核心素養(yǎng)導(dǎo)向下《電場(chǎng)》與《電場(chǎng)強(qiáng)度》第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)摘要《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成。本文以人教版高中物理必修第三冊(cè)相關(guān)內(nèi)容為載體，聚焦《電場(chǎng)》與《電場(chǎng)強(qiáng)度》核心概念，采用“靜電離子球使節(jié)能燈隔空發(fā)光”演示實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過生活中“芳香劑與風(fēng)”的類比，幫助學(xué)生理解抽象的“電場(chǎng)”概念；運(yùn)用問題引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)探究及數(shù)據(jù)分析等方式，逐步構(gòu)建學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度定義的理解，突出比值定義法在物理概念構(gòu)建中的核心作用，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電場(chǎng)客觀存在性的認(rèn)知，切實(shí)落實(shí)新課標(biāo)對(duì)高中物理教學(xué)的育人要求。關(guān)鍵詞：高中物理；《電場(chǎng)》；《電場(chǎng)強(qiáng)度》；核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計(jì)一、新課標(biāo)要求依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，本節(jié)課在核心素養(yǎng)培養(yǎng)上聚焦以下維度：物理觀念：圍繞“場(chǎng)”這一抽象物理概念，通過《電場(chǎng)》與《電場(chǎng)強(qiáng)度》的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生建立“場(chǎng)是物質(zhì)存在形式之一”的基本認(rèn)知，深化對(duì)“電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量”的理解，逐步構(gòu)建科學(xué)的物理認(rèn)知體系。科學(xué)思維：運(yùn)用比值定義法、理想模型法、類比法等科學(xué)方法，幫助學(xué)生理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義與矢量性，提升抽象思維和邏輯推理能力。科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)分析、理論推導(dǎo)等活動(dòng)，組織學(xué)生參與“探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量”的全過程，增強(qiáng)觀察、分析及解決問題的實(shí)踐能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：結(jié)合靜電現(xiàn)象的遷移應(yīng)用及物理學(xué)家的科學(xué)探究歷程，激發(fā)學(xué)生對(duì)自然規(guī)律的好奇心與探究欲，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)與科學(xué)精神。本節(jié)課以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，通過真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)、問題驅(qū)動(dòng)、實(shí)驗(yàn)探究、類比遷移等教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生從知識(shí)掌握向素養(yǎng)提升的轉(zhuǎn)變，全面落實(shí)新課標(biāo)育人目標(biāo)。二、講義設(shè)計(jì)（一）導(dǎo)入新課演示實(shí)驗(yàn)：進(jìn)行“靜電離子球使節(jié)能燈隔空發(fā)光”實(shí)驗(yàn)（如圖1所示）。當(dāng)節(jié)能燈靠近帶電離子球時(shí)，未接線的節(jié)能燈自發(fā)發(fā)光，引導(dǎo)學(xué)生觀察這一“無接觸發(fā)光”現(xiàn)象，自然引發(fā)疑問：“未接線的節(jié)能燈為何能發(fā)光？”，進(jìn)而引出本節(jié)課核心主題——《電場(chǎng)》與《電場(chǎng)強(qiáng)度》。評(píng)價(jià)：借助與生活關(guān)聯(lián)緊密的直觀實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，以“神奇物理現(xiàn)象”吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與探究欲，彰顯物理學(xué)科的趣味性與科學(xué)技術(shù)的魅力，為后續(xù)知識(shí)學(xué)習(xí)奠定情感基礎(chǔ)。類比講解：為突破“電場(chǎng)”概念的抽象性，采用“芳香劑與風(fēng)”進(jìn)行類比：芳香劑在空氣中釋放香味，人們無需接觸芳香劑本體即可聞到氣味，這與電荷在電場(chǎng)中會(huì)受到力的作用具有相似性；風(fēng)的強(qiáng)弱決定香味傳播距離，類比電場(chǎng)強(qiáng)弱影響電荷受力大小。評(píng)價(jià)：將抽象的“場(chǎng)”與生活中常見的芳香劑、風(fēng)建立關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生形成直觀感性認(rèn)知，降低抽象概念的理解難度，符合新授課階段學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，助力學(xué)生建立科學(xué)思維方式，更好地接納和理解新知識(shí)。[圖片失敗]圖1靜電離子球使節(jié)能燈隔空發(fā)光實(shí)驗(yàn)示意圖（二）講授新課探究現(xiàn)象，剖析本質(zhì)【問題展示】呈現(xiàn)兩組情境，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合經(jīng)驗(yàn)思考，進(jìn)而引入電場(chǎng)概念：情景一：推桌子時(shí)，力通過手的接觸傳遞。情景二：電荷間的相互作用無需接觸，力是如何傳遞的？庫侖力的傳遞媒介是什么？【概念引入】提出核心觀點(diǎn)：電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)，這種物質(zhì)看不見、摸不著，卻客觀存在，稱為“電場(chǎng)”。電場(chǎng)與磁場(chǎng)均為已被證實(shí)的客觀物質(zhì)形態(tài)，與分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量；“場(chǎng)”的物質(zhì)性在研究運(yùn)動(dòng)電荷（尤其是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)快速變化的電荷）時(shí)更為顯著，本節(jié)課聚焦“靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)”展開討論。【性質(zhì)討論】組織學(xué)生分析電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力稱為電場(chǎng)力；電荷間的相互作用正是通過電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的（如圖2所示）。)圖2電荷與電場(chǎng)關(guān)系圖示情景三：如何研究看不見、摸不著的電場(chǎng)？類比拓展：延續(xù)“芳香劑與風(fēng)”的類比——房間內(nèi)噴灑的芳香劑，其香味在風(fēng)的作用下擴(kuò)散，如同電荷周圍的電場(chǎng)傳遞著電荷間的相互作用力。通過生活實(shí)例具象化抽象概念，幫助學(xué)生深化對(duì)“電場(chǎng)”的理解。評(píng)價(jià)：通過情境設(shè)問、概念闡釋與類比輔助，讓學(xué)生初步建立對(duì)電場(chǎng)的認(rèn)知；直觀的現(xiàn)象與生活化的類比進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考電場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用，強(qiáng)化概念理解。建立模型，明確方向（1）引入試探電荷概念：為研究電場(chǎng)性質(zhì)，需將電荷放入電場(chǎng)中，基于電荷所受靜電力分析電場(chǎng)特性，由此引入“試探電荷”概念——電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷。補(bǔ)充說明：電荷量小是為避免影響原電場(chǎng)的分布，體積小是為便于研究電場(chǎng)中各點(diǎn)的性質(zhì)。[圖片失敗]圖3試探電荷在電場(chǎng)中受力分析示意圖圖4試探電荷在電場(chǎng)中受力現(xiàn)場(chǎng)演示圖（2）探究電場(chǎng)強(qiáng)弱的描述提出問題：能否直接用試探電荷所受電場(chǎng)力的大小描述電場(chǎng)強(qiáng)弱？引導(dǎo)學(xué)生思考并初步判斷：電場(chǎng)力的大小可能與試探電荷自身電荷量相關(guān)，無法直接反映電場(chǎng)本身的強(qiáng)弱，需進(jìn)一步探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的專屬物理量。圖5探究電場(chǎng)強(qiáng)弱的描述現(xiàn)場(chǎng)演示圖實(shí)驗(yàn)探究：呈現(xiàn)預(yù)設(shè)表格（表1），列出不同電荷量的試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的數(shù)值，組織學(xué)生觀察、分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)“試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力F與試探電荷電荷量q成正比”的規(guī)律，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考：可用“F/q”這一比值描述電場(chǎng)強(qiáng)弱。源電荷)圖6靜電力F與試探電荷量q的正比關(guān)系圖像試探電荷q2q3q···靜電力F?2F?3F?···表1靜電力F與試探電荷量q的正比關(guān)系表評(píng)價(jià)：通過數(shù)據(jù)表格分析得出“F∝q”的規(guī)律，進(jìn)而引出“F/q”比值描述電場(chǎng)性質(zhì)，再現(xiàn)比值定義法的核心邏輯。該定義方式與密度ρ=m/V、速度v=s/t的定義邏輯一致，強(qiáng)調(diào)新物理量反映的是研究對(duì)象（電場(chǎng)）的自身屬性，而非依賴試探電荷，凸顯比值定義法在核心物理概念構(gòu)建中的重要價(jià)值。推導(dǎo)公式，理清關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證E=F/q的恒定性：為驗(yàn)證電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，開展如下實(shí)驗(yàn)（如圖7所示）：在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中P點(diǎn)放入試探電荷q?，測(cè)得其所受靜電力為F?；更換試探電荷為q?，測(cè)得靜電力為F?。計(jì)算并比較F?/q?與F?/q?的數(shù)值，得出結(jié)論：比值F/q由試探電荷在電場(chǎng)中的位置決定，與試探電荷電荷量q無關(guān)，僅由產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷電荷量Q及該點(diǎn)與場(chǎng)源電荷的距離r決定。隨后組織分組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同試探電荷在電場(chǎng)中不同位置的靜電力，計(jì)算對(duì)應(yīng)F/q數(shù)值并對(duì)比，驗(yàn)證上述結(jié)論。源電荷Q場(chǎng)源電荷和試探電荷)圖7驗(yàn)證電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q恒定性的實(shí)驗(yàn)示意圖評(píng)價(jià)：通過更換試探電荷、控制變量的實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證了電場(chǎng)強(qiáng)度的客觀性與獨(dú)立性，強(qiáng)化學(xué)生“場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)”的認(rèn)知，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)在物理規(guī)律確立中的關(guān)鍵作用。電場(chǎng)強(qiáng)度的定義與矢量性：明確電場(chǎng)強(qiáng)度的定義——放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力F與其電荷量q的比值，簡稱場(chǎng)強(qiáng)，用符號(hào)E表示，單位為牛每庫（N/C）。強(qiáng)調(diào)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，與正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向一致。電場(chǎng)強(qiáng)度公式對(duì)比：介紹電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)核心公式——定義式E=F/q（適用于所有電場(chǎng)）和點(diǎn)電荷在真空中的場(chǎng)強(qiáng)公式（適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)），對(duì)比兩者的適用范圍及公式中各物理量的含義，再次強(qiáng)調(diào)：電場(chǎng)強(qiáng)度E僅由電場(chǎng)自身（場(chǎng)源電荷、空間位置）決定，與試探電荷所受電場(chǎng)力F、電荷量q無關(guān)。評(píng)價(jià)：明確電場(chǎng)強(qiáng)度的方向特性與公式適用條件，滲透矢量疊加思想，為后續(xù)教學(xué)鋪墊；通過公式辨析，幫助學(xué)生擺脫“E與F成正比、與q成反比”的認(rèn)知誤區(qū)，深化對(duì)物理概念本質(zhì)的理解。實(shí)例分析，強(qiáng)化理解組織學(xué)生完成例題辨析與計(jì)算，突破認(rèn)知盲區(qū)：【例1】判斷題（聚焦核心誤區(qū)）：電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷所受電場(chǎng)力F成正比，與電荷量q成反比；沒有試探電荷，電場(chǎng)就不存在；電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受靜電力方向一致。引導(dǎo)學(xué)生逐一辨析，明確電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)自身屬性的物理量，其存在不依賴試探電荷，方向與正電荷受力方向一致?！纠?】計(jì)算題：點(diǎn)電荷Q在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)中放置試探電荷q，已知q的電荷量及所受靜電力，求解：①M(fèi)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；②若將試探電荷q拿走，M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是否變化；③若將試探電荷移至距離Q更遠(yuǎn)的N點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小如何變化。評(píng)價(jià)：例題設(shè)計(jì)緊扣“物理觀念建立”的目標(biāo)，以典型誤區(qū)為切入點(diǎn)，具有明確的問題導(dǎo)向性與思維訓(xùn)練價(jià)值。通過辨析與計(jì)算，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電場(chǎng)客觀性、電場(chǎng)強(qiáng)度獨(dú)立性的理解，避免公式的機(jī)械記憶，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力的轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)“從現(xiàn)象到建模再到科學(xué)解釋”的認(rèn)知過程。鞏固訓(xùn)練，提升能力布置四道梯度化課堂練習(xí)，針對(duì)性強(qiáng)化核心知識(shí)點(diǎn)：考查電場(chǎng)強(qiáng)度的本質(zhì)屬性（與F、q、場(chǎng)源電荷、空間位置的關(guān)系）；以圖像形式呈現(xiàn)F與q的關(guān)系，訓(xùn)練數(shù)形結(jié)合分析能力；應(yīng)用點(diǎn)電荷電場(chǎng)公式進(jìn)行定量計(jì)算與大小比較；初步涉及兩個(gè)點(diǎn)電荷疊加場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算，為“電場(chǎng)強(qiáng)度矢量疊加”內(nèi)容鋪墊。組織學(xué)生獨(dú)立完成后，鼓勵(lì)分享解題思路，通過生生互評(píng)、師生共析的方式，規(guī)范解題邏輯與步驟。評(píng)價(jià)：練習(xí)設(shè)計(jì)科學(xué)合理、梯度分明，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)記憶到能力遷移的過渡。通過圖像辨析、公式應(yīng)用、矢量疊加初探等題型，迫使學(xué)生運(yùn)用比值法、類比法、矢量合成等科學(xué)方法解決問題，提升科學(xué)思維水平；互動(dòng)式點(diǎn)評(píng)營造積極的課堂氛圍，增強(qiáng)學(xué)生的表達(dá)能力與反思意識(shí)，落實(shí)“科學(xué)探究”素養(yǎng)目標(biāo)。（三）課堂小結(jié)主線回顧：以“情境—探究—建?！獞?yīng)用”為主線，回顧本節(jié)課核心邏輯：從“靜電離子球使節(jié)能燈隔空發(fā)光”的實(shí)驗(yàn)情境出發(fā)，引出“電場(chǎng)”這一抽象概念；通過試探電荷的引入與實(shí)驗(yàn)探究，建立電場(chǎng)強(qiáng)度的定義；借助公式推導(dǎo)、例題辨析與鞏固訓(xùn)練，深化對(duì)電場(chǎng)客觀性、電場(chǎng)強(qiáng)度本質(zhì)的理解，最終回歸實(shí)驗(yàn)情境，用所學(xué)知識(shí)解釋“無接觸發(fā)光”的原理，形成完整教學(xué)閉環(huán)。核心概念梳理：系統(tǒng)梳理本節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容：電場(chǎng)的客觀存在性及其基本性質(zhì)；試探電荷的作用（不影響原電場(chǎng)、便于研究各點(diǎn)性質(zhì)）；場(chǎng)源電荷的意義（決定電場(chǎng)的分布與強(qiáng)弱）；電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式、單位、矢量性及公式適用范圍。評(píng)價(jià)：采用“情境回扣+概念結(jié)構(gòu)化梳理”的方式，強(qiáng)化課堂整體性與知識(shí)系統(tǒng)性，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性建構(gòu)的認(rèn)知升華。參考文獻(xiàn)[1]核心素養(yǎng)導(dǎo)向