以“靜電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題”為例談對(duì)話教學(xué)

高 礦

（南京航空航天大學(xué)附屬高級(jí)中學(xué)，江蘇南京 210007）

2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)科知識(shí)的過(guò)程中逐漸形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)要素構(gòu)成。必須把培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)作為物理教學(xué)的重要目標(biāo)，通過(guò)對(duì)話教學(xué)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

深度學(xué)習(xí)突出高階思維能力的培養(yǎng)，尤其是批判思維能力的培養(yǎng)，是一種有意義的學(xué)習(xí)。復(fù)習(xí)課的教學(xué)不僅僅是對(duì)已有知識(shí)的再回顧，而且是通過(guò)對(duì)話教學(xué)促使學(xué)生經(jīng)歷深度學(xué)習(xí)，是對(duì)知識(shí)系統(tǒng)再建構(gòu)、再完善，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力再提升的過(guò)程。本文以高三復(fù)習(xí)課“靜電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，充分考慮學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知困難，通過(guò)對(duì)話式教學(xué)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

一、教材分析

“靜電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題”是高三一輪復(fù)習(xí)中的一個(gè)重要且核心的考點(diǎn)，主要介紹高考常考的三種圖像，即E-x、φ-x、Ep-x 圖像。圖像問(wèn)題一直以來(lái)所涉及的問(wèn)題綜合性較強(qiáng)，考點(diǎn)分布廣，主要考查學(xué)生讀圖能力（信息提取能力）、識(shí)圖能力（信息加工能力）和抽象思維能力（問(wèn)題解決能力）。圖像問(wèn)題對(duì)拓展學(xué)生的思維、增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電場(chǎng)中的核心概念的理解起到了重要作用。例如，v-t圖像能夠幫助學(xué)生建立帶電粒子的運(yùn)動(dòng)模型（勻速運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)等），從而判斷帶電粒子的受力情況，及其與電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)等物理量之間的關(guān)系。再比如φ-x圖像，學(xué)生從圖中可以直接判斷出各點(diǎn)電勢(shì)的高低，經(jīng)過(guò)抽象建?？梢缘玫狡湫甭实扔陔妶?chǎng)強(qiáng)度的大小，還可以判斷電場(chǎng)力做功及電勢(shì)能的變化。通過(guò)對(duì)話教學(xué)，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)針對(duì)不同的圖像建立不同的物理模型，并能夠準(zhǔn)確地選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行解題，熟練掌握模型的構(gòu)建方法，解決較為復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，而不是僅僅停留在掌握知識(shí)本身上。

二、學(xué)情分析與設(shè)計(jì)理念

本節(jié)課內(nèi)容面對(duì)的是高三學(xué)生，他們之前已經(jīng)復(fù)習(xí)了電場(chǎng)力和能的性質(zhì)，對(duì)很多概念有了一些理解，但是他們?nèi)菀缀鲆暬局R(shí)和基本概念的掌握，不愿意花時(shí)間去進(jìn)行深入思考，學(xué)習(xí)主動(dòng)性還是比較欠缺。本節(jié)課內(nèi)容有利于鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、核心概念，深化學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差的理解，以及對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能變化的認(rèn)識(shí)，形成科學(xué)的問(wèn)題解決方案。

其實(shí)，學(xué)生在本節(jié)課遇到的最大困難是無(wú)法將圖像與核心概念建立起聯(lián)系，也就是無(wú)法從圖像中提取有用的信息并且進(jìn)行信息加工。例如，怎樣由E-x圖像判斷電場(chǎng)方向、電勢(shì)差的大小、電勢(shì)的高低等學(xué)生往往無(wú)法解決。其根源之一在于電場(chǎng)這一章的概念太抽象，一切都要靠想象才能得到，也就是學(xué)生抽象思維能力欠缺；其二在于用圖像來(lái)呈現(xiàn)問(wèn)題本身就是一個(gè)較為抽象的表示方式，對(duì)學(xué)生能力要求很高。因此對(duì)本節(jié)課的設(shè)計(jì)應(yīng)從如何化抽象為直觀入手，通過(guò)對(duì)話教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生多思考，從而促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

三、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）通過(guò)多種情境下的對(duì)話教學(xué)，學(xué)生能準(zhǔn)確提取圖像所呈現(xiàn)出來(lái)的各種信息。

（2）學(xué)生形成清晰的物理觀念，運(yùn)用提取出的信息解決簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題，具有將物理信息與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系的能力。

（3）通過(guò)對(duì)話教學(xué)，學(xué)生對(duì)三種圖像有深刻的認(rèn)識(shí)，能將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成物理模型，并熟練應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決較為抽象的問(wèn)題。

（4）學(xué)生能夠提出自己的觀點(diǎn)，從不同角度去分析與解決問(wèn)題，并將所學(xué)科學(xué)方法進(jìn)行推廣，解決更加復(fù)雜的問(wèn)題。

（5）通過(guò)小結(jié)與反思，學(xué)生認(rèn)識(shí)到主動(dòng)參與團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、積極發(fā)揮團(tuán)隊(duì)作用的重要性。

（6）學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)就是不斷積累、不斷發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、不斷反思的過(guò)程，能夠養(yǎng)成解決完問(wèn)題后反思的良好習(xí)慣。

四、教學(xué)片段

為幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)E-x、φ-x、Ep-x 圖像，教師創(chuàng)設(shè)如下情境，導(dǎo)入新課：

問(wèn)題1：請(qǐng)你根據(jù)圖1 至圖3 三幅圖分別畫(huà)出x 軸方向的E-x、φ-x 圖像。（提示：以正電荷或兩電荷連線的中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)）

教師提出問(wèn)題1后，請(qǐng)三名同學(xué)分別畫(huà)點(diǎn)電荷、等量同種電荷和等量異種電荷的E-x、φ-x 圖像，然后請(qǐng)其他學(xué)生評(píng)價(jià)圖像是否有問(wèn)題，如果有問(wèn)題，組織學(xué)生討論交流，教師進(jìn)行指導(dǎo)，直至問(wèn)題解決，最后教師呈現(xiàn)圖4。

問(wèn)題2：E-x圖像反映了電場(chǎng)隨位置變化的規(guī)律，在E-x圖像中怎樣描繪場(chǎng)強(qiáng)E的方向？圖像與x軸圍成的面積代表什么物理量？在E-x 圖像中怎樣判斷兩點(diǎn)電勢(shì)的高低？

問(wèn)題3：在φ-x 圖像中，如何描述場(chǎng)強(qiáng)大小和方向？如何判斷電勢(shì)能的變化？

問(wèn)題4：Ep-x 圖像反映了電勢(shì)能隨位移x 變化的規(guī)律，在Ep-x圖像中切線斜率代表什么物理量？如何判斷場(chǎng)強(qiáng)、加速度、速度、動(dòng)能等隨位移變化的情況？圖1 中若一正電荷僅在電場(chǎng)力作用下從A 點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，你能畫(huà)出Ep-x圖像嗎？（如圖5所示）

教師通過(guò)對(duì)話教學(xué)帶領(lǐng)學(xué)生完成問(wèn)題2～4，使學(xué)生進(jìn)一步明確幾種圖像的物理意義，形成物理觀念，通過(guò)畫(huà)Ep-x圖像可以加深學(xué)生對(duì)該圖像的理解。這些問(wèn)題的設(shè)計(jì)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)機(jī)，啟發(fā)學(xué)生自我反思，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課緊緊圍繞對(duì)話教學(xué)，以題目引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生合作與交流的能力，在過(guò)程中注重核心素養(yǎng)的落實(shí)，將具體目標(biāo)分解到知識(shí)點(diǎn)中，學(xué)生思維能力得到提升。

促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)不是一節(jié)課能解決的，但是只要邁開(kāi)了第一步，達(dá)成目標(biāo)只是時(shí)間問(wèn)題。認(rèn)真?zhèn)浜妹恳还?jié)課，設(shè)計(jì)好每一節(jié)課的問(wèn)題，上好每一節(jié)課，每節(jié)課學(xué)生都有所收獲，其實(shí)這就是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)、落實(shí)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。