鄒祥云

高中物理教學(xué)中，電場(chǎng)這一部分概念抽象，物理量多，公式多，學(xué)生容易混淆概念，亂套公式，不僅是學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，也是教師的教學(xué)難點(diǎn).為了能夠更有效地突破這個(gè)難點(diǎn)，下面通過(guò)分析電場(chǎng)教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)象和問(wèn)題，介紹基于建構(gòu)主義教學(xué)理念下采用拋錨式教學(xué)模式突破“電場(chǎng)強(qiáng)度”和“電勢(shì)”這兩部分的教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程，并指出這種處理方法的優(yōu)勢(shì).

一、學(xué)生關(guān)于“電場(chǎng)”和“電勢(shì)”的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

場(chǎng)是電磁學(xué)的核心概念之一.電場(chǎng)是一種物質(zhì)，電場(chǎng)強(qiáng)度也常常簡(jiǎn)稱(chēng)為電場(chǎng)或場(chǎng)強(qiáng)，而電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)則是電磁學(xué)中重要的基礎(chǔ)概念，是高中物理的教學(xué)重點(diǎn)，又是教學(xué)難點(diǎn).由于學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，普遍覺(jué)得這些概念比較抽象，并存在許多錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，給物理教學(xué)帶來(lái)了很大困難.因此，尋求和探索有效的教學(xué)策略以改進(jìn)電場(chǎng)概念的教學(xué)顯得非常重要.學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的困難主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面.

1.學(xué)生在學(xué)習(xí)電場(chǎng)時(shí)因?yàn)椴](méi)有深入理解這些物理量的本質(zhì)，導(dǎo)致很多概念只是被動(dòng)接受，例如，學(xué)生很容易進(jìn)入一個(gè)常見(jiàn)的概念混淆誤區(qū)：在利用比值定義式計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)發(fā)現(xiàn)明明與電場(chǎng)力有關(guān)，但是卻在概念選擇題時(shí)被動(dòng)記住電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力無(wú)關(guān)；電勢(shì)和電勢(shì)能都是關(guān)于電荷在電場(chǎng)中的能量的物理量，而電勢(shì)卻和電荷的能量無(wú)關(guān)，學(xué)生往往只能靠刷題被動(dòng)接受這一概念.

2.電場(chǎng)這一部分的物理量和物理概念很多，學(xué)生對(duì)各個(gè)物理量的聯(lián)系和區(qū)別非常模糊，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是分別在兩節(jié)中分開(kāi)學(xué)習(xí)的，因此學(xué)生往往很容易把這兩部分概念獨(dú)立開(kāi)來(lái)，以至于諸如“沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低”、“看電勢(shì)能變化看電場(chǎng)力做功，看電勢(shì)高低則看電場(chǎng)線的箭頭方向”等這一類(lèi)結(jié)論學(xué)生始終都是生硬地記憶，一旦在實(shí)際問(wèn)題運(yùn)用起來(lái)的時(shí)候就開(kāi)始模糊不清了.

在日常教學(xué)中，處理這部分內(nèi)容也成為了一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，最常見(jiàn)的處理方法有兩種：一種是在提出電場(chǎng)物質(zhì)性及其定義式時(shí)盡量簡(jiǎn)化問(wèn)題，依照教材來(lái)解讀，課堂教學(xué)重點(diǎn)在公式的運(yùn)用，在學(xué)生不斷的強(qiáng)化練習(xí)和后續(xù)的磁場(chǎng)學(xué)習(xí)過(guò)程中強(qiáng)化這些概念的理解；另一種則是采用類(lèi)比法幫助學(xué)生理解抽象的概念.

二、教學(xué)處理方法

1.設(shè)定真實(shí)性任務(wù)——“假如你是法拉第，你如何向世人介紹電場(chǎng)”.

電場(chǎng)的物質(zhì)性是個(gè)難點(diǎn)，它是看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì)，因?yàn)閳?chǎng)源電荷的存在對(duì)其中的電荷有力的作用，為了能夠讓學(xué)生更理解電場(chǎng)強(qiáng)度這一物理量的本質(zhì)，在課堂上采用的教學(xué)方法是借助“重現(xiàn)科學(xué)家的研究過(guò)程”來(lái)建構(gòu)物理量.教學(xué)片斷如下：

教師問(wèn)：“對(duì)于這樣一種看不見(jiàn)摸不著又客觀存在的物質(zhì)，如果同學(xué)們是法拉第，該如何向世人證明有這樣一種物質(zhì)的存在？”

課堂氣氛很快就激活了，學(xué)生開(kāi)始參與思考討論，但并沒(méi)能夠很快得出結(jié)論，此時(shí)教師可以通過(guò)打比方等方式啟發(fā)學(xué)生思考，其實(shí)這一部分讓學(xué)生想到要引入一個(gè)試探電荷并不難，但通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程讓學(xué)生知道有一個(gè)物理量就像一個(gè)工具一樣來(lái)表征或者說(shuō)描述抽象的電場(chǎng)卻很重要.當(dāng)學(xué)生找到了試探電荷可以用來(lái)向世人證明的時(shí)候，此時(shí)馬上進(jìn)入第二個(gè)問(wèn)題.

教師繼續(xù)問(wèn)：“既然找到了試探電荷，那如何利用試探電荷進(jìn)行表征？”

此時(shí)大多數(shù)學(xué)生會(huì)很快地回答說(shuō)試探電荷所受到的靜電力，在這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行討論.

教師補(bǔ)充問(wèn)題：“既然試探電荷是科學(xué)家引進(jìn)的工具，顯然它只是一個(gè)工具，能不能影響原本的電場(chǎng)，能不能砸場(chǎng)呢？”

這一問(wèn)題拋出，課堂氣氛進(jìn)入到了高潮，學(xué)生在回味“砸場(chǎng)”這個(gè)詞的同時(shí)也議論紛紛，通過(guò)學(xué)生討論，教師補(bǔ)充得出了規(guī)范了試探電荷條件，基于前面討論，問(wèn)題就更加明確了，通過(guò)引入一個(gè)電量小尺寸小的試探電荷后，在電場(chǎng)中受到的庫(kù)侖力來(lái)表征場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的無(wú)形的場(chǎng).

教師進(jìn)一步追問(wèn)： “科學(xué)家的工作完成了沒(méi)？試探電荷的電場(chǎng)力是否就足以向世人證明無(wú)形的電場(chǎng)呢？”

這部分內(nèi)容用了一個(gè)課時(shí)，雖然只是得出了電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量的比值定義式，但從源頭開(kāi)始，抓住了科學(xué)研究的主線，讓學(xué)生主動(dòng)地建構(gòu)一個(gè)物理量，不僅為下一節(jié)課電場(chǎng)強(qiáng)度的物理意義的講解和公式運(yùn)用做好了鋪墊，也培養(yǎng)了學(xué)生的探究型思維能力.

2.另一個(gè)表征電場(chǎng)的物理量——電勢(shì).

在學(xué)習(xí)完電場(chǎng)后，馬上就緊接著是電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能的學(xué)習(xí)，在進(jìn)入這一部分學(xué)習(xí)的時(shí)候，我先進(jìn)行了一個(gè)總結(jié).教學(xué)片斷如下：

教師問(wèn)：高中物理必修一和必修二已經(jīng)花了很長(zhǎng)時(shí)間的研究物體的運(yùn)動(dòng)，分析其受力和能量變化，那么請(qǐng)問(wèn)到目前為止，面對(duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（舉例求一個(gè)物體勻加速直線運(yùn)動(dòng)一段位移后的末速度），我們有幾種方法解答？

學(xué)生回答：牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或者動(dòng)能定理.

教師補(bǔ)充：到目前為止（此時(shí)學(xué)生并沒(méi)有接觸動(dòng)量的概念），任何一個(gè)力學(xué)問(wèn)題我們都有兩種方法去解決，即牛頓第二定律和功能關(guān)系，這其實(shí)也是運(yùn)動(dòng)物體的兩個(gè)基本屬性（力學(xué)屬性和能量屬性）.

教師問(wèn)：前面我們所講的電場(chǎng)強(qiáng)度其實(shí)表征的是電場(chǎng)的力學(xué)屬性，那這節(jié)課我們能否換另一個(gè)思路研究電場(chǎng)，尋求表征它的能量屬性的物理量呢？

教師補(bǔ)充，在引入電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量時(shí)，采用的方法是先引入了試探電荷，分析其受力，同樣地，在尋找表征能量屬性的物理量時(shí)，也可以借鑒類(lèi)似的方法，引入試探電荷，分析其能量變化與做功的關(guān)系（對(duì)于基礎(chǔ)比較好的班級(jí)我采用的是學(xué)生自主探究，尋找這個(gè)物理量，而對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的班級(jí)則還是由教師帶領(lǐng)學(xué)生一起尋找，不管怎樣，這一環(huán)節(jié)的目的是為了讓學(xué)生掌握這種概念建構(gòu)的研究方法）.建構(gòu)過(guò)程如下：

通過(guò)逐個(gè)解決上述問(wèn)題，師生一起總結(jié)發(fā)現(xiàn)：在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)，比值Epq不同；在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，比值Epq是恒定的，與q無(wú)關(guān)，因此就認(rèn)為在場(chǎng)源電荷一定的情況下，Epq能反映單位電荷受到的電勢(shì)能的性質(zhì)，并對(duì)這個(gè)物理量命名為電勢(shì)，字母為.

這部分內(nèi)容是在運(yùn)用類(lèi)比法對(duì)比重力場(chǎng)中重力做功和電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功后，得出電場(chǎng)力做功也和路徑無(wú)關(guān)這一特點(diǎn)，并提出了電勢(shì)能這個(gè)物理量之后講的，使學(xué)生從能量的角度去理解電勢(shì)這一概念，這樣更能既能深刻抓住電勢(shì)的物理本質(zhì)，也能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電場(chǎng)物質(zhì)屬性的理解.

三、教學(xué)后的思考

電場(chǎng)這部分內(nèi)容處在高中物理人教版選修3-1的第一章，從編排順序上是高中物理電學(xué)部分的開(kāi)端，教師在備課的過(guò)程中要深入思考教材的編排意圖，電場(chǎng)作為一種很抽象卻又客觀存在的物質(zhì)，具有力學(xué)屬性和能量屬性，這一章所有的物理概念都是圍繞著這電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)這兩個(gè)物理量的建構(gòu)展開(kāi)的，而建構(gòu)過(guò)程和研究手段恰好在剛剛結(jié)束的高中物理必修一和必修二中已經(jīng)學(xué)習(xí)，要突破“電場(chǎng)”和“電勢(shì)”這兩個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生必須掌握物理知識(shí)背后的物理研究方法和物理思想，這也是符合新課標(biāo)物理課堂所提出的要求，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中“生長(zhǎng)”出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn).因此，教師不僅是知識(shí)的呈現(xiàn)者，更應(yīng)該重視學(xué)生自己對(duì)各種問(wèn)題的理解，洞察他們這些想法的由來(lái)，并以此為依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生豐富或調(diào)整自己的理解.