以認知同化理論為指導幫助學生建立電場和電場強度的概念

奧蘇伯爾的認知同化理論

奧蘇伯爾的認知同化理論認為學生的學習是有意義的學習，即將符號代表的新知識與學習者原有的知識建立起非人為的實質性的聯系。實現有意義學習的條件有三點；首先，所學的新知識要具有一定的邏輯性，任何的學習都是有條理進行的，所以新知識的邏輯性決定著學習者對新知識的接受程度；其次，學習者必須具有能夠同化新知識的原有知識結構；最后，正確的選擇原有知識，使其與新知識發生相互作用，最終將新知識納入原有知識結構之中，形成新的知識結構。

電場和電場強度學習的疑難所在

電場和電場強度是高中階段電學的基本內容之一。在學習電學內容之前，學生接觸的物質多為實物，對電場這種看不見、摸不到的物質接觸較少，所以電場這個概念對初學者來說比較抽象，難以在學生的頭腦中構建。電場強度是用來描述電場強弱等物理性質的物理量，它是在電場存在的基礎上產生的，它比電場的概念更為抽象，電場強度概念的建立需要以電場概念的建立為基礎。所以說，對高中生來講，只有真正理解了電場的存在，才能更好地建立電場強度的概念。除此之外，由于學生初次接觸電場這種物質，沒有能夠用來同化新知識的原有知識結構，所以難以在頭腦中建立清晰的電場和電場強度的概念。

電場和電場強度概念的建立

以點電荷電場為例，從奧蘇伯爾在認知同化理論提出的實現有意義學習的三個條件出發，引導學生建立電場和電場強度的概念。

所學的新知識要具有一定的邏輯性

電荷A的周圍存在著由它產生的電場，當另一電荷B處于該電場中時就會受到電荷A產生的電場給予的作用力；同樣，電荷B周圍也存在著由它產生的電場，當電荷A處于該電場中時會受到電荷B產生的電場給予的作用力；所以，兩個點電荷之間的相互作用是通過電場實現的。電場是看不見、摸不著的物質。電場的性質只能靠放入電場中的電荷在電場中不同位置受到的電場力的不同來描述。這里有兩個概念需要掌握，把用來產生被檢驗的電場的電荷稱為場源電荷，或者源電荷；用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷稱為試探電荷，或者檢驗電荷。但是試探電荷在電場中受到的電場力的大小和方向與試探電荷本身的電性和電荷量有關。所以，不能直接用試探電荷所受的電場力描述電場性質。在電場中的同一位置，試探電荷所受電場力的大小與試探電荷所帶電荷量呈正比，即F=Eq；其中，比例常數E不隨試探電荷的變化而變化，只與電場中的位置有關，人們把它叫做電場強度，用來描述電場強弱及方向的物理量。從電場概念的得出到電場強度概念的建立，整個過程具有較強的邏輯性。

發掘學生能夠同化新知識的原有知識結構

在學生原有的物理知識結構中難以尋找到能夠同化電學知識的結構。因此，筆者試圖從學生已有的生活經驗入手，通過類比生活實例的方式幫助學生建立起電場和電場強度的概念。無線網絡及手機近年來成為人們生活的必需品，高中生對手機以及家中的無線發射裝置（路由器）有一定的了解，通過類比學生在家中玩手機的經驗，幫助學生建立電場和電場強度的概念。

促進新知識與原有知識相互作用

（ 1 ）電場與無線網絡信號。打開路由器的開關就會在路由器周圍產生信號，將手機放入信號覆蓋的區域，手機就能夠連接互聯網。這一現象與電荷A周圍存在電場，并對放入電場中的電荷B有力的作用相類似。因此，用家用無線網絡信號的產生來類比電場的存在。

（ 2 ）場源電荷與試探電荷的區分。類比家用無線網絡可以看出，能夠發射無線網絡信號的路由器相當于電場中的場源電荷；當有信號時手機能夠連接互聯網，當沒有信號時手機就不能連接互聯網，而且手機在房間的不同位置接收到的信號強度不同，可以看出手機可以用來檢驗路由器發射出來的信號存在與否及其強弱分布情況，手機相當于電場中的試探電荷。

（ 3 ）教學中電場強度與信號強度的對比

在奧蘇伯爾認知同化理論的指導下，通過類比學生熟悉的生活經驗，在學生的頭腦中建立起電場和電場強度的概念。此方法不僅有效地激發了學生學習的興趣，更起到了幫助學生梳理知識結構、培養學生邏輯思維能力的作用，有效地增強了學生對新知識的掌握程度。