注重教学设问 提升学生核心素养——以“电势能和电势”“电动势”教学为例

王 彬

(1. 江苏省泰州市教育局教研室，江苏 泰州 225300；2. 江苏省口岸中学，江苏 泰州 225300)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出：科学探究由问题、证据、解释、交流等要素组成。为提高课堂的效率、提升学生的核心素养，需在问题教学上加强研究，使问题设计科学、有效，学生积极思考、认真讨论、勇于表达，以取得良好的教学效果。教师应基于学生的生活体验、认知层次、知识水平及思维发展水平，借助明确、具体、科学的设问推进教学，让探究过程有明确的方向，使问题探究得以开展、教学目标得以实现、学生的核心素养得以提升。笔者结合人教版高中物理选修3-1中“电势能和电势”“电动势”两节内容，探讨相关问题。

1 丰富新课引入的设问情境，助推学生积极探究

观察和实验是物理教学的基础，教学设问可基于趣味实验、演示实验，利用学生生活经验和亲身经历，启发学生去观察、思考、领悟、研讨。

在“电势能和电势”的教学中，内容比较抽象，学生无生活体验且无合适的演示实验，我们不妨利用动画模拟把一个静止的试探电荷放入电场中，让其在静电力的作用下运动，从而获得一定的动能，同时电荷的位置发生变化，电荷所具有的能量也会发生变化。进而提出问题、引入主题：电场力做的功和电荷的能量变化之间有什么关系？

在“电动势”的教学中，教师把蜂鸣器接到插在西红柿上的铜片和锌片上，会发出声音，设问：出现此现象的缘由是什么？借助水果电池实验，吸引学生的关注，激发学生的兴趣，唤起学生寻求问题答案的意识，从而使得教学过程逐步深入。

2 优化教学推进的设问方式，引导学生有效解决问题

2.1 依据教学内容，运用假设法提出问题

在“电势能和电势”教学中，为激发学生深入研究静电力做功的问题，采用假设法提问：假若静电力做功与路径有关，引入电势能的概念有没有意义？为什么？

在“电动势”教学中，电路中做定向移动的是电子，且电子移动方向与电流方向相反，但我们习惯了依据电流的流向来研究问题，这给我们分析、解决问题带来了不便，我们不妨假设电路中做定向移动的是正电荷，通过提问引导学生思考：在电源外部、内部，电场力做功究竟是怎样的情形？

2.2 寻找相关联系，采用类比法提出问题

在“电势能和电势”教学中，启发学生回忆重力做功的特点以及做功与重力势能变化的关系，采用类比法设问：电场力做功有何特点？做功与电势能的变化之间存在怎样的关系？针对在电场中移动正电荷时电场力做功的情况，通过类比提出问题：如果移动的是负电荷,结果又如何？尽管电场力做功与重力做功很相似，为何还存在很大差异？原因是存在两种电荷吗？

再通过对电场强度的回顾分析，帮助学生理解：电场强度是电场本身的一种属性，只与场源电荷和所处的空间位置有关，而与电场中是否放入试探电荷无关，用电场强度来描述电场力的性质。再进行类比提问：由于电场是一种物质，既然具有力的性质，势必也具备能的性质。那我们该怎样描述电场能的性质？借助比值定义法，可利用电势来描述电场能的性质。

在“电动势”教学中，我们借用了“水泵”作为类比的对象，其作用是保持两侧液面存在一定的高度差，进而提出问题：电源的作用是保持导体两端维持一定的电势差吗？继而从能量转化的角度加深对电源的认识。

2.3 逐步设疑，运用追问法研究问题

在“电势”概念教学中，教师逐步设疑，以培养学生的探究意识和思维能力。首先，引导学生阅读课本，结合“电势能”的教学，得出结论：点电荷q在电场中某点A的电势能EP在数值上等于将q从A点移至零电势能点的过程中电场力所做的功。其次，引导学生推导出电场力做功的表达式，得出结论：电场力做功与路径无关，电荷在A点的电势能EP与电荷量q成正比。继而设疑：(1) 若点电荷的电荷量为2q、3q，则电荷在A点的电势能与电荷的比值是什么？(2) 若点电荷的电荷量为-q、-2q、-3q，则电荷在A点的电势能与电荷的比值又是什么？(3) 同一点电荷在电场中不同点的电势能与电荷的比值是什么关系？借助逐步设疑，通过研究，最终提出电势的概念，它用来描述电场能的性质。

在“电动势”教学中，提出问题：在电源外部，正电荷自发地从正极向负极定向移动，静电力做功情况如何？电势能与其他形式的能之间的转化情况如何？在电源内部，正电荷从负极向正极移动，显然不是自发进行的，是不是静电力作用的结果？若不是，那是什么力呢？你对该力有什么设想？其做功使得能量如何转化？通过逐步设疑、追问、讨论，使学生明了电源内部存在“非静电力”以及相关能量间的转化情况。

3 关于教学设问的思考

当前教学设问中存在的问题如下：

(1) 设问缺位。教师满堂灌、一讲到底，缺少师生互动、思维碰撞。

(2) 设问低效。设问缺乏目的性、层次性、递进性，不注重提问的目的、作用与效果，只是简单的问答，为问而问。如：讲解电势能时，有教师不作铺垫，开门见山就问：物体在重力场中具有重力势能，那电荷在电场中呢？这种设问无疑是要求学生说出电势能，缺少思维的深度。我们设问的目的不是简单追求答案，而是要关注答案得出背后的思维发展过程。

(3) 处理学生回答的方式不当。教师提问后只关注学生中有无出现预设答案，如果学生的答案正是老师希望的标准答案或需要的典型错误答案，教师将备课的内容倾囊倒出；对于其他答案，教师不置可否或快速打断，提问其他学生。这种处理方法无视学生学科能力的培养和潜能的发掘，失去了挖掘错误根源、解决生成问题、突破教学难点的有利时机。

针对存在的问题，笔者提出以下对策：

(1) 教学设问要关注学生问题意识的培养。对于有些教学内容，可通过教师列提纲设问，引导学生阅读课本寻得答案。例如，在“电动势”的教学中，让学生回想生活中水泵的作用并提出问题：电源的作用是什么？学生自然会采用类比方法，阅读课本，找寻出答案，从而有效培养学生的问题意识和问题解决能力。

(2) 教学设问要关注学生理解能力的培养。如针对电动势概念的理解，先设问：对于不同的电源，非静电力做功的本领是否都相同？学生根据对“水泵”模型的认识和理解，不难得出：电源做功的本领存在不同。再设问：怎样描述这种本领的强弱呢？引导学生回忆已学过的比值定义法，如加速度a是描述速度的变化快慢的物理量。学生自然便会得出结论：在电源内，可用非静电力把电荷从负极移送到正极所做的功W与电荷量q的比值来描述这种本领的强弱，并命名为“电动势”。

教师在备教材、教法、学法的基础上，要紧扣教学目标和内容，以学生发展为设问导向，适时点拨、指导、点评，以培养学生的问题意识、探究能力及思维能力，提升学生的物理学科核心素养。