高中物理中電場、電場強度教學(xué)的研究初探

沈鵬

場是電磁學(xué)的核心概念之一。而電場、電場強度和電勢則是電磁學(xué)中重要的基礎(chǔ)概念，是高中物理的教學(xué)重點，又是教學(xué)難點。由于學(xué)生缺乏感性認識，普遍覺得這些概念比較抽象，并存在許多錯誤認識，給物理教學(xué)帶來了很大困難。因此，尋求和探索有效的教學(xué)策略以改進電場概念的教學(xué)顯得非常重要。

一、學(xué)生理解電場的特點

1.自發(fā)性

學(xué)生在學(xué)習(xí)電場時主要是站在自己的立場上，憑借自己的感性經(jīng)驗和認識來自發(fā)建構(gòu)這樣的概念。事實上，學(xué)生在任何的學(xué)習(xí)實踐（含學(xué)校學(xué)習(xí)）中，其接受方式也主要是一個主動、自發(fā)的建構(gòu)過程。這一自發(fā)的建構(gòu)過程中，便自然會導(dǎo)致學(xué)生接受概念學(xué)習(xí)時，習(xí)得的內(nèi)容有的是對的、有的是錯的，從而導(dǎo)致學(xué)生形成相關(guān)的錯誤想法。

2.頑固性

許多錯誤概念并未隨學(xué)生學(xué)習(xí)電場后而自行消除，也不隨提高了教學(xué)要求的后繼內(nèi)容（磁場）的學(xué)習(xí)而消失，它仍不同程度地存在于學(xué)生群體中。如高三學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了電磁學(xué)，但在對電場的理解上仍存在較多錯誤想法，而且比例不低。學(xué)生可能背熟了很多定義、定律和物理公式，但同時在其大腦的深處還保留著錯誤的想法，當(dāng)遇到實際的問題時，他們往往還是用自己的一套想法來解釋或解決這些問題，這說明他們并沒有將所學(xué)的物理知識納入到自己的概念體系當(dāng)中。

3.模糊性

主要包括以下兩個方面：一是電場相關(guān)概念理解，學(xué)生在涉及場物質(zhì)、電場線與電場之間的關(guān)系、電勢與場強之間的關(guān)系等幾個方面均不同程度地存在錯誤想法；二是探測看不見摸不著物質(zhì)的方法，學(xué)生不能確定研究電場的方法。

二、目前高中物理電場教學(xué)中存在的問題

電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)，它看不見摸不著，缺乏直觀性。場是電磁學(xué)的核心概念，電場強度、電勢是電磁學(xué)中極其重要的基礎(chǔ)概念，是高中物理電場一章的重點，又是難點，但是由于學(xué)生缺乏感性認識，普遍覺得這些概念比較抽象。虛幻飄緲，難學(xué)難記。相當(dāng)一部分學(xué)生沒有真正理解概念的要領(lǐng)和規(guī)律的物理意義和實質(zhì)，只是從抽象的定義出發(fā)，背條文、背“黑體字”，印象不深、理解不透、記不住、記不牢，相近的概念常發(fā)生混淆。有些學(xué)生只會生搬硬套公式，以至錯了不知怎么錯；對了也不知怎么對的，不知其然，更不知其所以然。

教師在電場教學(xué)中經(jīng)常會遇到如下兩種情況：一種情況是學(xué)生對所學(xué)的內(nèi)容較陌生，而新知識（電場、場強、電勢等）本身比較抽象，學(xué)生原有認知結(jié)構(gòu)中缺乏感性認識；另一種情況是學(xué)生對新知識不完全陌生，但不能明晰新舊知識之間的差異性，即學(xué)生原有認知結(jié)構(gòu)中雖有適當(dāng)?shù)母拍睿环€(wěn)定、不清晰，難以成為新知識的固著點。

學(xué)生感到難學(xué)，教師感到難教。究其原因是學(xué)生初次接觸到電場的概念，運用這些知識判斷電場力、場強的大小和方向、判斷電勢高低、判斷電勢能的大小有一定困難。

三、提高高中物理電場、電場強度教學(xué)的有效對策

1.采用多種教學(xué)策略和方法促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)

在教學(xué)中，從注重學(xué)生解題轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W(xué)生對電磁學(xué)的認識和對電場概念的功能性理解，重視培養(yǎng)學(xué)生理解和應(yīng)用電場概念的認知技能，在教學(xué)中采用師生交互促進學(xué)生主動參與的教學(xué)方法。首先，力學(xué)教學(xué)時，一般不提“場”的概念，如今提出重力場，有助于初學(xué)者接受“場”的概念。其次，利用初學(xué)“電場”者對力學(xué)知識的理解基礎(chǔ)，探究電場中各抽象概念及相互關(guān)系。最后，使初學(xué)者意識到“電場”教學(xué)中引入的“場”是一個普遍的概念，有更廣、更深的應(yīng)用。

2.采用模擬圖、關(guān)系圖等手段，彌補文字表達的不足

在一些學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)中，空間觀念薄弱、空間想象力差，或者還沒有電場的概念，或者還不具備看不見摸不著物質(zhì)的觀念和概念。他們當(dāng)中有的人還沒有二維空間和三維空間的觀念，只有一維空間的觀念。也有一些學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)中，盡管具備了二維或三維空間觀念，只是由于知識不足，或者缺乏抽象思維，以致無法理解電場。

對教材的插圖進行改進，有利于學(xué)生理解電場的疊加性、兩個電荷之間通過電場傳遞相互作用。教學(xué)中增補點電荷周圍電場的模擬圖，既直觀形象地建立場的圖景，又避免學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)電場線時誤認為線條之間無電場。通過物質(zhì)存在形式的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖讓學(xué)生形成知識組塊，可以彌補文字表達的不足。將最能與新知識建立聯(lián)系的觀念，以學(xué)生易于接受的方式“移植”進學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)中，確保學(xué)生建立新舊知識的實質(zhì)性聯(lián)系，有助于學(xué)生對新知識的理解，實現(xiàn)重點和難點的突破，并逐漸建構(gòu)可兼容更多新知識的開放的知識框架。

3.發(fā)揮積極意義的思維定勢，克服消極意義的思維定勢，形成正確的科學(xué)觀

高中生對電場的認知順序是：第一，認知磁場；第二，認知看不見摸不著的物質(zhì)可以根據(jù)其表現(xiàn)出來的性質(zhì)進行研究、認識；第三，通過計算試探電荷受力了解電場強度；第四，可以人為引入電場線形象地描述電場；第五，可以從能量角度研究電場。

影響高中生電場概念發(fā)展的因素有：第一，知識和經(jīng)驗。絕大多數(shù)學(xué)生對磁場物質(zhì)不能理解，這是由于他們沒有從物質(zhì)觀這個角度認識磁場，因此要他們解答此類問題是力不從心、難以勝任的。第二，對微粒的理解和對電場的理解有一定的相關(guān)性，還有很多高中生處于從微粒理解電場的形態(tài)分布，處于這種水平的學(xué)生不能很好地理解電場概念。第三，教學(xué)方式不同，影響學(xué)生對電場概念的理解。探究式教學(xué)有利于學(xué)生更深刻地理解電場。

四、結(jié)論

總之，探究式教學(xué)的真正實施一方面要求有與之相應(yīng)的教材、實驗器材等配套設(shè)備，另一方面，要求師生都要轉(zhuǎn)變觀念，要注重學(xué)生在探究過程中學(xué)習(xí)，而不是僅僅關(guān)注結(jié)果，學(xué)習(xí)效果也應(yīng)在過程、情境中評估。