吳朝霞

前概念給物理概念教學帶來一定的影響，中學物理前概念的研究己經(jīng)成為國內(nèi)外物理教育研究的重要課題。電磁場概念的抽象性、和其它物理內(nèi)容的兼容性使得它既是教學的重點又是教學的難點。本文就《電場強度》中部分概念的教學進行了一次前概念轉(zhuǎn)化的教學研究嘗試。

1 前概念對物理教學帶來的阻力

學生在接受正確的物理概念以前的相當長的時間里，頭腦里并非一片空白，而是己經(jīng)積累了形形色色的生活經(jīng)驗、常識和直覺知識。它們的本源不是用確切定義的物理術語和概念，而是以強烈的情感色彩去構(gòu)造世界的圖象，對知識形成了模糊的物理圖象，即前概念。這種學生已有的一些錯誤的、不妥的、不完整的物理前概念對建立、接收、理解和運用物理科學概念的影響，就是物理概念難教難學的重要原因之一。

目前我國物理教育研究者們對于中學生的物理前概念也展開了充分的研究。己有的研究主要集中在對力學方面的概念理解。而電磁場概念的抽象性、和其它物理內(nèi)容的兼容性使得它既是教學的重點又是教學的難點。學習電磁場是學生感到最頭疼的一個過程，也是分化最嚴重的內(nèi)容之一。

2 多種方法運用，突破教學障礙

2.1 通過類比，讓學生進行自我推理和思維探究

【問題研究】探究電荷與電荷之間是否存在物質(zhì)？

【學情分析】初中學習磁場在先，高中學習電場在后，如果對磁場的定性理解清楚了，研究磁場的方法掌握了——這是學習和研究電場的重要工具，如果對磁場產(chǎn)生錯誤想法，就會對研究電場形成“絆腳石”。 “同名磁極互相推斥，異名磁極互相吸引?！边@一說法不利于學生用“磁場”的觀點分析通電螺線管內(nèi)小磁針的轉(zhuǎn)向問題。同理，“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引?！边@一說法也不利于學生用“電場”的觀點分析靜電感應問題。

【探究設計】

問題：任何力的作用都離不開物質(zhì)，腳踢球，什么物體作用在球上？

分析：腳直接作用在球上。

問題：狗拉雪橇，狗對雪橇的拉力通過什么物體作用？

分析：繩子。

問題：地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過什么物質(zhì)作用的？

分析：重力場（物質(zhì)）。

問題：地球與月亮間的萬有引力是通過什么物質(zhì)作用的？

分析：引力場（物質(zhì)）。

問題：磁體與磁體之間的磁力是通過什么物質(zhì)作用的？

分析：磁場（物質(zhì)）。

問題：兩電荷間相互作用時不直接接觸，它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的，這是什么物質(zhì)？

分析：電場（物質(zhì)）。

2.2 創(chuàng)設有關問題的情境，重視知識結(jié)構(gòu)的更新，讓學生在知識內(nèi)化過程中發(fā)揮自主作用。

【問題研究】電場看不見摸不著，如何研究、認識看不見摸不著的物質(zhì)？

【學情分析】 教材在后面引入電場強度時只講電場強度是檢驗電荷在電場中某點受到的電場力與電量的比值，是一個常量，這個常量與檢驗電荷無關，只與電場本身的屬性有關，所以定義這個比值叫做該點的電場強度，而不講為什么要用電場力與電量進行比較的原因。這種情況就使得學生在學習中對于電場強度概念的定義始終處于一種“知其然而不知其所以然”的境地，從而在一定程度上影響了學習的效果。

【探究設計】

由上可知，無論物質(zhì)處于什么形態(tài)，人們都可以通過一定的手段去感知它的存在，只是感知方式不同而已。

具體探究磁場的作用：

電場也如此！

根據(jù)電場對放入其中的電荷有力的作用來研究、認識電場。

問題：電場有什么性質(zhì)呢？

實驗：在桌面上放一個有絕緣支座的帶電體A ，在A 附近分別懸掛一個不帶電的球和一個帶電的球，觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象：不帶電的球沒有發(fā)生偏離，帶電的小球偏離了豎直位置;說明電場的性質(zhì)是對放入電場中的電荷有力的作用。

分析：電荷A 對電荷B 的作用，實際上是A 產(chǎn)生的電場1 對電荷B 的作用;反過來，B 對A 實際上是B 產(chǎn)生的電場2 對電荷A 的作用。

【教材改進】對教材第12頁圖1.3-2進行改進，有利于學生理解電場的疊加性。

如右圖所示，模擬點電荷周圍電場的情況。越遠離場源電荷，顏色由濃變淡，表示場強由強變?nèi)?，并且電場存在于場源電荷周圍整個空間。避免學生后續(xù)學習電場線時誤認為線條之間無電場。

2.3 應用思維實驗法，通過分析比較，進行抽象概括。

【問題研究】怎樣描述電場的強弱？

【學情分析】從庫侖定律所表征的電場力到電場強度是電場的力的本質(zhì)屬性，該屬性由形成電場的電荷、分布情況及空間位置所決定，與電場中有無檢驗電荷無關。這一思維的跨越構(gòu)成教與學的矛盾，即教學難點。而這一難點的突破，必須通過分析、比較、歸納、抽象的邏輯方法，也即通過科學思維來駕馭認識過程，教學中要留給學生思考、想象和領悟的時間。

【探究設計】

（1）將同一試探電荷分別放在A 、B 兩點，如圖5所示，發(fā)現(xiàn)什么特點、規(guī)律？分析下表。

可知： A 點距Q較近，試探電荷所受電場力較大， A 點的電場應較強; B 點距Q較遠，試探電荷所受電場力較小， B點的電場應較弱。

問題：這里，場源電荷產(chǎn)生的電場的強弱與試探電荷所受電場力的大小相對應，能不能用試探電荷所受的電場力的大小來描述電場的強弱呢？

（2）在同一點A 放入不同電量的試探電荷，發(fā)現(xiàn)什么特點、規(guī)律？分析下表。

分析：上表表明不同的電荷在電場的同一點所受的電場力不同，但電場中同一點電場的強弱是唯一的，故試探電荷所受的電場力不能用來描述電場的強弱。但是容易發(fā)現(xiàn)，比值與試探電荷無關，只與場源電荷Q和場中某一點的位置r 有關，當Q、r 一定的時候，F(xiàn)/q的比值是一個恒量。

（3）在另一點B 放入不同電量的試探電荷，發(fā)現(xiàn)什么特點規(guī)律？分析下表

分析：對比（2）、（3），場中不同點，當r 不同的時候，F(xiàn)/q不同，離場源電荷越近r 越小，比值越大，電場越強，反之，r 越大，比值越小，電場越弱?？梢?，F(xiàn)/q比值的大小與電場的強弱一一對應，而且只與場源電荷Q和場中點的位置r 有關，與引入的試探電荷無關，它反映電場力的性質(zhì)，因此，此F/q比值可以用來描述電場的強弱。

3 結(jié)語

對于本節(jié)教學內(nèi)容的組織，教師的主導作用在于啟發(fā)運用舊有知識和邏輯方法來探索、認識未知世界，既激發(fā)學生的求知欲，又分散了教學難點。

教學過程是在求異比較中展開，在求同比較中歸納，引導學生環(huán)環(huán)緊扣，逐步抽象，既遵循循序漸進的認識規(guī)律，又激發(fā)學生思維的跳躍，同時受到科學思維方法的訓練。概念教學要緊扣形成概念的科學抽象的教學環(huán)節(jié)，引導學生實現(xiàn)認識過程的飛躍。通過對建立場強的思維過程引導（重過程）：創(chuàng)設情境（感知材料、形成表象）→思維加工（分析比較、抽象概括）→鞏固深化（變式遷移、完善結(jié)構(gòu)） ，使學生對電場的概念有正確而全面的認識。

（作者單位：南京市寧海中學）