“問題生成與解決”的物理概念教學路徑

摘 要：問題生成與解決是一種有效的教學方法，可以促進學生對物理概念的理解和應用。在電場強度的教學中，教師采用此方法引導學生主動探析，便于學生更好地理解電場強度的概念和應用，有助于提高學生的物理水平和分析能力。同時，物理概念是物理學的基礎，是學生掌握物理知識和解決物理問題的關鍵。通過教學方法的創新，增強學生的主動性和參與性，提高學生的學習效果。

關鍵詞：問題生成與解決；高中物理；概念教學；電場強度

在物理概念教學中，問題生成與解決的應用仍然是一個研究領域。以電場強度為例，教學過程中涉及許多復雜的概念和問題，會增大教師的教學難度，無法保證學生對學科知識的扎實掌握。對此，學科教師主動創新教學模式及方法，重點考慮學生個體差異性及學科能力，借助問題生成與解決教學方法的優勢，提高課堂教學效率及質量，也影響著學生的學科成績。

一、“問題生成與解決”的物理概念

問題生成是指尋找和提出問題的過程。在整個過程中，便于發現具體問題，并對其進行定義和描述。問題生成是問題解決的前提，只有明確問題的性質和內容，才能有針對性地提出解決方案。

問題解決是指針對已生成的問題，通過思考、分析、推理和判斷，尋找解決方案的過程[1]。問題解決需運用各種思維技能和知識，如：聯想、推理、歸納等，找到問題的答案或解決方案。

在物理領域中，問題生成與解決具有重要意義。例如，物理學家通過觀察實驗現象，提出并解決物理問題，推動物理學的發展。在解決物理問題的過程中，物理學家運用各種物理理論和數學工具，進行模型構建、數據分析和模擬計算等。其核心是針對問題思考、分析、推理、判斷等，尋找解決方案的過程，推動物理學的發展和進步。

二、“問題生成與解決”物理課堂教學的實施流程

（一）創設情境

教師通過創設與物理知識相關的情境，引導學生進入問題生成階段。情境可以包括實驗、生活實例、案例等，激發學生的興趣和好奇心。

（二）提出問題

教師根據教學目標和教學內容，提出需要解決的問題或任務。問題是學生自己在情境中發現和提出的，也可以是教師根據學生的實際情況提出的，有助于師生在課堂上相互交流，有助于提高課堂教學效率[2]。

（三）討論與交流

學生以小組或全班的形式進行討論和交流，分享彼此的觀點和思路。教師在教學過程中發揮著較強的引導作用，鼓勵學生積極參與討論，并適時給予指導和幫助。

（四）解決方案

學生通過思考、分析、推理和判斷，提出解決方案或答案。教師在教學過程中密切關注學生的思考過程，鼓勵學生的創新思維和批判性思維，同時引導學生不斷完善和優化解決方案。

（五）總結與評價

教師對學生的學習成果進行總結和評價，肯定學生的優點和進步，同時指出不足和需要改進的地方。評價可以采用多種形式，包括學生自評、互評和教師評價等。

（六）鞏固與拓展

教師根據學生的學習情況和反饋，安排適當的鞏固和拓展練習，幫助學生進一步理解和掌握知識[3]。練習可以是類似問題的解決，也可以是新的物理情境下的應用。

三、物理“電場強度”概念教學設計

（一）明確教學目標

1.理解電場強度的概念及其物理意義；

2.掌握電場強度的計算方法；

3.能夠根據具體問題生成合理猜測；

4.運用電場強度的定義和相關公式解題；

5.總結解題思路，歸納解題技巧。

（二）教學內容與過程

1.引入概念

通過實驗和演示引入電場強度概念，讓學生感受電場的作用，并了解電場強度是描述電場性質的一個重要物理量。

2.講解概念

詳細解釋電場強度的定義、物理意義和單位，讓學生深入理解電場強度的概念。同時，通過實例說明電場強度的方向和大小，加深學生的學習印象。

3.掌握計算方法

通過例題講解，讓學生掌握電場強度的計算方法。包括利用電場強度定義式和電場力公式進行計算。同時，強調計算中的單位換算和公式應用技巧。

4.問題生成與解決

（1）問題生成：給出一些與電場強度相關的實際問題，讓學生根據所學知識生成合理的猜測，培養學生的問題意識和猜測能力。

（2）問題解決：引導學生運用電場強度的定義和相關公式解決實際問題。讓學生通過討論、合作學習和自主思考，探究問題的解決方法。同時，教師鼓勵學生嘗試用多種方法解答問題，有助于培養學生的創新能力和解題能力。

5.總結與歸納

在解決問題的基礎上，引導學生總結解題思路和技巧，并歸納電場強度問題的常見類型和解決方法。同時，強調解題中的注意事項和易錯點，幫助學生提高解題的準確性和速度。

（三）教學評價與反饋

1.課堂檢測

通過提問、小組討論和練習題等方式，檢測學生對電場強度概念和計算方法的掌握情況，教師能及時發現學生在學習中存在的問題，并給予指導和幫助。

2.課后作業

布置與電場強度相關的練習題和思考題，讓學生鞏固所學知識并拓展思維。同時，教師鼓勵學生用多種方法解答問題，培養學生的創新能力和解題能力。

3.評價與反饋

根據學生的課堂表現、練習情況和作業完成情況，教師及時給予評價和反饋，并指出學生的優點和不足，及時給予改進建議[4]。同時，鼓勵學生直接互相學習、互相幫助，共同提高學習效果。

（四）教學資源與輔助手段

1.教學PPT

制作精美的PPT課件，包括圖片、圖表和動畫等元素，幫助學生更好地理解電場強度的概念和計算方法。

2.實驗演示

通過實驗演示讓學生更加直觀地感受電場的作用和性質。比如，演示帶電小球在電場中的運動等實驗。

3.網絡資源

提供與電場強度相關的網絡資源。比如，教學視頻、學術論文和科普文章等，鼓勵學生利用網絡資源進行自主學習和研究。

四、“問題生成與解決”的物理概念教學路徑

（一）創造問題情境

教師通過引入實際問題或案例創造問題情境，通過簡單的演示實驗引入電場強度的概念。例如，教師拿一個帶電的金屬球，讓學生觀察它對附近的小紙片的吸引，教師提出問題：“為什么會發生這種現象？”引導學生思考電場的概念，并引出電場強度的概念。接下來，教師引導學生了解電場強度的定義和公式。電場強度定義為單位電荷在電場中所受的力，公式E=F/q，并讓學生思考公式的物理含義，以及為什么需要定義電場強度這個概念。為進一步引導學生了解電場強度的性質，教師引出“電場強度是矢量，它具有方向性，并且與放入其中的電荷無關”概念，教師再介紹電力線和等勢面的概念，讓學生了解它們與電場強度的關系，突出此概念的重要性，也能保證學生更好地理解。

（二）引導學生提出問題

首先，為學生介紹電場強度的概念，強調電場是一個矢量場，電場強度是描述電場強弱的物理量。然后，通過一些實例或實驗，讓學生感受到電場的存在和電場強度的大小。學生理解了電場強度概念之后，教師引導學生思考和提出與電場強度相關的問題。例如，學生可能會問：電場強度是如何定義的？它與電荷、距離、介質等因素有什么關系？電場強度在空間中的分布有什么規律？如何測量電場強度？這些問題將有助于深入探討電場強度的性質和應用。

其次，對于學生提出的問題，教師組織學生共同討論和探究。例如，對電場強度的定義，引導學生回顧庫侖定律和電場的疊加原理，得出電場強度的定義式；電場強度與電荷、距離等因素的關系體系，通過實例計算和模擬實驗加深學生的理解；電場強度的分布規律，借助電力線形象地表示；電場強度的測量，介紹幾種常用的測量方法，如：利用試探電荷測量、利用電力線測量等[5]。通過討論和探究，學生提出更深入的問題，加深學生的學習印象。

最后，對“電場強度”課程的總結，強調電場強度是描述電場的重要物理量，是矢量場的一個重要屬性。同時，讓學生了解電場強度在實際中的應用，比如，在電子學、電磁學、物理學等領域中廣泛應用，提高學生的學科能力。

（三）建立模型

在“電場強度”的教學中，建立模型是一個重要的環節。通過建立模型，學生通過建立數學模型描述電場強度的影響因素和效應。

首先，明確電場強度所涉及的變量和概念，包括電荷、場源電荷、電場、電場強度等，借助簡單的圖示或實驗讓學生感受到電場的存在和電場強度的大小[6]。在此基礎上，引導學生建立電場強度的數學模型。電場強度的定義式是E=F/q，其中E表示電場強度，F表示電荷受到的力，q表示電荷量。此公式可以用來描述電場強度的大小和方向。

其次，在建立數學模型之后，引導學生理解模型的含義和作用。比如，電場強度是描述電場強弱的物理量，它的大小和方向決定了電場的性質。電場強度可以用矢量表示，其方向與正電荷所受的力方向相同。教師鼓勵學生利用所學的電場強度模型解決實際問題。比如，利用電場強度的定義式，計算空間某點的電場強度，或者利用電力線能形象地表示電場強度的方向和大小。

最后，拓展學生知識面，并對概念及相應公式正確應用，能評估模型的準確性和適用范圍。例如，電場強度的定義式是基于庫侖定律和電場的疊加原理得出的，因此其只用于真空中靜止電荷所激發的電場。對于其他情況，如：運動電荷、介質中的電場等，需引入其他公式描述，也能使學生提出更深層次的問題，有助于提高學生的學科能力。

（四）反思和總結

第一，重視概念的理解和建立。電場強度是電磁學中的一個重要概念，學生在初學階段會有一定的難度，再加上物理概念比較抽象，增大學生的學習難度，一旦教師忽視對此問題的考慮，會打消學生的積極性與自主性。對此，在教學中要重視概念的引入和理解，通過實例、圖示和實驗等多種手段幫助學生建立電場強度的概念，保證學生能準確地理解其物理意義[7]。

第二，引導學生的探究和發現。在教學過程中，通過學生自主提出問題、猜想、探究等，使學生自己能發現電場強度的性質和規律。再加上小組討論、實驗探究等方式的融合教學，為學生提供更多自主探究的條件，學生能自己得出結論，加深學生的學習印象。

第三，重視數學工具的應用。因電場強度的計算涉及矢量和微積分等數學工具的應用。在教學過程中，教師必須重視數學工具的應用和講解，也能幫助學生掌握基本的計算方法和技巧。

第四，結合實例和應用。電場強度是一個抽象的概念，但它在現實生活中有許多應用。在教學過程中，結合實例和應用加深學生對電場強度的理解，如：靜電除塵、靜電復印、磁場感應等。

第五，重視評估和反饋。在教學過程中重視學生的評估和反饋，及時發現學生的學習困難和問題，并加以解決。比如，通過課堂提問、作業批改、考試等方式科學評估和反饋，持續提高教學質量和效果。

五、“問題生成與解決”的物理概念教學策略

（一）明確核心思想，引導學生應用物理概念

在物理教學中，采用“問題生成與解決”的教學策略可以幫助學生更好地理解和應用物理概念。其核心思想是先讓學生在學習過程中自動生成問題，然后再通過問題解決，保證學生對物理概念充分理解和扎實掌握。

首先，教師在課堂上引導學生主動思考，提出與物理概念相關的問題，基于實際情境條件下學生通過觀察、實驗、推理等方法發現問題，并嘗試解決問題。其次，教師針對問題教學，講解相關的物理概念、原理和公式，引導學生理解和掌握知識，并組織學生進行實驗、觀察和探究，培養學生的實踐能力和解決問題的能力。最后，教師鼓勵學生互相交流和合作，共同解決問題，可選擇小組合作和討論方式，使學生在相互協作中加深對物理概念的理解，并找到更好的解決方法。

（二）轉變學習方式，調動學生積極性

通過實踐探究和合作學習，學生能更好地理解和應用物理概念，有助于提高學生的學習效果。教師引導學生關注生活中與物理概念相關的問題，比如，學生思考日常生活中的物理現象，為什么汽車在剎車時會停下來？為什么光線可以穿過玻璃？通過引導學生提出問題，激發學生的思維和好奇心。再加上教師組織學生進行小組合作和討論，學生能共同解決問題，進一步加深對物理概念的理解，而學生之間相互分享彼此的想法和發現，在學生互相交流和合作的過程中能主動思考，通過轉變學習方式，學生更加主動地參與學習，有助于提高學生的實踐能力。

結束語

在“電場強度”的物理概念教學中，通過問題生成與解決的教學路徑，可以幫助學生深入理解電場強度的概念和性質，并培養學生的分析能力和解決問題能力。再加上實例及實驗教學，便于教師引導學生發現電場的存在和電場強度的大小，并思考與電場強度相關的物理量和現象。教師積極鼓勵學生自主提出與電場強度相關的問題，引導學生利用庫侖定律、電場的疊加原理等基礎知識，推導出電場強度的定義式。在計算、模擬實驗等過程中便于學生更好地掌握電場強度的測量方法和影響因素，也利于拓寬學生的知識視野，為學生的日后學習奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]顧華.高中物理電場知識信息化教學路徑[J].科學咨詢（教育科研），2022（11）：218-220.

[2]李志云.核心素養指引下高中物理教學中學習遷移理論的應用策略：以“帶電粒子在電場中的偏轉”為例[J].物理教師，2021，42（12）：31-32，36.

[3]戴小民.TPACK視域下的高中物理單元教學設計與實踐：以“電場”單元教學片段內容為例[J].物理教學，2021，43（3）：16-19.

[4]張國平.從感覺引導走向理論與經驗支撐：基于核心素養的物理概念教學設計路徑研究[J].物理教師，2020，41（11）：27-30.

[5]周紅娜.高中物理電場知識解題規律總結[J].科學咨詢（科技·管理），2020（7）：171.

[6]朱留華.重力場強度在高中物理中的應用[J].科技視界，2020（14）：134-136.

[7]楊錦悅，任新成.基于逆向教學設計的科學思維能力培養研究：以“靜電場”中部分概念教學為例[J].物理教師，2019，40（5）：2-5.