，力求引导学生体验物理概念的建立过程。纵观整个教学过程，可以得出以下启示。
3.1 物理高端备课，强调问题引领
问题，一是指需要研究解决的矛盾或障碍，二是指要求回答或解释的题目。结合课堂教学，前者应是教学要点和重点的意思，后一个含义等同于“提问”。
本节课教师在充分了解学生的认知障碍，在教学过程中为学生设计逻辑严谨、难度梯度适当的问题和实验系列，把知识问题化、问题情境化，将学生置于问题的情境中，收获知识与方法，提升核心素养。
3.2 物理高端备课，重视学生深度参与
新课标倡导的自主学习、合作学习、探究学习，都是以学生的积极参与为前提的。学生要实现主动发展，参与是最基本的条件。实践证明，学生参与课堂教学的积极性，参与的广度与深度，直接影响着课堂教学的效果。正如有的专家所说，“没有学生的主动参与，就没有成功的课堂教学质量”。参与不是表面化的“是”“不是”，课堂教学需要学生的深度参与。
深度参与包含三个层面，行为参与，即学生通过动口、动手、动眼等外显的行为参与课堂；思维参与，即学生对知识进行认真思考的过程，是一种隐性参与；情感参与，即学生对教学内容作出的情感投入。三个层面的参与是有机的结合，相互支持、相互促进的，缺一不可。
为实现学生的深度参与，本节课教师从以下几方面入手：
（1）创设问题情景，激发学习兴趣；
（2）设置探究活动，诱导学生参与；
（3）“因材施问”，优化激励。
总之，本节课结合学生的具体情况进行情境创设，活动步步为营，问题环环相扣，引导学生自主建构磁感应强度概念，极大地发挥学生的主动性，激发学生的学习兴趣。本节课引人入胜，知识水到渠成，引发学生认知冲突是开端，自主建构是发展，应用迁移是高潮，能有效提升学生的物理核心素养。
参考文献：
[1]黄利华.善用科学猜想培养核心素养[J].中学物理，2017（9）：32-36.
[2]邢红军.高中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.
关键词：物理高端备课；核心素养；合作学习；实验探究
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）5-0078-3
物理高端备课是指以物理课程与教学理论为指导，采用“备课”的形式，研究既符合物理学的内在逻辑，又符合教学规律，同时符合学生的学习规律并接受課堂教学实践检验的教学设计。通过高中物理高端备课，能够表达物理教学逻辑，实现学生认知规律与物理学科逻辑的统一。
物理核心素养是物理学科素养中最基本、最重要的素养，是学生在接受教育过程中，形成具备物理学科特征的核心素养体系，即物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。本文以某版本选修“3-1”第三章第二节《磁感应强度》为例，探讨如何运用高端备课来培养学生的物理核心素养。
1 教材分析
对教材进行分析，是高中物理高端备课的起点。磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。磁场对磁极和电流的作用力远比电场对电荷的作用力复杂，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量也是本章教学的一个难点。用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，是符合学生认知水平的。教材从学生的生活经验出发，实验和理论相结合，形象、生动地再现磁感应强度概念建立的过程。
笔者认为本节教材的部分内容存在不足：“探究影响通电导线受力的因素”演示实验的实验装置开放性不够，不利于学生之间合作开展探究，不利于培养学生的实验探究素养；“一些磁场的磁感应强度”表格提及的情景，学生相对陌生，不利于培养学生的物理观念和科学态度与责任素养。
2 高端备课
笔者借助Dislab扩大实验的开放性，通过设置一系列问题，引导学生逐步深入思考，深度参与课堂，让学生在操作、观察、分析和交流中提升实验探究素养。应用数字式特斯拉计直接测量一些磁场的磁感应强度，让学生之间相互交流、讨论，形成磁场的物质观，培养学生的物理观念素养；最后，让学生合作介绍特斯拉的成就，培养学生的科学态度与责任素养。
片段一：
教师：无法测出小磁针所受磁场力大小的情况下，应该以什么为研究对象呢？
学生：可以研究通电导线。
教师：但通电导线是一种“线模型”，会涉及到放置方向问题。
学生：老师是指通电导线与磁场方向可以有不同的角度？
教师：是的，那么通电导线所受磁场力的方向与导线、磁场方向会不会也有角度问题？
学生：有可能，可以借助实验来探究。
设计意图 借助Dislab可以定量地测量通电导线与磁场所成夹角从0°到360°变化过程中磁场力的大小和方向。学生之间进行组内分工和相互合作，自己设计实验、动手实验、记录数据、得出结论，由实验表象向归纳结论逐步过渡，主动建构知识，有助于学生实验探究素养的形成。
片段二：
教师：当通电导线与磁场垂直时所受磁场力最大，能否直接用此时的磁场力大小反映磁场强弱？
学生：不太清楚。
教师：当通电导线与磁场垂直时，在相同磁场中，控制通电导线中电流大小不变，改变导线的长度，磁场力大小是否变化？
学生：有可能。
教师：当通电导线与磁场垂直时，在相同磁场中，控制通电导线长度不变，改变电流大小，磁场力大小是否变化？
学生：应该会变，那就不能用磁场力大小反映磁场强弱。
借助Dislab，测出当导线中电流大小不变时，通电导线所受的磁场力F与导线的长度L的数值，并求出F与L的比值；测出当通电导线长度不变时，通电导线所受的磁场力F与导线中电流I的数值，并求出F与I的比值。
设计意图 通过设置这样逐步深入的小组合作学习内容，可以让各小组借助已有的电场强度概念和比值法，在集体思维碰撞中一步步归纳出磁感应强度的定义。这个环节学生之间合作完成实验操作和数据的测量、分析，有助于提升自己的实验探究能力和科学推理能力。
片段三：
教师：根据磁感应强度的定义公式，算出上述实验中B的大小。
学生：B的大小为102 mT。
教师：现在有一种仪器——数字式特斯拉计，可以直接测出磁场强弱。同学们动手测量一下。
学生：约100 mT。
教师：常见的磁场磁感应强度是100 mT这个数量级，体会教材上“一些磁场的磁感应强度”表格中的数据。
设计意图 知识只有在实际情境中应用时才有活力。本活动能有效激发学生的学习兴趣，引爆学习热情，有力驱动学生应用所学知识解释现象，实现教学目标。同时，也让学生体验科学探究的严谨性，体会探究成功后的喜悦。
片段四：
教师：最后请同学们交流特斯拉的生平。
学生：尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856.07—1943.01），塞尔维亚裔美籍发明家、机械工程师、电气工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者之一，并因主持设计了现代交流电系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上，特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关专利以及电磁学的理论研究工作是现代无线通信和无线电的基石。
设计意图 适时渗透物理文化、思想和方法教育，避免生硬说教，同时关注学生成长，培养学生的科学态度与责任。
3 备课启示
本文从一个新的视角设计了磁感应强度的教学过程，力求引导学生体验物理概念的建立过程。纵观整个教学过程，可以得出以下启示。
3.1 物理高端备课，强调问题引领
问题，一是指需要研究解决的矛盾或障碍，二是指要求回答或解释的题目。结合课堂教学，前者应是教学要点和重点的意思，后一个含义等同于“提问”。
本节课教师在充分了解学生的认知障碍，在教学过程中为学生设计逻辑严谨、难度梯度适当的问题和实验系列，把知识问题化、问题情境化，将学生置于问题的情境中，收获知识与方法，提升核心素养。
3.2 物理高端备课，重视学生深度参与
新课标倡导的自主学习、合作学习、探究学习，都是以学生的积极参与为前提的。学生要实现主动发展，参与是最基本的条件。实践证明，学生参与课堂教学的积极性，参与的广度与深度，直接影响着课堂教学的效果。正如有的专家所说，“没有学生的主动参与，就没有成功的课堂教学质量”。参与不是表面化的“是”“不是”，课堂教学需要学生的深度参与。
深度参与包含三个层面，行为参与，即学生通过动口、动手、动眼等外显的行为参与课堂；思维参与，即学生对知识进行认真思考的过程，是一种隐性参与；情感参与，即学生对教学内容作出的情感投入。三个层面的参与是有机的结合，相互支持、相互促进的，缺一不可。
为实现学生的深度参与，本节课教师从以下几方面入手：
（1）创设问题情景，激发学习兴趣；
（2）设置探究活动，诱导学生参与；
（3）“因材施问”，优化激励。
总之，本节课结合学生的具体情况进行情境创设，活动步步为营，问题环环相扣，引导学生自主建构磁感应强度概念，极大地发挥学生的主动性，激发学生的学习兴趣。本节课引人入胜，知识水到渠成，引发学生认知冲突是开端，自主建构是发展，应用迁移是高潮，能有效提升学生的物理核心素养。
参考文献：
[1]黄利华.善用科学猜想培养核心素养[J].中学物理，2017（9）：32-36.
[2]邢红军.高中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.