基于核心素養(yǎng)下的高中物理概念教學(xué)

肖景養(yǎng)

摘 要：通過“電場強(qiáng)度”這一概念的課程設(shè)計，意在提出概念課教學(xué)，應(yīng)從概念引入的必要性、如何定義新概念以及新概念的理解和應(yīng)用三方面下功夫，能更好地讓學(xué)生把握好物理概念，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科核心素養(yǎng);電場強(qiáng)度;概念教學(xué)

高中物理學(xué)習(xí)中，物理概念占了很大的比重，如何理解應(yīng)用物理概念是高中物理中很重要的任務(wù)，直接決定物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。物理概念的教學(xué)，教師在備課中，注意在“概念的建立過程”中花時間，下力氣，避免直接給出概念讓學(xué)生記憶。學(xué)生如果靠記憶記得概念，經(jīng)常出現(xiàn)無法把概念理解和應(yīng)用，進(jìn)而覺得物理難的現(xiàn)象，這不利于學(xué)生學(xué)習(xí)，也阻礙了物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。如何讓學(xué)生深刻理解物理概念？根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，學(xué)習(xí)進(jìn)階中間水平層次的學(xué)習(xí)往往代表學(xué)生的迷思概念，學(xué)生在此階段的學(xué)習(xí)有可能存在對概念的錯誤理解。因此教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生對概念理解的發(fā)展過程，通過選擇合適的教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生完成概念轉(zhuǎn)變。為了更好落實物理概念教學(xué)，在課堂教學(xué)中，物理概念教學(xué)一般應(yīng)有這三個環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生理解應(yīng)用遷移對應(yīng)的概念。一是應(yīng)通過物理事實的分析，讓學(xué)生感悟建立新概念的必要性;二是思考如何定義這個新概念;三是加深概念的理解，鞏固和運(yùn)用新概念。

以高中物理“電場強(qiáng)度”的教學(xué)為例。在備課中，首先要思考如何引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么需要引入電場強(qiáng)度概念”，教師可以先演示“經(jīng)頭發(fā)摩擦過的氣球能隔空推走空易拉罐”實驗，引發(fā)學(xué)生思考“推走”背后的動力在哪;再根據(jù)電荷間的相互作用和庫侖定律的復(fù)習(xí)，讓學(xué)生再次體會庫侖力產(chǎn)生特點和條件;再復(fù)習(xí)遷移磁體間相互作用、質(zhì)點間萬有引力作用，知道磁體間的相互作用靠磁場傳遞，質(zhì)點間相互作用靠引力場傳遞;雙管齊下，學(xué)生就不難理解“電荷間相互作用靠電場傳遞”。電場是是一種看不見的物質(zhì)，如何描述電場，自然過渡到需要一個新的物理量——電場強(qiáng)度來描述。

第二個問題“怎樣定義電場強(qiáng)度概念？電場強(qiáng)度的描述形式？”根據(jù)點電荷間的庫侖力，理解電場力的性質(zhì)，第一步創(chuàng)設(shè)情境：如圖1所示，把試探電荷+q先后放入由+Q（場源電荷）A產(chǎn)生的電場中的P1、P2、P3點，根據(jù)庫侖定律求出試探電荷所受的電場力，于是可知：P3點距Q較遠(yuǎn)，試探電荷所受電場力較小，P3點的電場應(yīng)較弱;P1點距Q較近，試探電荷所受電場力較大，P1點的電場應(yīng)較強(qiáng)。這里，場源電荷產(chǎn)生的電場的強(qiáng)弱與試探電荷所受電場力的大小相對應(yīng)（形成表象）。那么，能不能用試探電荷所受的電場力的大小來描述電場的強(qiáng)弱呢？第二步，思維方法推進(jìn)：在電場中的P1點，放入不同的試探電荷q、q′（=2q），試探電荷所受的電場力大小不相同，而P1點電場的強(qiáng)弱情況應(yīng)該確定（電場中同一點電場的強(qiáng)弱是唯一的）。看來，試探電荷所受的電場力不能用來描述電場的強(qiáng)弱，原因是電場力大小不僅與場源電荷及點在場中的位置有關(guān)，還與試探電荷有關(guān)，放入同一點的試探電荷所受電場力的大小隨試探電荷的電荷量的變化而變化。第三步，觀察發(fā)現(xiàn)：比值與試探電荷q無關(guān)，只與場源電荷Q和場中某一點的位置r有關(guān);當(dāng)Q、r一定的時候，是一個恒量;場中不同點，當(dāng)r不同的時候，不同，離場源電荷越近r越小，比值F/q越大，電場越強(qiáng)，反之，r越大，比值越小，電場越弱。又相同的試探電荷在P1與P4所受的電場力大小相等方向相反，知電場是矢量。第四步總結(jié)：比值的大小與電場的強(qiáng)弱一一對應(yīng)，而且只與場源電荷Q和場中點的位置r有關(guān)，與引入的試探電荷無關(guān)，它反映電場力的性質(zhì)。因此，可以用來描述電場的強(qiáng)弱，電學(xué)中把它定義為電場強(qiáng)度，用E來表示。

第三個問題“加深理解電場強(qiáng)度概念，思考如何應(yīng)用電場強(qiáng)度概念描述真實問題？”。通過正點電荷Q產(chǎn)生的電場中，在離點電荷距離為r的點上放一個正試探電荷q，則由庫侖定律可得試探電荷所受的電場力為，又由場強(qiáng)定義式E=，于是得到離Q距離為r處的場強(qiáng)為，以此鞏固深化電場強(qiáng)度的定義式，又變式遷移點電荷電場強(qiáng)度的決定式，再順利過渡點電荷電場強(qiáng)度的方向。進(jìn)一步推進(jìn)“負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場又有什么特征？”訓(xùn)練學(xué)生的遷移能力。再結(jié)合“真空中，邊長為L的等邊三角形的三個頂點分別固定著電荷量均為+Q的點電荷，如圖2所示，試確定其中心O和底邊中點D兩點的場強(qiáng)?！蓖黄啤半妶鰪?qiáng)度矢量疊加的原理”，在突破過程，給學(xué)生搭一個梯子“力的矢量疊加原理”，讓學(xué)生思考討論，總結(jié)提煉出電場強(qiáng)度矢量疊加原理。

從“概念提出必要性，如何定義，以及這個概念如何應(yīng)用”這三方面入手，再通過問題角度入手，逐層對不同問題剖析分解，讓學(xué)生確實體會理解物理概念，有利于激發(fā)學(xué)生的“好奇興趣”，有利于發(fā)展學(xué)生“學(xué)科素養(yǎng)”，更有利于促進(jìn)學(xué)生的“創(chuàng)造創(chuàng)新”。

本文系大田縣2018年縣骨干教師專項小課題《高中物理概念教學(xué)方法的研究》（立項號：ZXKT18006）研究成果.

參考文獻(xiàn)

[1]柯曉露：基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的物理概念教學(xué)——以“超重與失重”為例[J]中學(xué)理科園地2018年06期