提升学生物理核心素养的“导—学—教—评”教学模式

吴常光 谢祥金 李东

摘 要：物理学科核心素养是学生在接受物理学科教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必要品格和关键能力。笔者在教学过程中，利用“导—学—教—评”模式，在帮助学生获得知识的过程中，同时发展了学生的科学思维能力和科学探究能力，提升了学生的物理核心素养。本文以“电势能和电势”为例讨论该模式的教学设计。

关键词：物理核心素养；“导—学—教—评”模式；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）3-0075-4

发展学生的核心素养成为当前基础教育改革的方向。物理学科核心素养是学生在接受物理学科教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必要品格和关键能力。在物理课堂教学设计中，创设现实物理情景激发学生的学习兴趣，启发学生在情景中发现并提出有价值的物理问题，引导学生利用生活经验和已有知识进行科学合理的分析、推理、论证，感悟科学探究解决问题的过程与方法，有利于促进学生核心素养的提升。本文以“电势能和电势”的“导—学—教—评”设计为例，介绍如何在学生获得知识的过程中，发展学生的科学思维能力、科学探究能力以及解决实际问题的能力，提升学生的物理核心素养。

1 设计理念

把教学看作是一个由教师的“导”、学生的“学”、教师的“教”和效果的“评”为四个要素组成的和谐整体（见图1）。其中，教师通过启发、诱导、提炼、评价等为学生的学习搭建支架，把学习的任务交给学生；学生接受任务后，通过自主学习或者小组学习的方式探究相关问题；教师以问题为导向来组织和推动教学，呈现知识发生、发展的过程和逻辑，逐步完成教学任务。在此过程中，要注重培养学生实验探究的能力及科学的态度与责任。

2 设计环节

2.1 导思建网络（如图2）

在教师的引导下，学生在已有知识的基础上，通过分析、思考而获得新的知识、新的认识，能使自己的知识结构进一步完善，逐步建立起自己的知识体系。

2.2 导思知目标

通过建网络，把教学的目标与教学内容、教学过程联系起来，让教学目标贯穿在整个学习过程中，成为学生检验自己学习成果的标准。由于思维导图呈现了电场力做功、电势能、能的性质描述等知识点，由此学生要能明确本节课所要达成的目标：知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系；理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势高低；知道什么是等势面，并能理解等势面的特点。

2.3 导思引问题

问题是推动学生思维发展的关键，也是进行教学的基本载体。教师应注重问题情境的创设，启发学生在情境中发现问题，明确目标与问题间的对应关系，确保问题及问题系统的清晰指向，以保障教学目标的顺利达成，提高教学的有效性。

问题情景：

试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B：（1）q沿直线从A到B；（2）q沿折线从A到M，再从M到B；（3）q沿任意曲线從A到B。如图3所示。

生成的问题：

问题1：分析三种情景下电场力做功的情况。

学生讨论得出：W=qELABcosθ

问题2：通过情景的三种情况，能够得到什么结论？

教师重点引导学生观察数据得出：在匀强电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。并强调这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是对非匀强电场也是适用的。

问题3：电场力做功的特点与以前研究过的什么力做功的特点相似？

学生思考得出：电场力做功与重力做功都与路径无关。

问题情景深入1：根据功和能的关系，重力做功引起重力势能的变化，同样电场力做功要引起能量的变化，说明电荷在电场中具有能量。

生成的问题：

问题4：电场力做功与电势能的变化的关系？

学生思考讨论，教师精讲总结：电场力做多少功，电势能就改变多少。电场力做正功，电势能就减少，电场力做负功，电势能就增加，写成表达式为：WAB=EPA-EPB。

问题情景深入2：电场力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。

生成的问题：

问题5：怎样才能确定电荷在电场中某点的电势能呢？

学生讨论：只有先确定（规定）了电场中某点的电势能为零。则电场中某点的电势能就是把电荷从某点移动到零电势能位置时静电力所做的功。公式为EPA=WA0。

问题6：要确定电势能，必须选择电势能零点，如何选择电势能零点？

学生思考讨论：若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。

教师精讲：

关于电势能零点的规定：大地表面或无穷远处被默认为电势能零点，所以，电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。

问题情景深入3：电荷在电场中具有能量，说明电场具有能的性质。

生成的问题：

问题7：如何描述电场的能的性质？电势能可以描述吗？

学生讨论：电势能与电荷本身有关，不能用来描述电场的能的性质。

问题8：电势能跟电荷量的比值有何特点？

学生讨论：一个电场强度为E的匀强电场，规定在O点的电势能为零，A为电场中的任意一点，电荷q在A点的电势能为电荷q由A点移动到O点的过程中静电力做的功，EPA=qELcosθ，电势能跟电荷量的比值■=ELcosθ。

教师精讲：电荷在电场中某点的电势能与电荷的比值，与检验电荷无关，由电场唯一决定，我们把这一比值称为电场中这一点的电势，即φ=■。电势是标量，其国际单位为伏特，符号为V。

问题9：正的试探电荷沿着电场线移动，电势能如何变化？电势如何变化？

学生自主讨论：正的试探电荷沿着电场线移动，电场力做正功，电势能减少，电势降低。

教师精讲：电势能的变化看电场力做什么功，沿电场线方向，电势降低。要确定各点的电势，与电势能一样，要先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势，通常取无穷远或大地的电势为零。

问题10：正电荷电场中各点电势和负电荷电场中各点电势有何特点？

学生思考可以得出：选无穷远为电势零点，则正电荷电场中各点电势均为正，负电荷电场中各点电势均为负。

问题情景深入4：一般来说，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等，我们把电场中电势相等的点构成的面叫等势面。

问题11：什么是等势面？等势面与电场线的关系如何？为什么？

学生小组讨论、总结：在同一等势面上各点的电势相等，所以同一等势面上移动电荷，电场力不做功，由此可得，等势面与电场线垂直，即跟电场线方向垂直。又因为沿着电场线的方向，电势越来越低，得出电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。

教师精讲：

①掌握几种典型带电体周围的等势面；

②在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；

③电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面；

④等势面不相交，不相切；

⑤等差等势面密集处，电场强度大。

问题12：引入等势面，对研究电场的性质有何意义？

学生小组讨论：

①利用等势面可以形象地描述电场具有能的性质；

②由等势面来绘制电场线。

以问题为引导，在问题的生成与追问过程中，步步关联、环环相扣、层层深入，引导学生在思考与疑惑中进行对比、讨论、交流、展示及收获，深刻理解电势能及电势的概念及物理意义。这样的灵活设问，易于促进不同层次的学生物理观念的形成和科学思维能力的不断发展。

课堂的主导者是教师，主要学习者是学生。教师引导学生进行有效学习，在组织学生推进解决问题的过程中，有效把控学生的小组合作学习进程，让大班下的小组合作学习走向良序的状态。 在问题解决的过程中，要引导学生围绕核心问题不断深化、归纳与引申新的问题、深层次的问题，层次推进，并对问题、知识点进行总结与提炼。

2.4 评价促进

显性评价，就是让非教学实施者从具体化的数字（分数）来对教师教、学生学的效果进行及时的评价。主要用试题的形式呈现，让学生把所学知识应用到解决实际问题（试题）中去，通过应用的过程去体会知识的价值，反思解决问题的策略、方式、思维，达到知识与技能的巩固升华，实现学生核心素养的逐步提升。

例1 如图4所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是两点电荷连线中垂线上的两点，OA

A.EA一定大于EB，φA一定大于φB

B.EA不一定大于EB，φA一定大于φB

C.EA一定大于EB，φA不一定大于φB

D.EA不一定大于EB，φA不一定大于φB

答案：B选项。

点评：①等量正点电荷连线中点的电势最低，中垂线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低，从中点沿连线向两侧电势越来越高；

②等量负点电荷连线及中垂线上电势的变化规律与等量正点电荷的正好相反；

③等量正点电荷或等量负点电荷的连线中点电场强度最小，中垂线上从中点向两边，电场强度先增大后减小；

④等量正点电荷或等量负点电荷连线及中垂线上关于连线中点对称的两点电势相等；

⑤等量异种点电荷连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，连线上从两电荷到中点，从中点往中垂线两侧，电场强度越来越小。

隐性评价，就是让社会来对学生的人品、工作能力、适应能力、创造能力等综合能力进行反馈评价。学生的综合能力就很难用分数进行准确判断，因此，它的培养需要教师长期潜移默化地以多种方式、多重角度进行关注与教化。其主阵地也是在课堂，需要教师注重学生思考问题的深刻性、灵活性、独创性、批判性、敏捷性和系统性等，并及时给予肯定、激励的评价。

在物理課堂教学中，应充分挖掘知识形成过程的教育功能。教师通过设计情境，生成达成目标的一系列问题，而后引导学生发现并解决问题，最后进行总结提炼，进一步完善学生的知识体系，提升学生的核心素养。

参考文献：

[1]周远方，陈登轩，张朝安.导—悟—学，导出导数概念的本质[J].中学数学，2007（3）：21-23.

[2]许华忠.让学习知识的过程成为学习的内容[J].物理教学探讨，2007，25（6）：1-2.

[3]王天蓉，等.问题化学习[M].上海：华东师范大学出版社，2015.