(江蘇省江陰市青陽(yáng)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214401)

方法教育是物理教學(xué)的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在常規(guī)教學(xué)中，物理方法教育經(jīng)常采用隱性滲透的策略，這不利于學(xué)生透徹理解、遷移運(yùn)用方法。單元復(fù)習(xí)對(duì)學(xué)生理解、鞏固、升華知識(shí)有重要作用，復(fù)習(xí)教學(xué)通常采用梳理知識(shí)、例題講解的方式進(jìn)行。這樣的單元復(fù)習(xí)比較重視知識(shí)，沒(méi)有把方法教育顯性化，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不能系統(tǒng)、深刻地理解方法。在單元復(fù)習(xí)過(guò)程中，可以將方法教育凸顯出來(lái)，以方法為主線(xiàn)梳理本章核心知識(shí)，通過(guò)類(lèi)比構(gòu)建、完善知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，突破教學(xué)難點(diǎn)；以方法為核心配置例題、習(xí)題，總結(jié)、提煉方法，升華認(rèn)知，使學(xué)生能夠深刻理解方法、領(lǐng)悟方法的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)與方法領(lǐng)悟的雙贏，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

1 物理方法教育的重要性

1．1 領(lǐng)悟方法，掌握知識(shí)內(nèi)涵

學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的掌握情況決定了其學(xué)習(xí)的實(shí)效，只有悟透了方法，學(xué)生才算是學(xué)懂了知識(shí)，掌握了知識(shí)內(nèi)涵。科學(xué)方法承載于物理知識(shí)之中，物理教師除了要給學(xué)生講透知識(shí)，更要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境、搭建平臺(tái)，讓他們悟透方法。在教學(xué)中以學(xué)生為本，設(shè)計(jì)真實(shí)的教學(xué)情境，讓學(xué)生經(jīng)歷完整的知識(shí)構(gòu)建過(guò)程，給學(xué)生充分的時(shí)間體驗(yàn)、思考，對(duì)學(xué)生進(jìn)行方法教育，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解會(huì)更透徹。

1．2 掌握方法，實(shí)現(xiàn)遷移運(yùn)用

學(xué)習(xí)的目的是要能夠解決問(wèn)題，能將學(xué)會(huì)的知識(shí)、方法遷移到新情境、新問(wèn)題中。遷移能力體現(xiàn)了學(xué)生物理學(xué)習(xí)的實(shí)效，能夠靈活運(yùn)用知識(shí)的學(xué)生往往能夠獲得更積極的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)生處理問(wèn)題時(shí)，面臨的問(wèn)題千變?nèi)f化，但是萬(wàn)變不離其宗，即無(wú)論情境和設(shè)問(wèn)如何變化，只要學(xué)生掌握方法就能夠靈活地遷移運(yùn)用。

1．3 掌握方法，學(xué)習(xí)更有動(dòng)力

掌握科學(xué)方法的學(xué)生，學(xué)習(xí)新知識(shí)更輕松，分析、解決問(wèn)題更順利，且學(xué)生更傾向于將自己能夠?qū)W會(huì)物理、解決物理問(wèn)題歸因?yàn)樽陨硪蛩兀@有利于學(xué)生樹(shù)立較強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)自我效能感，學(xué)生在后續(xù)的物理學(xué)習(xí)中會(huì)更有動(dòng)力和激情，形成物理學(xué)習(xí)的良性循環(huán)。

1．4 掌握方法，達(dá)成創(chuàng)新創(chuàng)造

創(chuàng)新是一個(gè)人的重要思維品質(zhì)，也是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要要素，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維是物理課程的重要使命。為了在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，需要給學(xué)生設(shè)置具體的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。這一教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，不僅有賴(lài)于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，更需要學(xué)生熟練掌握方法，方法是分析、解決問(wèn)題的根本，是指引學(xué)生創(chuàng)造性解決問(wèn)題的燈塔。

2 整合單元復(fù)習(xí)與方法教育的策略

2．1 以方法為主線(xiàn)梳理核心概念

概念是學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用物理知識(shí)的基礎(chǔ)，只有透徹理解概念，并領(lǐng)悟概念建構(gòu)中蘊(yùn)含的方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)才能順利進(jìn)行，也才算是有效學(xué)習(xí)。在單元復(fù)習(xí)教學(xué)中，可以將方法作為主線(xiàn)，梳理本章的核心概念，在加強(qiáng)概念教學(xué)的同時(shí)顯化方法教育，在“電場(chǎng)”一章中可以將比值法、理想模型法、控制變量法等作為主線(xiàn)梳理概念。

(1) 比值法

比值法是描述物質(zhì)的屬性或特征、物體的運(yùn)動(dòng)特征、定義新的物理量的重要方法。在“電場(chǎng)”一章為了描述電場(chǎng)的特性，運(yùn)用比值法定義了多個(gè)新物理量，以比值法為線(xiàn)索串聯(lián)這些物理量，梳理電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)、電容等核心概念的定義、定義式、物理意義，在復(fù)習(xí)知識(shí)的同時(shí)讓學(xué)生領(lǐng)悟比值法的內(nèi)涵。例如，為何要用比值法定義物理量？物質(zhì)與外界相互作用時(shí)會(huì)顯現(xiàn)其屬性，利用與物質(zhì)某種特征相關(guān)的多個(gè)可觀(guān)測(cè)物理量之間的比值，就可以定義描述外界因素之間的特定關(guān)系的新物理量。應(yīng)用比值法定義物理量需要什么條件？首先在客觀(guān)上需要表征物質(zhì)的某種屬性，其次間接反映物質(zhì)特征的物理量要可測(cè)，最后兩個(gè)物理量的比值為一個(gè)定值。

(2) 理想模型法

理想模型法是建立模型來(lái)揭示原型的形態(tài)、特征、本質(zhì)的科學(xué)研究方法。在“電場(chǎng)”一章的復(fù)習(xí)中，通過(guò)理想模型法可以梳理點(diǎn)電荷、試探電荷這兩個(gè)重要模型。通過(guò)復(fù)習(xí)學(xué)生不僅要掌握實(shí)際帶電體能夠被抽象成點(diǎn)電荷、試探電荷的條件，它們分別是“到其他帶電體距離遠(yuǎn)大于自身尺寸”和“線(xiàn)度小、所帶電荷量小”，更需要學(xué)生清楚理想模型法是物理研究中經(jīng)常采用的一種把實(shí)際問(wèn)題理想化、把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的科學(xué)研究方法，其核心是：突出事物的主要因素，忽略次要因素。

(3) 控制變量法

控制變量法是為了弄清楚引起事物變化的因素及規(guī)律，把其中的一個(gè)或多個(gè)因素加以人為控制、保持不變，再去研究其他變量之間的關(guān)系，分別研究之后再綜合得出結(jié)論的科學(xué)研究方法。在實(shí)驗(yàn)探究、分析問(wèn)題中都會(huì)采用控制變量法，在“電場(chǎng)”一章的單元復(fù)習(xí)中，通過(guò)控制變量法可以串聯(lián)探究庫(kù)侖定律和平行板電容器的電容兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，通過(guò)復(fù)習(xí)學(xué)生不僅能夠清楚這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作步驟，而且能夠更深入理解控制變量法。

(4) 利用類(lèi)比法突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)

遷移能力的培養(yǎng)是物理教學(xué)的重要課題，其本質(zhì)是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的貫通和理解。學(xué)會(huì)遷移，學(xué)生找到新舊知識(shí)、新舊問(wèn)題之間的聯(lián)系，就可以將新知識(shí)的學(xué)習(xí)、新問(wèn)題的解決納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，就可以轉(zhuǎn)“新”為“舊”、化陌生為熟悉，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移運(yùn)用。培養(yǎng)遷移能力不僅能促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，還能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。物理教學(xué)不僅要教會(huì)學(xué)生知識(shí)，更要教會(huì)學(xué)生知識(shí)遷移的方法。在培養(yǎng)學(xué)生遷移能力時(shí)，需要采用多種途徑，其中類(lèi)比是一個(gè)重要的方法。

類(lèi)比需要找到新舊知識(shí)、新舊問(wèn)題之間的相似或相同特征，進(jìn)而推出其他方面也可能相似或相同。“電場(chǎng)”一章的單元復(fù)習(xí)可以從如下4個(gè)方面進(jìn)行類(lèi)比遷移，構(gòu)建新知識(shí)，化解學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

① 類(lèi)比萬(wàn)有引力定律，認(rèn)識(shí)庫(kù)侖定律。兩個(gè)定律的內(nèi)容、公式、條件、測(cè)定常量的實(shí)驗(yàn)等高度相似，類(lèi)比遷移對(duì)學(xué)生理解兩個(gè)定律都有好處，可以提升學(xué)習(xí)效率。

② 類(lèi)比重力做功，理解電場(chǎng)力做功的特性。電場(chǎng)力做功與重力做功都與路徑無(wú)關(guān)，只與初、末位置有關(guān)；電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系和重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系相同，重力(或電場(chǎng)力)做了多少功就有多少重力勢(shì)能(或電勢(shì)能)變化，重力(或電場(chǎng)力)做正功，重力勢(shì)能(或電勢(shì)能)減少；重力(或電場(chǎng)力)做負(fù)功，重力勢(shì)能(或電勢(shì)能)增加。

③ 電場(chǎng)的疊加和力的合成都遵循平行四邊形定則，在電場(chǎng)的學(xué)習(xí)中需要遷移力的合成與分解的規(guī)則。

④ 類(lèi)比平拋運(yùn)動(dòng)，理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)類(lèi)似于拋體運(yùn)動(dòng)，可將其分解為沿電場(chǎng)方向的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和垂直電場(chǎng)方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

2．2 以方法為核心配置例題、習(xí)題

為了鞏固、提高、升華學(xué)生對(duì)知識(shí)和方法的理解，可采用以方法為核心配置例題、習(xí)題的策略，在問(wèn)題解決中強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和方法的運(yùn)用。在“電場(chǎng)”單元復(fù)習(xí)中，以分析問(wèn)題的兩種基本方法(力與運(yùn)動(dòng)、功能關(guān)系)為核心設(shè)置問(wèn)題，鞏固本章的重要知識(shí)：庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線(xiàn)、電勢(shì)差、電勢(shì)、等勢(shì)面、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系、帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)、電容、平行板電容器動(dòng)態(tài)分析等，并在此過(guò)程中凸顯類(lèi)比法、比值法、理想模型法、控制變量法、圖像法等科學(xué)方法。

圖1

例1：一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。取該直線(xiàn)為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖1所示，下列圖像中合理的是( )。

A. 電場(chǎng)強(qiáng)度與位移關(guān)系

B. 粒子動(dòng)能與位移關(guān)系

C. 粒子速度與位移關(guān)系

D. 粒子加速度與位移關(guān)系

本題涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系，勢(shì)能隨位移變化的關(guān)系圖線(xiàn)表明：電場(chǎng)力做正功，根據(jù)能量守恒定律，隨著位移的增加，帶電粒子動(dòng)能的增加越來(lái)越慢，電場(chǎng)力做功越來(lái)越慢，電場(chǎng)力越來(lái)越小，選項(xiàng)D正確。

例2：某一平行板電容器兩端電壓是U，間距為d，設(shè)其間為勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖2所示，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的小球，以速度v0射入電場(chǎng)，v0的方向與水平方向成45°角斜向上，要使小球做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則：

(1) 小球帶何種電荷？電荷量是多少？

(2) 在入射方向上的最大位移是多少？

本題需要以物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件為突破口，這一條件的本質(zhì)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，先進(jìn)行受力分析(圖3)，依據(jù)幾何關(guān)系可得電場(chǎng)力與重力的關(guān)系，則電荷量可求得。然后，根據(jù)牛頓第二定律及勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的公式即可求得最大位移。

例3：如圖4所示，一帶負(fù)電小球質(zhì)量m=1kg，用長(zhǎng)度L=1m絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，靜止時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向的夾角θ=37°。

圖4

(1) 求小球所受的電場(chǎng)力的大小F；

2．3 總結(jié)提煉方法，升華認(rèn)知

問(wèn)題解決后將方法總結(jié)、提煉出來(lái)，進(jìn)行顯化，讓學(xué)生對(duì)方法有眼前一亮的頓悟，學(xué)生對(duì)分析問(wèn)題的方法會(huì)有更深刻的理解，具體可以從微觀(guān)和宏觀(guān)兩個(gè)層面進(jìn)行總結(jié)、提煉。

(1)在微觀(guān)層面是總結(jié)具體分析、解決某一類(lèi)問(wèn)題的方法。比如，求解帶電小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度，可以從兩方面入手：第一，根據(jù)牛頓第二定律，沿半徑方向的合力提供向心力，前提是已知小球受力；第二，根據(jù)功能關(guān)系，利用動(dòng)能定理列出方程，前提是知道各力所做的功。具體采用哪種方法，需根據(jù)題目條件而定。

(2)在宏觀(guān)層面可以在解決上述問(wèn)題后從三個(gè)方面總結(jié)提煉：其一，將問(wèn)題分為兩類(lèi)，第一類(lèi)是平衡問(wèn)題，解決的依據(jù)是受力平衡，合力為零，可以采用正交分解或合成法；第二類(lèi)是非平衡問(wèn)題，解決的依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、功能關(guān)系。其二，總結(jié)、凸顯分析問(wèn)題的兩條主線(xiàn)，即力與運(yùn)動(dòng)和功能關(guān)系，當(dāng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程比較復(fù)雜、物體做非勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，宜采用功能關(guān)系解決問(wèn)題。其三，通過(guò)例題、習(xí)題的解析，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到：在分析電學(xué)問(wèn)題時(shí)，依舊會(huì)用到力學(xué)規(guī)律，看透本質(zhì)才能解決問(wèn)題。