基于教材分析的“教-学-评”一体化教学设计

于佳琪　石红

摘   要：为落实高中物理教学中培养学生物理学科核心素养的要求，以教材分析为起点，以“教-学-评”一体化为落脚点，以“电势差”为例，对多个版本教材进行分析，细化本节内容的教学任务，理清本节知识结构，梳理教学流程，显化主要教学环节，彰显“教-学-评”一体化教学设计的优点，为一线教师有效实施教学活动提供参考。

关键词：教材分析；“教-学-评”一体化；电势差

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）5-0021-5

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）中多次强调：评价应与课程标准、教和学一致，即在教学活动中，教师的教、学生的学以及对学生所具备的高中物理核心素养的评价保持一致，以促进教学有效性的落实。如何在高中物理教学中贯彻“教-学-评”一体化原则？笔者认为，教材作为教学环节的主要材料，是《课标》对内容要求的具体体现，理解教材及其逻辑是判断教师教学活动是否有效、教学逻辑是否清晰、学生的逻辑建构是否完善以及评价任务是否合理的前提。因此，基于对高中物理多版本（人教版、教科版、沪科版）教材进行分析研究，以“电势差”为例，提供一节满足“教-学-评”一体化的教学设计，为一线教师提供可参考的教学思路，以期能更好地促进学生学科核心素养的发展。

1    教材分析与“教-学-评”一体化

1.1    教材分析

对于电势差这个知识点，在不同版本高中物理教材中编排有所不同。以人教版、教科版和沪科版教材为例，电势差在不同版本教材中出现的标题名称如表1所示。

从表1可以看出，电势差只在人教版教材中以单独一个课题名称出现。

电场强度和电势差均为静电场的相关概念，它们分别描述了电场的两大性质，即力的性质和能的性质。通过电势差的学习，寻找电势差和电场力做功的关系构建力的性质与能的性质之间的桥梁，也为以后学习电路知识进行铺垫，这符合学生的认知逻辑，有利于学生更加透彻地理解静电场部分的内容；引入电势差的概念，使静电力做功的计算十分方便，即保守力做功的特点，不必考虑电荷移动路径和静电力的大小、方向等问题；在解决实际应用问题时，电势差也比电势更方便。

人教版教材（图1）运用类比的方法，将电势差与高度差进行类比，从而引入电势差的概念，同时将等势面与地理中的等高线进行类比引出等势面的概念，至此，使学生体会到类比法、反证法在科学探究中的重要地位，感受物理学习的严谨逻辑。在教科版教材（图2）中，对比从相互作用得到电场强度的过程，从能量的角度定义电势，继而直接定义电势差的概念，其中类比思想、反证法的科学思维渗透相对较少，电势、电势差、等势面等概念之间的物理学科逻辑严谨，但对学生的认知逻辑考虑相对弱化。在沪科版教材（图3）中，通过正负电子对撞机控制带电粒子运动的情境，设置系列问题串，使“带电粒子在电场中的运动”一节的教学逻辑一气呵成。但利用电势差和等势面解决问题优于电势的意义在教材中并未强调。

综上分析，笔者认为本节内容侧重让学生通过学习相关物理学知识，进一步了解物理思想及方法，较为深入地认识电势和电势差、静电力做功和电势差的关系，为后面的学习作铺垫。

1.2    “教-学-评”一体化

日本学者水越敏行在上世纪末首次提出“教-学-评”一体化，他以美国著名教育心理学家布鲁姆的教育目标分类学为基础，创新了教学评价思想，认为评价不仅仅是为教学目标服务，而是应该融入整个教学过程，以促进教师的教和学生的学为主要目标［1］。

2    “电势差”一节的教学设计

2.1    关注物理课程标准，确定教学目标

课程标准是教材编写的依据，编者在编写教材时的编写思路、逻辑框架、所组织的内容等都应遵循课程标准的基本要求。《课标》在课程内容部分明确了“电势差”的学习内容，明确提出了对“电势差”的学习要求，即“知道静电场中电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。”［2］从《课标》中可以看出，重点在于让学生了解电势差的含义，而对电势差的理解是为了进一步学习匀强电场中电势差与电场强度的关系，使学生具备分析带电粒子在电场中的运动情况的能力。

结合《课标》及各版本教材逻辑的具体分析，确定了本节的学习目标和评价目标，具体内容如表2所示。

2.2    制订评价任务，设计教学环节

基于上述目标，以检验学生学习目标是否达成为目的，制订评价任务，从而检测学生对所学内容的掌握情况；围绕教学目标，关注学生的认知逻辑、物理学科逻辑及教材逻辑，进而构建出清晰的教学逻辑，从而设计实施教学的主要环节，以达到“教-学-评”一体化的教学活动，同时发展相应核心素养，落实教学目标。主要教学环节如图4所示，教学逻辑如图5所示。

2.3    具体教学活动

演示实验器材：NJG-HGQ-1大型辉光球、普通灯管、橡胶手套、导线等。

学习任务1：温故知新，回忆电压的概念。

评价任务1：诊断并发展学生的类比思想。

情境演示1：请学生思考天花板上的灯管发光的原因，并展示无电源连接的灯管在靠近辉光球时的现象和灯管由远及近靠近辉光球时的现象。

学生活动1：观察演示情境（图6），并对现象进行描述。

评价方式：学生具备一定的电学知识，明确连接在电路中的灯管可以发光是由于灯管两端存在电压，运用类比的思想思考辉光球［3］旁的灯管发光的原因是否一样。以问题为导向，通过学生对演示现象的观察、阐述、推论，多元化评价学生的思维能力，同时激发他们学习的主观能动性。

学习任务2：知道电势差的概念，即在电场中，两点之间的电势的差值叫作电势差，也叫作电压，UAB = φA-φB。

评价任务2：诊断并发展学生对物理模型建构及应用的能力，发展其对物理现象的认知水平。

评价方式：通过任务驱动建构物理模型，完成对电势差的教学，鼓励学生自主开展教学活动，利用物理模型寻找解决问题的方法，已达到掌握知识并能够运用知识解决实际问题的能力，侧重激发学生学习的主动性。

模型建构：介绍辉光球的工作原理，将其理想化为点电荷形成的电场，选取不同的零电势点，判断电势高低。

追问：如图7所示，选取O或O'不同零电势点时，比较A、B两点电势大小及两点间电势的差值有何区别，最终得出UAB=-UBA，并解释正负号的含义。

学习任务3：演示实验，如图8所示。当灯管在辉光球旁由远及近靠近的过程中，灯管发光越来越亮。思考原因，并理论推导电势差的定义式UAB=ＷＡＢ／ｑ，明确电势差优于电势的意义。

理论推导：回忆在匀强电场中，电荷从A点移动到B点，静电力做功与电势能之间的关系，引导学生得到WAB=qφA-qφB=q（φA-φB）=qUAB，进一步推导得出UAB =ｗＡＢ／ｑ［4］。

师生总结：计算两点间静电力做的功，只要知道电场中两点间的电势差即可，而不必考虑静电力和电荷移动的路径，因此，电势差往往比电势更为重要且常用。

学习任务4：完成重力场与电场的对比，感受物理的对称美。

评价任务3：按照图9的逻辑，让学生发现静电力做功与电势差的关系和重力做功与高度差的关系很像，体会物理之美。

评价方式：通过教师引导、学生讨论等方式，学生可以完成对重力场和电场的对比，及时监测学生的学习质量，精准掌握学生的认知发展水平。

情境演示2：观察如图10所示的演示实验，即将灯管竖直放置在辉光球旁，观察、描述现象并思考原因。

学习任务5：类比等高线，引出等势线。

评价任务4：利用珠穆朗玛峰引导学生思考等高线的作用，类比学习等势面实现与地理的跨学科教学以及珠穆朗玛峰是世界最高峰的思政教育。

评价方式：通过任务牵引，学生可以快速地将等高线与等势线进行对比，发挥其学习的积极性和主动性。

追问：等势面也是用来形象描绘电场的，那么等势面与电场线有什么关系？

评价任务5：利用反证法探究等势面与电场线之间的关系。

评价方式：鼓励学生发挥其教学活动中的主体性，通过小组讨论的方式思考，利用对电场力做功及电势的理解，验证等势面和电场线之间的关系，诊断学生对电场力做功、电势、电势能等的认知水平，并及时给予反馈。

师生共同归纳：在同一等势面上移动电荷，静电力不做功；电场线与等势面相互垂直且电场线沿高电势指向低电势；根据电场线的特点得到两等势面一定不相交，电场线越密集的位置等势面也越密集。

评价任务6：诊断学生对静电力做功、电势能、电势、电势差之间关系的理解。

评价方式：通过本节课的学习，引导学生利用思维导图、逻辑图或框架图等方式体现静电力做功、电势能、电势和电势差之间的关系（图11），及时掌握学生的学习情况，并利用习题课进行相应调整，以达到教学目的。

3    教学反思

以教材分析为内核，以“教-学-评”一体化为依据，教师应厘清知识脉络，完善教学环节，向培养学生物理核心素养不断靠拢，使教学任务情境化、知识结构显现化、评价手段多元化，在完成教学内容的同时，全面发展学生的科学思维和科学探究能力。

参考文献：

［1］刘芳芳.聚焦学生学习改进的“教-学-评”一体化教学设计［J］.中学历史教学参考，2022 （15）：18-22.

［2］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］孙佩雄，蒋甜甜.辉光球的发光原理及在物理教学中的应用［J］.物理通报，2013（11）：123-125.

［4］王慧，宁成，邢红军.“电势差”教学的高端备课［J］.物理教师，2013，34（7）：26-27，30.

（栏目编辑    刘   荣）

收稿日期：2024-01-04

作者简介：于佳琪（1998-），女，硕士研究生，主要从事学科教学（物理）研究工作。

*通信作者：石红（1964-），女，教授，主要从事物理课程、物理教学、中学物理实验研究。