摘 要：作為浙江省普通高中四類選修課程之一的知識(shí)拓展類課程為必修教學(xué)提供了有力支撐。本文在此以“如何更好地實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)拓展類選修課程與必修教學(xué)的相互融合”為研究課題，以電勢(shì)概念為例進(jìn)行教學(xué)預(yù)設(shè)，并就知識(shí)拓展類選修課程與必修教學(xué)的融合進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：知識(shí)拓展；概念；教學(xué)預(yù)設(shè)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）1-0048-4

2012年9月浙江省啟動(dòng)了新一輪深化普通高中課程改革，此輪改革的一大亮點(diǎn)在于將選修課程擺在了一個(gè)突出的位置。選修課程學(xué)分占總學(xué)分比例提高至三分之一，其重要性可見一斑。浙江省教育廳頒布的《浙江省深化普通高中課程改革方案》將選修課程分為知識(shí)拓展類、職業(yè)技能類、興趣特長(zhǎng)類、社會(huì)實(shí)踐類四類。

知識(shí)拓展類選修課程，旨在提供適合學(xué)生個(gè)性發(fā)展的課程，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)科的價(jià)值與研究方法，獲得更為全面的知識(shí)與能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，全面提升學(xué)科素養(yǎng)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)[1]。在此背景下，如何充分利用好知識(shí)拓展類選修課程并促進(jìn)其與必修教學(xué)的相互融合值得思考。一方面，知識(shí)拓展類課程可以有效彌補(bǔ)必修教學(xué)的某些局限性，豐富學(xué)生的認(rèn)知體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣；另一方面，必修教學(xué)可以為學(xué)生打下一定的基礎(chǔ)，這可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)拓展類課程的重要保障。知識(shí)拓展類課程與必修教學(xué)不應(yīng)該是相互獨(dú)立，而應(yīng)該是相得益彰。

1 問題的提出

電勢(shì)概念是高中物理知識(shí)結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)，正確理解該概念是從能量角度解決電學(xué)問題的關(guān)鍵。按照2014版《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》，針對(duì)電勢(shì)概念的教學(xué)要求分為基本要求與發(fā)展要求，基本要求是“了解電場(chǎng)線的方向與電勢(shì)高、低之間的關(guān)系”，發(fā)展要求是“知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，了解電勢(shì)概念及單位，知道電勢(shì)的定義式，理解φ與EP、q無關(guān)；知道電勢(shì)的相對(duì)性，知道電勢(shì)是標(biāo)量，知道正、負(fù)電勢(shì)意義”[2]。教學(xué)指導(dǎo)意見為電勢(shì)教學(xué)目標(biāo)的確定起到了很好的導(dǎo)向作用，課堂教學(xué)也大致按照以上教學(xué)指導(dǎo)意見實(shí)施?？紤]到班級(jí)學(xué)生的物理認(rèn)知水平較高，研究者在課堂中還引導(dǎo)學(xué)生定性分析了等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電勢(shì)變化情況；但是，課后的一個(gè)小插曲卻讓人“哭笑不得”：物理課后學(xué)生在背誦等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電勢(shì)變化規(guī)律。這一片段也引發(fā)了研究者的思考：考慮到班級(jí)大部分學(xué)生都選擇了物理知識(shí)拓展類選修課程，何不利用選修課引導(dǎo)學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上引入電勢(shì)決定式為核心的電勢(shì)概念拓展學(xué)習(xí)？

2 具體教學(xué)預(yù)設(shè)

2.1 教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合知識(shí)拓展類選修課程目標(biāo)，給出教學(xué)目標(biāo)如下：（1）知識(shí)與技能方面，解釋電勢(shì)決定式并學(xué)會(huì)在具體情境中嘗試靈活運(yùn)用，嘗試電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建。（2）過程與方法，感受電勢(shì)決定式的推導(dǎo)過程，領(lǐng)悟定義式與決定式的應(yīng)用差異；（3）情感、態(tài)度與價(jià)值觀，領(lǐng)會(huì)電學(xué)知識(shí)體系的對(duì)稱美，培養(yǎng)熱愛電學(xué)的情感。

2.2 設(shè)計(jì)思路

基于上述教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)思路如下：①回顧電勢(shì)能的定義，找準(zhǔn)立足點(diǎn)；②補(bǔ)充微積分的知識(shí)，找準(zhǔn)突破點(diǎn)；③推出電勢(shì)的決定式，找準(zhǔn)重難點(diǎn)；④應(yīng)用知識(shí)，分析規(guī)律；⑤構(gòu)建電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖。

2.3 具體預(yù)設(shè)闡述

1）回顧電勢(shì)能的定義，找準(zhǔn)立足點(diǎn)

回顧電勢(shì)能的定義是本節(jié)課的立足點(diǎn)，可以引導(dǎo)學(xué)生在分析電場(chǎng)力做功的過程中回顧；此外，許多物理教學(xué)工作者結(jié)合重力做功與地勢(shì)差的關(guān)系來分析電勢(shì)能也為本部分的教學(xué)提供了參考[3]。此外，還需引導(dǎo)學(xué)生回顧電勢(shì)能與靜電力做功之間的關(guān)系，即靜電力做功等于電勢(shì)能的減少，這一關(guān)系可用關(guān)系式（1）表示。

WAB=EPA-EPB（1）

2）補(bǔ)充微積分的知識(shí)，找準(zhǔn)突破點(diǎn)

微積分是解決普通物理學(xué)問題的重要工具。針對(duì)是否有必要補(bǔ)充微積分知識(shí)這一問題不同教師存在不同的看法。研究以為在高中教育改革不斷深化的背景下對(duì)高水平學(xué)生適當(dāng)引入微積分對(duì)于學(xué)生的理科思維（例如：高中物理常用的微元法）的培養(yǎng)大有裨益，同時(shí)這對(duì)于學(xué)生選修大學(xué)AP理科課程具有積極的幫助。但是，需要注意的是在實(shí)際教學(xué)中“引入”并不代表“深入”，就電勢(shì)概念拓展教學(xué)而言，引入微積分僅僅立足于使學(xué)生明白電勢(shì)決定式推導(dǎo)的過程這一基本點(diǎn)。

3）推出電勢(shì)的決定式，找準(zhǔn)重難點(diǎn)

電勢(shì)決定式的理論推導(dǎo)很大程度上需借助微積分，因此在課堂教學(xué)中需補(bǔ)充少量微積分的知識(shí)，補(bǔ)充的目的是為了讓學(xué)生知道電勢(shì)決定式的由來。具體的理論推導(dǎo)如下：

①由于電荷在某點(diǎn)（假設(shè)為A點(diǎn)）的電勢(shì)能等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從這點(diǎn)移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處?kù)o電力做的功，即

WA∞=EPA-EP∞=EPA-0=EPA。（2）

其中，Q為場(chǎng)源點(diǎn)電荷的電荷量，r為A點(diǎn)到場(chǎng)源點(diǎn)電荷的距離。若電場(chǎng)由一組點(diǎn)電荷共同產(chǎn)生，各點(diǎn)電荷的電量分別為Q1，Q2，……Qn，則空間任一點(diǎn)的電勢(shì)由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可求得為

為了使學(xué)生能夠更加深入地理解電勢(shì)決定式，建議可以提及以下幾點(diǎn)：

①公式的適用范圍：真空、（場(chǎng)源）點(diǎn)電荷。（注：講解電勢(shì)決定式的適用范圍可以結(jié)合點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式進(jìn)行講解。）

②當(dāng)場(chǎng)源電荷Q為正時(shí)，電勢(shì)為正；當(dāng)場(chǎng)源電荷Q為負(fù)時(shí)，電勢(shì)為負(fù)。離場(chǎng)源正（負(fù)）點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢(shì)越?。ù螅?，無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)最?。ù螅?，其值為零。

③若電場(chǎng)由一組點(diǎn)電荷共同產(chǎn)生，各點(diǎn)電荷的電量分別為Q1，Q2，……Qn，則空間任一點(diǎn)的電勢(shì)由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理進(jìn)行求解[5]。

4）應(yīng)用知識(shí)，分析規(guī)律

課堂教學(xué)可以結(jié)合具體情況選用典型問題引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電勢(shì)決定式進(jìn)行應(yīng)用，在應(yīng)用的過程中分析相關(guān)規(guī)律，避免學(xué)生對(duì)規(guī)律的機(jī)械記憶。

例題1 如圖1所示，A、B是電荷量均為+q的固定點(diǎn)電荷，它們之間相距為r，試分析A、B點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電荷連線上電勢(shì)變化情況。

例題2 （2015年江蘇物理第8題）兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布如圖2所示。 c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)， d點(diǎn)在正電荷的正上方， c、d到正電荷的距離相等，則（ ）

A.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大

B.a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高

C.c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大

D.c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低

預(yù)設(shè)分析過程：本題中根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以判斷A、C兩個(gè)選項(xiàng)。在分析B、D選項(xiàng)時(shí)，若運(yùn)用電勢(shì)決定式則會(huì)使問題變得簡(jiǎn)單。根據(jù)電勢(shì)決定式可以定性判斷，某點(diǎn)離正電荷越近，電勢(shì)越高，離負(fù)電荷越近，電勢(shì)越低。因而，可以判斷出b點(diǎn)的電勢(shì)比a點(diǎn)的電勢(shì)高，同理可以判斷出c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的電勢(shì)低。

例題1引導(dǎo)學(xué)生在應(yīng)用電勢(shì)決定式的過程中發(fā)現(xiàn)一對(duì)等量正電荷形成的電場(chǎng)中電荷之間連線上電勢(shì)變化的規(guī)律，而且這一規(guī)律是在學(xué)生探究基礎(chǔ)之上習(xí)得的，實(shí)踐證明這樣的效果要比學(xué)生單純記憶要好。例題2中學(xué)生通過電勢(shì)決定式的應(yīng)用初步明白了離正（負(fù)）電荷越遠(yuǎn)，電勢(shì)越小（大）的道理。在某種意義上，學(xué)生理解了電勢(shì)決定式之后可以較大程度地避免對(duì)規(guī)律的機(jī)械記憶。

5）構(gòu)建電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

許多課程設(shè)計(jì)的方法使得學(xué)生難以進(jìn)行有意義的知識(shí)組織，通常在轉(zhuǎn)入下一主題前，只能觸及到一些表面性的事實(shí)知識(shí)。沒有時(shí)間形成重要的、組織起來的知識(shí)。課文有時(shí)僅強(qiáng)調(diào)事實(shí)知識(shí)，而沒有提供理解的支持[6]。電勢(shì)概念拓展教學(xué)嘗試以知識(shí)結(jié)構(gòu)圖來對(duì)學(xué)生的理解提供有力的支持。

知識(shí)結(jié)構(gòu)圖通常以某一主題知識(shí)為中心，然后將相關(guān)的概念用連線連接，連線上標(biāo)明兩個(gè)概念之間的意義關(guān)系，是用圖形來組織和表征知識(shí)的工具[7]。研究者針對(duì)靜電場(chǎng)構(gòu)建的初步知識(shí)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)水平較高，課后可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)一步補(bǔ)充和優(yōu)化。

3 促進(jìn)知識(shí)拓展類選修課程與必修教學(xué)融合的策略

在浙江省進(jìn)一步深化普通高中課程改革的背景下，高中教育鼓勵(lì)每一位學(xué)生在全面發(fā)展的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。選修課程為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供了平臺(tái)，旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)科的價(jià)值與研究方法，獲得更為全面的知識(shí)與能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，全面提升學(xué)科素養(yǎng)的知識(shí)拓展類課程在學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展中扮演的重要角色不容忽視。關(guān)于知識(shí)拓展類選修課程與必修教學(xué)的融合，以下幾點(diǎn)值得關(guān)注。

3.1 結(jié)合學(xué)生的實(shí)際訴求，加強(qiáng)頂層課程體系設(shè)計(jì)

選修課程的開發(fā)與實(shí)施不是雜亂無章的，需要有一個(gè)起著統(tǒng)領(lǐng)作用的頂層課程體系。頂層課程體系的設(shè)計(jì)需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際訴求進(jìn)行，例如：電勢(shì)概念的拓展教學(xué)是為了幫助學(xué)生在必修知識(shí)學(xué)習(xí)中告別僵硬記住物理規(guī)律的尷尬處境。學(xué)生剛學(xué)習(xí)必修電學(xué)知識(shí)會(huì)遇到一些挫折，產(chǎn)生挫敗感甚至恐懼物理，開發(fā)相應(yīng)的知識(shí)拓展類選修課程可以立足于學(xué)生的實(shí)際訴求，從宏觀上加強(qiáng)課程體系設(shè)計(jì)，從微觀上幫助學(xué)生克服必修物理學(xué)習(xí)的困難，在課程成熟情況下進(jìn)一步朝著特色課程群方向而努力。

3.2 基于學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，注重必修選修知識(shí)銜接

在知識(shí)拓展類選修課程的開發(fā)與實(shí)施過程中，學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)也是值得關(guān)注的。不應(yīng)該脫離課程體系而僵硬補(bǔ)充一些難、繁、偏、舊的知識(shí)，如此做法的后果將加重學(xué)生（下轉(zhuǎn)第53頁(yè)）（上接第50頁(yè)）的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而是要注重必修選修知識(shí)的銜接。例如：教學(xué)預(yù)設(shè)中回顧電勢(shì)能的定義便是為了將必修知識(shí)與選修知識(shí)進(jìn)行銜接，立足于必修知識(shí)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)。

3.3 立足學(xué)生發(fā)展規(guī)律，明確選修課程開發(fā)目標(biāo)

在浙江省新高考改革背景下，高校自主招生、“三位一體”招生等為學(xué)生步入高等院校深造拓寬了路徑，這其中學(xué)生綜合素質(zhì)起著重要作用。一方面，學(xué)生的綜合素質(zhì)的提供亟需選修課程作為支撐，另一方面，對(duì)“課程”“課程開發(fā)”內(nèi)涵理解的不到位往往使教師將選修課程開發(fā)等同于教師自編教材與輔導(dǎo)材料[8]。這一矛盾的解決需要教師深入研究學(xué)生的發(fā)展規(guī)律，在明確選修課程開發(fā)目標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)拓展類選修課程的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 陳 潔）