自主構(gòu)建知識(shí)框圖 提高物理復(fù)習(xí)效率*

楊清源 焦艷芳

(北京市八一學(xué)校 北京 100080)(北京市大興區(qū)興華中學(xué) 北京 102600)

學(xué)生經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的物理學(xué)習(xí)后，除了對(duì)所學(xué)知識(shí)和方法出現(xiàn)遺忘外，還經(jīng)常感覺(jué)物理概念多，物理公式多，常常混淆一些相近或類似的概念或規(guī)律，對(duì)物理概念與規(guī)律之間的關(guān)系說(shuō)不清、理還亂，進(jìn)而產(chǎn)生物理很難學(xué)的感覺(jué).教學(xué)中需要想辦法幫助學(xué)生走出困境，樹(shù)立信心，比如及時(shí)復(fù)習(xí).復(fù)習(xí)的功能很多，除了復(fù)習(xí)一個(gè)一個(gè)的知識(shí)點(diǎn)外，還需要幫助學(xué)生建立各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，形成相應(yīng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生從高處看物理、學(xué)物理、思考物理，形成對(duì)物理的全局觀，進(jìn)而整體把握所學(xué)內(nèi)容.為達(dá)成上述目標(biāo)，筆者最常采用的方法之一是幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，取得了不錯(cuò)的效果.

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)的性質(zhì)后，普遍感覺(jué)本章很難，公式多，內(nèi)容抽象，經(jīng)常出現(xiàn)混淆電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差等概念的情況，對(duì)其關(guān)系和作用模糊不清，經(jīng)?；煜魑锢砹空?fù)號(hào)的含義等等.在復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)性質(zhì)的時(shí)候，筆者先讓學(xué)生頭腦風(fēng)暴，思考并列舉所學(xué)內(nèi)容，盡可能地表述它們的含義，理清它們之間的關(guān)系，嘗試自己畫(huà)出概念之間的關(guān)系圖，最后在教師的幫助下，逐步形成類似圖1所示的知識(shí)框圖.

圖1 靜電場(chǎng)知識(shí)框圖

得到框圖后，再和學(xué)生一起審視該圖.根據(jù)上述框圖，我們不僅可以了解電場(chǎng)有兩種性質(zhì)，每種性質(zhì)都有定性描述(圖像法)和定量描述(公式法)的方法；可以知道各個(gè)概念本身的定義、度量方式及性質(zhì)；還可以看出彼此之間的區(qū)別和聯(lián)系.該框圖的作用有很多.

(1)有助于理解概念.橫向看上述框圖，由框圖可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)差U、電勢(shì)φ都是比值法定義的，這3個(gè)物理量都是描述電場(chǎng)本身的性質(zhì)，與檢驗(yàn)電荷q無(wú)關(guān)(包括檢驗(yàn)電荷的電性或者有無(wú))，而電場(chǎng)力F、電場(chǎng)力功W、電勢(shì)能Ep都是檢驗(yàn)電荷與場(chǎng)的某一性質(zhì)物理量的乘積，F(xiàn),W,Ep這3個(gè)物理量不僅與場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)，還與研究對(duì)象q(檢驗(yàn)電荷)的性質(zhì)有關(guān)等等.

(2)有助于理解概念間的關(guān)系.由框圖可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)φ大小無(wú)直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，即彼此之間沒(méi)有正相關(guān)或負(fù)相關(guān)的結(jié)論，電勢(shì)差U是聯(lián)系它們之間的橋梁.人教版《物理·選修3-1》P22有“電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)的物理量，它們之間有什么關(guān)系?本節(jié)以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例進(jìn)行討論”.教材之所以只談勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，是考慮到學(xué)生的數(shù)學(xué)能力問(wèn)題，如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，則可以用平均值，進(jìn)而得到電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)之間的微分關(guān)系，教材P24也有相應(yīng)習(xí)題即第4題.借助該框圖，我們還可以將E與φ的關(guān)系類比a與v的對(duì)應(yīng)關(guān)系，速度大小和加速度大小沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，速度變化是其中間橋梁，在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中將加速度平均值過(guò)渡到加速度瞬時(shí)值，從而v-t圖像中斜率表示加速度，那么在φ-x圖像中斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度(高考北京2011理綜第24題即是如此).

這不僅可以把電學(xué)和力學(xué)都聯(lián)系起來(lái)，理清了兩部分中各自概念間的關(guān)系，體現(xiàn)多種學(xué)科思想方法，另外，加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率，電場(chǎng)強(qiáng)度是電勢(shì)對(duì)空間的變化率，還可以體現(xiàn)時(shí)空對(duì)應(yīng)的大概念、大思路.

同理，由框圖可知，電場(chǎng)力F和電勢(shì)能Ep之間無(wú)大小對(duì)應(yīng)關(guān)系，電場(chǎng)力功W是它們之間的橋梁.

(5)有助于了解公式適用條件.框圖中，公式U=Ed反映的是電勢(shì)降的積累，適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，d是沿電場(chǎng)線方向的距離；而公式W=Fxcosθ反映的是力在空間積累效果，該公式只適用恒力(變力則需要用到積分)，x是研究對(duì)象相對(duì)于地的位移；而框圖中其他公式都反映的是某一點(diǎn)或某兩狀態(tài)的關(guān)系，不需要條件.

學(xué)生在建構(gòu)和理解該框圖后，都有頓悟的感覺(jué)，瞬間清晰了本部分的物理圖景：宏觀上本部分是從力的角度和能的角度分別用定性和定量的方式描述電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)之間沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，其相互聯(lián)系的橋梁是電勢(shì)差；本部分公式也不多，只有描述電場(chǎng)性質(zhì)的3個(gè)物理量的定義公式，兩個(gè)關(guān)系式，再加上庫(kù)侖定律等幾個(gè)關(guān)鍵公式，其他都是數(shù)學(xué)形式變化；如果研究電場(chǎng)中的電荷，只需結(jié)合電場(chǎng)的性質(zhì)和力學(xué)知識(shí)即可.學(xué)生感覺(jué)這真是柳暗花明.

理清這些概念及其相互之間的關(guān)系后，學(xué)生對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)電荷的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)自然會(huì)更加輕松和游刃有余.當(dāng)然，學(xué)生如果對(duì)上述框圖理解比較透徹了，仿照此框圖，可以用類比的方法研究重力場(chǎng)，即可得到重力場(chǎng)中的相應(yīng)概念和規(guī)律.

上述只是以靜電場(chǎng)部分為例，學(xué)生既經(jīng)歷了頭腦風(fēng)暴發(fā)展了發(fā)散思維，也經(jīng)歷了建構(gòu)知識(shí)框圖培養(yǎng)了邏輯思維，學(xué)生的收獲不僅僅是物理知識(shí)，還有學(xué)習(xí)能力.其實(shí)高中絕大部分的知識(shí)塊，都可以按照此方式進(jìn)行復(fù)習(xí).通過(guò)這樣的復(fù)習(xí)，學(xué)生對(duì)知識(shí)、方法都會(huì)更加清晰明了，這對(duì)鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、提升能力很有幫助，這樣的復(fù)習(xí)方式，自然會(huì)提升復(fù)習(xí)的效率，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，尤其是對(duì)學(xué)生樹(shù)立物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維很有益處.