于佳琪　石紅

摘? ?要：為落實(shí)高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，以教材分析為起點(diǎn)，以“教-學(xué)-評”一體化為落腳點(diǎn)，以“電勢差”為例，對多個版本教材進(jìn)行分析，細(xì)化本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)，理清本節(jié)知識結(jié)構(gòu)，梳理教學(xué)流程，顯化主要教學(xué)環(huán)節(jié)，彰顯“教-學(xué)-評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，為一線教師有效實(shí)施教學(xué)活動提供參考。

關(guān)鍵詞：教材分析；“教-學(xué)-評”一體化；電勢差

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2024）5-0021-5

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標(biāo)》）中多次強(qiáng)調(diào)：評價(jià)應(yīng)與課程標(biāo)準(zhǔn)、教和學(xué)一致，即在教學(xué)活動中，教師的教、學(xué)生的學(xué)以及對學(xué)生所具備的高中物理核心素養(yǎng)的評價(jià)保持一致，以促進(jìn)教學(xué)有效性的落實(shí)。如何在高中物理教學(xué)中貫徹“教-學(xué)-評”一體化原則？筆者認(rèn)為，教材作為教學(xué)環(huán)節(jié)的主要材料，是《課標(biāo)》對內(nèi)容要求的具體體現(xiàn)，理解教材及其邏輯是判斷教師教學(xué)活動是否有效、教學(xué)邏輯是否清晰、學(xué)生的邏輯建構(gòu)是否完善以及評價(jià)任務(wù)是否合理的前提。因此，基于對高中物理多版本（人教版、教科版、滬科版）教材進(jìn)行分析研究，以“電勢差”為例，提供一節(jié)滿足“教-學(xué)-評”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，為一線教師提供可參考的教學(xué)思路，以期能更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

1? ? 教材分析與“教-學(xué)-評”一體化

1.1? ? 教材分析

對于電勢差這個知識點(diǎn)，在不同版本高中物理教材中編排有所不同。以人教版、教科版和滬科版教材為例，電勢差在不同版本教材中出現(xiàn)的標(biāo)題名稱如表1所示。

從表1可以看出，電勢差只在人教版教材中以單獨(dú)一個課題名稱出現(xiàn)。

電場強(qiáng)度和電勢差均為靜電場的相關(guān)概念，它們分別描述了電場的兩大性質(zhì)，即力的性質(zhì)和能的性質(zhì)。通過電勢差的學(xué)習(xí)，尋找電勢差和電場力做功的關(guān)系構(gòu)建力的性質(zhì)與能的性質(zhì)之間的橋梁，也為以后學(xué)習(xí)電路知識進(jìn)行鋪墊，這符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯，有利于學(xué)生更加透徹地理解靜電場部分的內(nèi)容；引入電勢差的概念，使靜電力做功的計(jì)算十分方便，即保守力做功的特點(diǎn)，不必考慮電荷移動路徑和靜電力的大小、方向等問題；在解決實(shí)際應(yīng)用問題時(shí)，電勢差也比電勢更方便。

人教版教材（圖1）運(yùn)用類比的方法，將電勢差與高度差進(jìn)行類比，從而引入電勢差的概念，同時(shí)將等勢面與地理中的等高線進(jìn)行類比引出等勢面的概念，至此，使學(xué)生體會到類比法、反證法在科學(xué)探究中的重要地位，感受物理學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)邏輯。在教科版教材（圖2）中，對比從相互作用得到電場強(qiáng)度的過程，從能量的角度定義電勢，繼而直接定義電勢差的概念，其中類比思想、反證法的科學(xué)思維滲透相對較少，電勢、電勢差、等勢面等概念之間的物理學(xué)科邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，但對學(xué)生的認(rèn)知邏輯考慮相對弱化。在滬科版教材（圖3）中，通過正負(fù)電子對撞機(jī)控制帶電粒子運(yùn)動的情境，設(shè)置系列問題串，使“帶電粒子在電場中的運(yùn)動”一節(jié)的教學(xué)邏輯一氣呵成。但利用電勢差和等勢面解決問題優(yōu)于電勢的意義在教材中并未強(qiáng)調(diào)。

綜上分析，筆者認(rèn)為本節(jié)內(nèi)容側(cè)重讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)物理學(xué)知識，進(jìn)一步了解物理思想及方法，較為深入地認(rèn)識電勢和電勢差、靜電力做功和電勢差的關(guān)系，為后面的學(xué)習(xí)作鋪墊。

1.2? ? “教-學(xué)-評”一體化

日本學(xué)者水越敏行在上世紀(jì)末首次提出“教-學(xué)-評”一體化，他以美國著名教育心理學(xué)家布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新了教學(xué)評價(jià)思想，認(rèn)為評價(jià)不僅僅是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，而是應(yīng)該融入整個教學(xué)過程，以促進(jìn)教師的教和學(xué)生的學(xué)為主要目標(biāo)［1］。

2? ? “電勢差”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1? ? 關(guān)注物理課程標(biāo)準(zhǔn)，確定教學(xué)目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫的依據(jù)，編者在編寫教材時(shí)的編寫思路、邏輯框架、所組織的內(nèi)容等都應(yīng)遵循課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求。《課標(biāo)》在課程內(nèi)容部分明確了“電勢差”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確提出了對“電勢差”的學(xué)習(xí)要求，即“知道靜電場中電荷具有電勢能。了解電勢能、電勢和電勢差的含義。知道勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象?！保?］從《課標(biāo)》中可以看出，重點(diǎn)在于讓學(xué)生了解電勢差的含義，而對電勢差的理解是為了進(jìn)一步學(xué)習(xí)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，使學(xué)生具備分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況的能力。

結(jié)合《課標(biāo)》及各版本教材邏輯的具體分析，確定了本節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價(jià)目標(biāo)，具體內(nèi)容如表2所示。

2.2? ? 制訂評價(jià)任務(wù)，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)

基于上述目標(biāo)，以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)是否達(dá)成為目的，制訂評價(jià)任務(wù)，從而檢測學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的掌握情況；圍繞教學(xué)目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知邏輯、物理學(xué)科邏輯及教材邏輯，進(jìn)而構(gòu)建出清晰的教學(xué)邏輯，從而設(shè)計(jì)實(shí)施教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，以達(dá)到“教-學(xué)-評”一體化的教學(xué)活動，同時(shí)發(fā)展相應(yīng)核心素養(yǎng)，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。主要教學(xué)環(huán)節(jié)如圖4所示，教學(xué)邏輯如圖5所示。

2.3? ? 具體教學(xué)活動

演示實(shí)驗(yàn)器材：NJG-HGQ-1大型輝光球、普通燈管、橡膠手套、導(dǎo)線等。

學(xué)習(xí)任務(wù)1：溫故知新，回憶電壓的概念。

評價(jià)任務(wù)1：診斷并發(fā)展學(xué)生的類比思想。

情境演示1：請學(xué)生思考天花板上的燈管發(fā)光的原因，并展示無電源連接的燈管在靠近輝光球時(shí)的現(xiàn)象和燈管由遠(yuǎn)及近靠近輝光球時(shí)的現(xiàn)象。

學(xué)生活動1：觀察演示情境（圖6），并對現(xiàn)象進(jìn)行描述。

評價(jià)方式：學(xué)生具備一定的電學(xué)知識，明確連接在電路中的燈管可以發(fā)光是由于燈管兩端存在電壓，運(yùn)用類比的思想思考輝光球［3］旁的燈管發(fā)光的原因是否一樣。以問題為導(dǎo)向，通過學(xué)生對演示現(xiàn)象的觀察、闡述、推論，多元化評價(jià)學(xué)生的思維能力，同時(shí)激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主觀能動性。

學(xué)習(xí)任務(wù)2：知道電勢差的概念，即在電場中，兩點(diǎn)之間的電勢的差值叫作電勢差，也叫作電壓，UAB = φA-φB。

評價(jià)任務(wù)2：診斷并發(fā)展學(xué)生對物理模型建構(gòu)及應(yīng)用的能力，發(fā)展其對物理現(xiàn)象的認(rèn)知水平。

評價(jià)方式：通過任務(wù)驅(qū)動建構(gòu)物理模型，完成對電勢差的教學(xué)，鼓勵學(xué)生自主開展教學(xué)活動，利用物理模型尋找解決問題的方法，已達(dá)到掌握知識并能夠運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，側(cè)重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

模型建構(gòu)：介紹輝光球的工作原理，將其理想化為點(diǎn)電荷形成的電場，選取不同的零電勢點(diǎn)，判斷電勢高低。

追問：如圖7所示，選取O或O'不同零電勢點(diǎn)時(shí)，比較A、B兩點(diǎn)電勢大小及兩點(diǎn)間電勢的差值有何區(qū)別，最終得出UAB=-UBA，并解釋正負(fù)號的含義。

學(xué)習(xí)任務(wù)3：演示實(shí)驗(yàn)，如圖8所示。當(dāng)燈管在輝光球旁由遠(yuǎn)及近靠近的過程中，燈管發(fā)光越來越亮。思考原因，并理論推導(dǎo)電勢差的定義式UAB=ＷＡＢ／ｑ，明確電勢差優(yōu)于電勢的意義。

理論推導(dǎo)：回憶在勻強(qiáng)電場中，電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力做功與電勢能之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生得到WAB=qφA-qφB=q（φA-φB）=qUAB，進(jìn)一步推導(dǎo)得出UAB =ｗＡＢ／ｑ［4］。

師生總結(jié)：計(jì)算兩點(diǎn)間靜電力做的功，只要知道電場中兩點(diǎn)間的電勢差即可，而不必考慮靜電力和電荷移動的路徑，因此，電勢差往往比電勢更為重要且常用。

學(xué)習(xí)任務(wù)4：完成重力場與電場的對比，感受物理的對稱美。

評價(jià)任務(wù)3：按照圖9的邏輯，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)靜電力做功與電勢差的關(guān)系和重力做功與高度差的關(guān)系很像，體會物理之美。

評價(jià)方式：通過教師引導(dǎo)、學(xué)生討論等方式，學(xué)生可以完成對重力場和電場的對比，及時(shí)監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，精準(zhǔn)掌握學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平。

情境演示2：觀察如圖10所示的演示實(shí)驗(yàn)，即將燈管豎直放置在輝光球旁，觀察、描述現(xiàn)象并思考原因。

學(xué)習(xí)任務(wù)5：類比等高線，引出等勢線。

評價(jià)任務(wù)4：利用珠穆朗瑪峰引導(dǎo)學(xué)生思考等高線的作用，類比學(xué)習(xí)等勢面實(shí)現(xiàn)與地理的跨學(xué)科教學(xué)以及珠穆朗瑪峰是世界最高峰的思政教育。

評價(jià)方式：通過任務(wù)牽引，學(xué)生可以快速地將等高線與等勢線進(jìn)行對比，發(fā)揮其學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

追問：等勢面也是用來形象描繪電場的，那么等勢面與電場線有什么關(guān)系？

評價(jià)任務(wù)5：利用反證法探究等勢面與電場線之間的關(guān)系。

評價(jià)方式：鼓勵學(xué)生發(fā)揮其教學(xué)活動中的主體性，通過小組討論的方式思考，利用對電場力做功及電勢的理解，驗(yàn)證等勢面和電場線之間的關(guān)系，診斷學(xué)生對電場力做功、電勢、電勢能等的認(rèn)知水平，并及時(shí)給予反饋。

師生共同歸納：在同一等勢面上移動電荷，靜電力不做功；電場線與等勢面相互垂直且電場線沿高電勢指向低電勢；根據(jù)電場線的特點(diǎn)得到兩等勢面一定不相交，電場線越密集的位置等勢面也越密集。

評價(jià)任務(wù)6：診斷學(xué)生對靜電力做功、電勢能、電勢、電勢差之間關(guān)系的理解。

評價(jià)方式：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖、邏輯圖或框架圖等方式體現(xiàn)靜電力做功、電勢能、電勢和電勢差之間的關(guān)系（圖11），及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并利用習(xí)題課進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到教學(xué)目的。

3? ? 教學(xué)反思

以教材分析為內(nèi)核，以“教-學(xué)-評”一體化為依據(jù)，教師應(yīng)厘清知識脈絡(luò)，完善教學(xué)環(huán)節(jié)，向培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)不斷靠攏，使教學(xué)任務(wù)情境化、知識結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)化、評價(jià)手段多元化，在完成教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，全面發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉芳芳.聚焦學(xué)生學(xué)習(xí)改進(jìn)的“教-學(xué)-評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.中學(xué)歷史教學(xué)參考，2022 （15）：18-22.

［2］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］孫佩雄，蔣甜甜.輝光球的發(fā)光原理及在物理教學(xué)中的應(yīng)用［J］.物理通報(bào)，2013（11）：123-125.

［4］王慧，寧成，邢紅軍.“電勢差”教學(xué)的高端備課［J］.物理教師，2013，34（7）：26-27，30.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）

收稿日期：2024-01-04

作者簡介：于佳琪（1998-），女，碩士研究生，主要從事學(xué)科教學(xué)（物理）研究工作。

*通信作者：石紅（1964-），女，教授，主要從事物理課程、物理教學(xué)、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)研究。