高中物理中電場、電場強度教學的研究初探

沈鵬

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

一、學生理解電場的特點

1.自發性

學生在學習電場時主要是站在自己的立場上，憑借自己的感性經驗和認識來自發建構這樣的概念。事實上，學生在任何的學習實踐（含學校學習）中，其接受方式也主要是一個主動、自發的建構過程。這一自發的建構過程中，便自然會導致學生接受概念學習時，習得的內容有的是對的、有的是錯的，從而導致學生形成相關的錯誤想法。

2.頑固性

許多錯誤概念并未隨學生學習電場后而自行消除，也不隨提高了教學要求的后繼內容（磁場）的學習而消失，它仍不同程度地存在于學生群體中。如高三學生已經學過了電磁學，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的物理知識納入到自己的概念體系當中。

3.模糊性

主要包括以下兩個方面：一是電場相關概念理解，學生在涉及場物質、電場線與電場之間的關系、電勢與場強之間的關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的方法，學生不能確定研究電場的方法。

二、目前高中物理電場教學中存在的問題

電場是客觀存在的一種特殊物質形態，它看不見摸不著，缺乏直觀性。場是電磁學的核心概念，電場強度、電勢是電磁學中極其重要的基礎概念，是高中物理電場一章的重點，又是難點，但是由于學生缺乏感性認識，普遍覺得這些概念比較抽象。虛幻飄緲，難學難記。相當一部分學生沒有真正理解概念的要領和規律的物理意義和實質，只是從抽象的定義出發，背條文、背“黑體字”，印象不深、理解不透、記不住、記不牢，相近的概念常發生混淆。有些學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。

教師在電場教學中經常會遇到如下兩種情況：一種情況是學生對所學的內容較陌生，而新知識（電場、場強、電勢等）本身比較抽象，學生原有認知結構中缺乏感性認識；另一種情況是學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，即學生原有認知結構中雖有適當的概念，但不穩定、不清晰，難以成為新知識的固著點。

學生感到難學，教師感到難教。究其原因是學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、電場強度教學的有效對策

1.采用多種教學策略和方法促進學生主動學習

在教學中，從注重學生解題轉變為注重學生對電磁學的認識和對電場概念的功能性理解，重視培養學生理解和應用電場概念的認知技能，在教學中采用師生交互促進學生主動參與的教學方法。首先，力學教學時，一般不提“場”的概念，如今提出重力場，有助于初學者接受“場”的概念。其次，利用初學“電場”者對力學知識的理解基礎，探究電場中各抽象概念及相互關系。最后，使初學者意識到“電場”教學中引入的“場”是一個普遍的概念，有更廣、更深的應用。

2.采用模擬圖、關系圖等手段，彌補文字表達的不足

在一些學生的認知結構中，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的觀念和概念。他們當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。也有一些學生的認知結構中，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，又避免學生后續學習電場線時誤認為線條之間無電場。通過物質存在形式的關系結構圖讓學生形成知識組塊，可以彌補文字表達的不足。將最能與新知識建立聯系的觀念，以學生易于接受的方式“移植”進學生的認知結構中，確保學生建立新舊知識的實質性聯系，有助于學生對新知識的理解，實現重點和難點的突破，并逐漸建構可兼容更多新知識的開放的知識框架。

3.發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可以根據其表現出來的性質進行研究、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展的因素有：第一，知識和經驗。絕大多數學生對磁場物質不能理解，這是由于他們沒有從物質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性，還有很多高中生處于從微粒理解電場的形態分布，處于這種水平的學生不能很好地理解電場概念。第三，教學方式不同，影響學生對電場概念的理解。探究式教學有利于學生更深刻地理解電場。

四、結論

總之，探究式教學的真正實施一方面要求有與之相應的教材、實驗器材等配套設備，另一方面，要求師生都要轉變觀念，要注重學生在探究過程中學習，而不是僅僅關注結果，學習效果也應在過程、情境中評估。