注重教學(xué)設(shè)問(wèn) 提升學(xué)生核心素養(yǎng)
——以“電勢(shì)能和電勢(shì)”“電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)為例

王 彬

(1. 江蘇省泰州市教育局教研室，江蘇 泰州 225300；2. 江蘇省口岸中學(xué)，江蘇 泰州 225300)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出：科學(xué)探究由問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等要素組成。為提高課堂的效率、提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，需在問(wèn)題教學(xué)上加強(qiáng)研究，使問(wèn)題設(shè)計(jì)科學(xué)、有效，學(xué)生積極思考、認(rèn)真討論、勇于表達(dá)，以取得良好的教學(xué)效果。教師應(yīng)基于學(xué)生的生活體驗(yàn)、認(rèn)知層次、知識(shí)水平及思維發(fā)展水平，借助明確、具體、科學(xué)的設(shè)問(wèn)推進(jìn)教學(xué)，讓探究過(guò)程有明確的方向，使問(wèn)題探究得以開(kāi)展、教學(xué)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)、學(xué)生的核心素養(yǎng)得以提升。筆者結(jié)合人教版高中物理選修3-1中“電勢(shì)能和電勢(shì)”“電動(dòng)勢(shì)”兩節(jié)內(nèi)容，探討相關(guān)問(wèn)題。

1 豐富新課引入的設(shè)問(wèn)情境，助推學(xué)生積極探究

觀察和實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，教學(xué)設(shè)問(wèn)可基于趣味實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)，利用學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷，啟發(fā)學(xué)生去觀察、思考、領(lǐng)悟、研討。

在“電勢(shì)能和電勢(shì)”的教學(xué)中，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生無(wú)生活體驗(yàn)且無(wú)合適的演示實(shí)驗(yàn)，我們不妨利用動(dòng)畫(huà)模擬把一個(gè)靜止的試探電荷放入電場(chǎng)中，讓其在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，從而獲得一定的動(dòng)能，同時(shí)電荷的位置發(fā)生變化，電荷所具有的能量也會(huì)發(fā)生變化。進(jìn)而提出問(wèn)題、引入主題：電場(chǎng)力做的功和電荷的能量變化之間有什么關(guān)系？

在“電動(dòng)勢(shì)”的教學(xué)中，教師把蜂鳴器接到插在西紅柿上的銅片和鋅片上，會(huì)發(fā)出聲音，設(shè)問(wèn)：出現(xiàn)此現(xiàn)象的緣由是什么？借助水果電池實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的興趣，喚起學(xué)生尋求問(wèn)題答案的意識(shí)，從而使得教學(xué)過(guò)程逐步深入。

2 優(yōu)化教學(xué)推進(jìn)的設(shè)問(wèn)方式，引導(dǎo)學(xué)生有效解決問(wèn)題

2.1 依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用假設(shè)法提出問(wèn)題

在“電勢(shì)能和電勢(shì)”教學(xué)中，為激發(fā)學(xué)生深入研究靜電力做功的問(wèn)題，采用假設(shè)法提問(wèn)：假若靜電力做功與路徑有關(guān)，引入電勢(shì)能的概念有沒(méi)有意義？為什么？

在“電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)中，電路中做定向移動(dòng)的是電子，且電子移動(dòng)方向與電流方向相反，但我們習(xí)慣了依據(jù)電流的流向來(lái)研究問(wèn)題，這給我們分析、解決問(wèn)題帶來(lái)了不便，我們不妨假設(shè)電路中做定向移動(dòng)的是正電荷，通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生思考：在電源外部、內(nèi)部，電場(chǎng)力做功究竟是怎樣的情形？

2.2 尋找相關(guān)聯(lián)系，采用類比法提出問(wèn)題

在“電勢(shì)能和電勢(shì)”教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生回憶重力做功的特點(diǎn)以及做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，采用類比法設(shè)問(wèn)：電場(chǎng)力做功有何特點(diǎn)？做功與電勢(shì)能的變化之間存在怎樣的關(guān)系？針對(duì)在電場(chǎng)中移動(dòng)正電荷時(shí)電場(chǎng)力做功的情況，通過(guò)類比提出問(wèn)題：如果移動(dòng)的是負(fù)電荷,結(jié)果又如何？盡管電場(chǎng)力做功與重力做功很相似，為何還存在很大差異？原因是存在兩種電荷嗎？

再通過(guò)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的回顧分析，幫助學(xué)生理解：電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)本身的一種屬性，只與場(chǎng)源電荷和所處的空間位置有關(guān)，而與電場(chǎng)中是否放入試探電荷無(wú)關(guān)，用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述電場(chǎng)力的性質(zhì)。再進(jìn)行類比提問(wèn)：由于電場(chǎng)是一種物質(zhì)，既然具有力的性質(zhì)，勢(shì)必也具備能的性質(zhì)。那我們?cè)撛鯓用枋鲭妶?chǎng)能的性質(zhì)？借助比值定義法，可利用電勢(shì)來(lái)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)。

在“電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)中，我們借用了“水泵”作為類比的對(duì)象，其作用是保持兩側(cè)液面存在一定的高度差，進(jìn)而提出問(wèn)題：電源的作用是保持導(dǎo)體兩端維持一定的電勢(shì)差嗎？繼而從能量轉(zhuǎn)化的角度加深對(duì)電源的認(rèn)識(shí)。

2.3 逐步設(shè)疑，運(yùn)用追問(wèn)法研究問(wèn)題

在“電勢(shì)”概念教學(xué)中，教師逐步設(shè)疑，以培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和思維能力。首先，引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，結(jié)合“電勢(shì)能”的教學(xué)，得出結(jié)論：點(diǎn)電荷q在電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電勢(shì)能EP在數(shù)值上等于將q從A點(diǎn)移至零電勢(shì)能點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功。其次，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出電場(chǎng)力做功的表達(dá)式，得出結(jié)論：電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EP與電荷量q成正比。繼而設(shè)疑：(1) 若點(diǎn)電荷的電荷量為2q、3q，則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷的比值是什么？(2) 若點(diǎn)電荷的電荷量為-q、-2q、-3q，則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷的比值又是什么？(3) 同一點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中不同點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷的比值是什么關(guān)系？借助逐步設(shè)疑，通過(guò)研究，最終提出電勢(shì)的概念，它用來(lái)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)。

在“電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)中，提出問(wèn)題：在電源外部，正電荷自發(fā)地從正極向負(fù)極定向移動(dòng)，靜電力做功情況如何？電勢(shì)能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化情況如何？在電源內(nèi)部，正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，顯然不是自發(fā)進(jìn)行的，是不是靜電力作用的結(jié)果？若不是，那是什么力呢？你對(duì)該力有什么設(shè)想？其做功使得能量如何轉(zhuǎn)化？通過(guò)逐步設(shè)疑、追問(wèn)、討論，使學(xué)生明了電源內(nèi)部存在“非靜電力”以及相關(guān)能量間的轉(zhuǎn)化情況。

3 關(guān)于教學(xué)設(shè)問(wèn)的思考

當(dāng)前教學(xué)設(shè)問(wèn)中存在的問(wèn)題如下：

(1) 設(shè)問(wèn)缺位。教師滿堂灌、一講到底，缺少師生互動(dòng)、思維碰撞。

(2) 設(shè)問(wèn)低效。設(shè)問(wèn)缺乏目的性、層次性、遞進(jìn)性，不注重提問(wèn)的目的、作用與效果，只是簡(jiǎn)單的問(wèn)答，為問(wèn)而問(wèn)。如：講解電勢(shì)能時(shí)，有教師不作鋪墊，開(kāi)門(mén)見(jiàn)山就問(wèn)：物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能，那電荷在電場(chǎng)中呢？這種設(shè)問(wèn)無(wú)疑是要求學(xué)生說(shuō)出電勢(shì)能，缺少思維的深度。我們?cè)O(shè)問(wèn)的目的不是簡(jiǎn)單追求答案，而是要關(guān)注答案得出背后的思維發(fā)展過(guò)程。

(3) 處理學(xué)生回答的方式不當(dāng)。教師提問(wèn)后只關(guān)注學(xué)生中有無(wú)出現(xiàn)預(yù)設(shè)答案，如果學(xué)生的答案正是老師希望的標(biāo)準(zhǔn)答案或需要的典型錯(cuò)誤答案，教師將備課的內(nèi)容傾囊倒出；對(duì)于其他答案，教師不置可否或快速打斷，提問(wèn)其他學(xué)生。這種處理方法無(wú)視學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘，失去了挖掘錯(cuò)誤根源、解決生成問(wèn)題、突破教學(xué)難點(diǎn)的有利時(shí)機(jī)。

針對(duì)存在的問(wèn)題，筆者提出以下對(duì)策：

(1) 教學(xué)設(shè)問(wèn)要關(guān)注學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)。對(duì)于有些教學(xué)內(nèi)容，可通過(guò)教師列提綱設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本尋得答案。例如，在“電動(dòng)勢(shì)”的教學(xué)中，讓學(xué)生回想生活中水泵的作用并提出問(wèn)題：電源的作用是什么？學(xué)生自然會(huì)采用類比方法，閱讀課本，找尋出答案，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和問(wèn)題解決能力。

(2) 教學(xué)設(shè)問(wèn)要關(guān)注學(xué)生理解能力的培養(yǎng)。如針對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解，先設(shè)問(wèn)：對(duì)于不同的電源，非靜電力做功的本領(lǐng)是否都相同？學(xué)生根據(jù)對(duì)“水泵”模型的認(rèn)識(shí)和理解，不難得出：電源做功的本領(lǐng)存在不同。再設(shè)問(wèn)：怎樣描述這種本領(lǐng)的強(qiáng)弱呢？引導(dǎo)學(xué)生回憶已學(xué)過(guò)的比值定義法，如加速度a是描述速度的變化快慢的物理量。學(xué)生自然便會(huì)得出結(jié)論：在電源內(nèi)，可用非靜電力把電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與電荷量q的比值來(lái)描述這種本領(lǐng)的強(qiáng)弱，并命名為“電動(dòng)勢(shì)”。

教師在備教材、教法、學(xué)法的基礎(chǔ)上，要緊扣教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，以學(xué)生發(fā)展為設(shè)問(wèn)導(dǎo)向，適時(shí)點(diǎn)撥、指導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)，以培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)、探究能力及思維能力，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。