《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，高中物理教學(xué)必須以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，將培養(yǎng)學(xué)生的“物理觀念”“科學(xué)思維”以及“科學(xué)探究精神”等作為教學(xué)的主要目標(biāo)開展深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)必須要以深度理解為宗旨，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為指引，從深度理解、批判性思維以及知識(shí)遷移等深度學(xué)習(xí)目標(biāo)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生參與到課堂研習(xí)活動(dòng)中，使學(xué)生能夠全身心投入到高中物理學(xué)習(xí)中。本文以高中物理教材必修三中“電容器的電容”一課的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)為例，通過研究基于深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，推動(dòng)高中物理教育質(zhì)量的提升，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

一、“電容器的電容”一課的教材內(nèi)容分析

“電容器的電容”一課是高中物理教材必修三第十章節(jié)中的主要內(nèi)容，是“靜電場(chǎng)中的能量”理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用教育課程，也是學(xué)生學(xué)習(xí)“交流電路”章節(jié)中的“電感和電容對(duì)交流電流的影響”一節(jié)，以及“電子線路”章節(jié)中的“電磁振蕩”一節(jié)的預(yù)備知識(shí)，在高中物理必修三教材中具有承上啟下的作用?！半娙萜鞯碾娙荨币徽n的主要教學(xué)任務(wù)是引領(lǐng)學(xué)生觀察常用的電容器，認(rèn)識(shí)電容器的電容量，觀察電容器的充放電現(xiàn)象，并舉例說明電容器在日常生活之中的應(yīng)用。

“電容器的電容”一課的教學(xué)重難點(diǎn)在于：了解電容器的充放電過程；通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念。這一課的教學(xué)目標(biāo)是：觀測(cè)常用的電容器結(jié)構(gòu)并了解電容器的工作原理；通過充放電實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)電容器的工作原理；探討電容器存儲(chǔ)的電荷量與兩極板間電壓的關(guān)系；認(rèn)識(shí)電容的概念；認(rèn)識(shí)影響平行板電容器電容量的因素等。

二、“電容器的電容”一課的教學(xué)任務(wù)

首先，讓學(xué)生了解電容器的概念、作用、原理及其在電路中的重要地位。直觀展示電容器的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)電容器，通過“觸電實(shí)驗(yàn)”及“電火花實(shí)驗(yàn)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過“充放電實(shí)驗(yàn)”展現(xiàn)電容器的充放電過程，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的提升。

其次，設(shè)計(jì)“定性實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生清楚研究目標(biāo)，提出猜想。然后，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)證明自己的猜想并利用“電荷量等分原理”求出電容器在不同電壓之下的電荷，以鍛煉學(xué)生的科學(xué)推理能力。教師引導(dǎo)、幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，從而得出結(jié)論。

再次，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)平行板電容器的電容量與哪些因素有關(guān)，熟練掌握控制變量法的使用，并通過數(shù)字電容表和數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)，提升課堂效率，使實(shí)驗(yàn)分析的過程更加科學(xué)。以此培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力。

最后，建議學(xué)生查看資料，了解電容器的相關(guān)知識(shí)，并自己動(dòng)手創(chuàng)作簡易的電容器。以此提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增進(jìn)學(xué)生對(duì)于物理概念的認(rèn)知。

三、深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)過程

（一）創(chuàng)設(shè)實(shí)際情境，導(dǎo)入教學(xué)課程

情境創(chuàng)設(shè)：課前，引導(dǎo)學(xué)生觀察手電筒的閃光，并說明手電筒中有兩節(jié)電池，提出探究問題：兩節(jié)電池是不是手電筒閃光的主要原因？去掉電池，手電筒還能不能閃光？然后，教師將手電筒中的電池去掉，手電筒仍然能夠發(fā)光。以此，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并導(dǎo)入課程內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：利用日常生活中常見的物體，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及主動(dòng)性。

（二）拆解手電筒，引導(dǎo)學(xué)生觀察電容器結(jié)構(gòu)

活動(dòng)設(shè)計(jì)：教師對(duì)教學(xué)用到的手電筒進(jìn)行拆解，展示手電筒閃光的核心器件，即手電筒的電容器。然后，讓學(xué)生自行對(duì)電容器進(jìn)行拆解并觀察，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察并繪制電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并引出問題：電容器是如何容納及釋放電荷的？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生自主動(dòng)手，把電容器拆解，通過觀察電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從感性上認(rèn)識(shí)電容器，激發(fā)學(xué)生的探究欲。

（三）觀察電容器充放電現(xiàn)象，了解電容器的工作原理

活動(dòng)設(shè)計(jì)：教師演示電容器的充放電實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察電容器在充放電過程中，電流表、電壓表的變化情況，使學(xué)生深入理解有關(guān)電容器的知識(shí)，研究電容器在充放電過程中電荷的運(yùn)動(dòng)變化和能量的轉(zhuǎn)換，解讀電容器的工作原理。教師更新教材中的實(shí)驗(yàn)方案，組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)電容器充放電現(xiàn)象能更加直觀及深入地認(rèn)識(shí)。對(duì)于記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并以圖形方式對(duì)電容器充放電過程中電流和電壓的變化情況進(jìn)行表示。

設(shè)計(jì)意圖：演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)流程。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并參與知識(shí)探究，直觀地認(rèn)識(shí)電容器充放電過程中電流和電壓的變化，闡述電容器充放電過程中電流和電壓的變化規(guī)律等，從而培養(yǎng)高中學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、觀察能力、實(shí)踐操作能力以及數(shù)據(jù)分析處理能力。

（四）通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念

活動(dòng)設(shè)計(jì)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：電容器兩極板之間的電壓增大時(shí)，電流傳感器的示數(shù)不為0，這表示電容器極板電荷量也在增大，所以不能用電荷量來描述電容器儲(chǔ)存電荷的特征。教師設(shè)疑：電容器所帶電荷量和極板間電壓是否存在某種定量關(guān)系，并引領(lǐng)學(xué)生探究這個(gè)問題。

教師通過實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示：增大或者減小阻值時(shí)，電流傳感器都會(huì)顯示電流，并且電流的方向會(huì)發(fā)生變化。教師可以借助實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：電容器兩端所加電壓越高，其極板所帶電荷量就越多，電容器兩端所加電壓越低，其極板所帶電荷量就越少。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄處理，得出電容器儲(chǔ)存的電荷量與兩板間電壓的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，給予學(xué)生直觀的視覺沖擊，使學(xué)生能夠通過物理實(shí)驗(yàn)，更加深刻地認(rèn)識(shí)到電容器電壓與電荷量之間的關(guān)系，并利用實(shí)驗(yàn)中得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，得出電容器儲(chǔ)存的電荷量與兩板間電壓的關(guān)系，從而認(rèn)識(shí)到電荷量與電壓的比值可以用來表征電容器儲(chǔ)存電荷的特征。

（五）探究平行板電容器電容的決定因素

提出問題：平行板電容器是最簡單，也是最基本的電容器。幾乎所有電容器都是平行板電容器的變形。平行板電容器電容是由哪些因素決定的？

活動(dòng)設(shè)計(jì)：教師先展示平行板電容器，讓學(xué)生觀察其結(jié)構(gòu)，并鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè)影響平行板電容器電容大小的主要因素。教師引導(dǎo)學(xué)生使用鋁扣板自制正方形的簡易電容器，通過改變電容器的正對(duì)面積S、極板間距離d、電介質(zhì)的材料等，調(diào)整自制電容器的結(jié)構(gòu)和條件，并通過電容表測(cè)得電容的具體數(shù)值，探究電容器的電容與極板間距離、正對(duì)面積、電介質(zhì)材料等的定量關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，歸納出電容器的決定式，對(duì)影響電容的因素進(jìn)行分析。同時(shí)，教師將實(shí)驗(yàn)測(cè)出的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并作圖。此時(shí)，教師可以組織20名學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生排成兩排，模仿電容器的兩個(gè)極板，制作大型人體電容器，使學(xué)生體驗(yàn)影響平行板電容器的因素，并引導(dǎo)學(xué)生充分思考，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論?；谏疃葘W(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)，教師需要在課堂上利用實(shí)驗(yàn)將學(xué)生的科學(xué)探究積極性充分調(diào)動(dòng)起來，提高學(xué)生的參與度。

設(shè)計(jì)意圖：“電容器的電容”是高考的重要考點(diǎn)之一，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多。本節(jié)課有兩大難點(diǎn)：一是電容器概念的講解，二是探究影響平行板電容器電容大小的決定因素。相較于物理教材中提供的圓形金屬板電容器，自制的簡易電容器更容易改變正對(duì)面積及電介質(zhì)材料，更方便學(xué)生掌握電容器正對(duì)面積的定量變化。教材中的實(shí)驗(yàn)方案是利用靜電計(jì)間接反映電容的變化情況，本實(shí)驗(yàn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了改動(dòng)，采用數(shù)字電容表表示電容的變化情況，更方便學(xué)生對(duì)電容變化情況進(jìn)行記錄，便于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探究。

四、反思與建議

隨著深度學(xué)習(xí)教育理念的探究，“電容器的電容”一課在高中物理教學(xué)中越來越重要。本文通過研究基于深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生了解電容器的充放電過程，并通過物理課堂實(shí)驗(yàn)，深化其對(duì)于電容概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

綜上所述，研究基于深度學(xué)習(xí)的高中物理“電容器的電容”一課的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維及物理學(xué)科素養(yǎng)，而且有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)高中學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（吳 瑩）