自主構建知識框圖 提高物理復習效率*

楊清源 焦艷芳

(北京市八一學校 北京 100080)(北京市大興區興華中學 北京 102600)

學生經過一段時間的物理學習后，除了對所學知識和方法出現遺忘外，還經常感覺物理概念多，物理公式多，常常混淆一些相近或類似的概念或規律，對物理概念與規律之間的關系說不清、理還亂，進而產生物理很難學的感覺.教學中需要想辦法幫助學生走出困境，樹立信心，比如及時復習.復習的功能很多，除了復習一個一個的知識點外，還需要幫助學生建立各知識點之間的聯系，形成相應的知識網絡，幫助學生從高處看物理、學物理、思考物理，形成對物理的全局觀，進而整體把握所學內容.為達成上述目標，筆者最常采用的方法之一是幫助學生構建知識網絡圖，取得了不錯的效果.

例如，學生在學習靜電場的性質后，普遍感覺本章很難，公式多，內容抽象，經常出現混淆電場強度、電勢、電勢差等概念的情況，對其關系和作用模糊不清，經常混淆各物理量正負號的含義等等.在復習靜電場性質的時候，筆者先讓學生頭腦風暴，思考并列舉所學內容，盡可能地表述它們的含義，理清它們之間的關系，嘗試自己畫出概念之間的關系圖，最后在教師的幫助下，逐步形成類似圖1所示的知識框圖.

圖1 靜電場知識框圖

得到框圖后，再和學生一起審視該圖.根據上述框圖，我們不僅可以了解電場有兩種性質，每種性質都有定性描述(圖像法)和定量描述(公式法)的方法；可以知道各個概念本身的定義、度量方式及性質；還可以看出彼此之間的區別和聯系.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，電場強度E、電勢差U、電勢φ都是比值法定義的，這3個物理量都是描述電場本身的性質，與檢驗電荷q無關(包括檢驗電荷的電性或者有無)，而電場力F、電場力功W、電勢能Ep都是檢驗電荷與場的某一性質物理量的乘積，F,W,Ep這3個物理量不僅與場本身性質有關，還與研究對象q(檢驗電荷)的性質有關等等.

(2)有助于理解概念間的關系.由框圖可知，電場強度E與電勢φ大小無直接對應關系，即彼此之間沒有正相關或負相關的結論，電勢差U是聯系它們之間的橋梁.人教版《物理·選修3-1》P22有“電場強度和電勢都是描述電場的物理量，它們之間有什么關系?本節以勻強電場為例進行討論”.教材之所以只談勻強電場中電勢差和電場強度的關系，是考慮到學生的數學能力問題，如果是非勻強電場，則可以用平均值，進而得到電場強度和電勢之間的微分關系，教材P24也有相應習題即第4題.借助該框圖，我們還可以將E與φ的關系類比a與v的對應關系，速度大小和加速度大小沒有對應關系，速度變化是其中間橋梁，在勻變速直線運動中將加速度平均值過渡到加速度瞬時值，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強度(高考北京2011理綜第24題即是如此).

這不僅可以把電學和力學都聯系起來，理清了兩部分中各自概念間的關系，體現多種學科思想方法，另外，加速度是速度對時間的變化率，電場強度是電勢對空間的變化率，還可以體現時空對應的大概念、大思路.

同理，由框圖可知，電場力F和電勢能Ep之間無大小對應關系，電場力功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反映的是電勢降的積累，適用于勻強電場，d是沿電場線方向的距離；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是研究對象相對于地的位移；而框圖中其他公式都反映的是某一點或某兩狀態的關系，不需要條件.

學生在建構和理解該框圖后，都有頓悟的感覺，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，電場強度和電勢之間沒有直接對應關系，其相互聯系的橋梁是電勢差；本部分公式也不多，只有描述電場性質的3個物理量的定義公式，兩個關系式，再加上庫侖定律等幾個關鍵公式，其他都是數學形式變化；如果研究電場中的電荷，只需結合電場的性質和力學知識即可.學生感覺這真是柳暗花明.

理清這些概念及其相互之間的關系后，學生對后續學習電荷的運動等知識自然會更加輕松和游刃有余.當然，學生如果對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，即可得到重力場中的相應概念和規律.

上述只是以靜電場部分為例，學生既經歷了頭腦風暴發展了發散思維，也經歷了建構知識框圖培養了邏輯思維，學生的收獲不僅僅是物理知識，還有學習能力.其實高中絕大部分的知識塊，都可以按照此方式進行復習.通過這樣的復習，學生對知識、方法都會更加清晰明了，這對鞏固基礎知識、提升能力很有幫助，這樣的復習方式，自然會提升復習的效率，對培養學生核心素養，尤其是對學生樹立物理觀念，發展科學思維很有益處.