高三電場(chǎng)復(fù)習(xí)課片段設(shè)計(jì)與反思

徐海莉

摘 要：本文以高三電場(chǎng)復(fù)習(xí)課中的片斷“電場(chǎng)中的‘三線問題”的教學(xué)為基礎(chǔ)，在認(rèn)知理論的指導(dǎo)下，結(jié)合當(dāng)前高中生物理學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，應(yīng)用“變式”在物理復(fù)習(xí)教學(xué)中進(jìn)行積極的實(shí)踐探索和反思總結(jié)。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；變式訓(xùn)練；發(fā)散思維；認(rèn)知理論

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）8-0012-3

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是新舊經(jīng)驗(yàn)之間雙向的相互作用過程，不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)吸收信息，而是主動(dòng)建構(gòu)信息意義的過程。在高三復(fù)習(xí)中，加強(qiáng)習(xí)題之間的練習(xí)，重視變式訓(xùn)練，幫助學(xué)生從不同角度理解知識(shí)，有助于加強(qiáng)知識(shí)練習(xí)，提高知識(shí)運(yùn)用的靈活性，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。本文通過對(duì)電場(chǎng)復(fù)習(xí)教學(xué)片段的設(shè)計(jì)，在課堂實(shí)踐中努力實(shí)現(xiàn)以優(yōu)化物理教學(xué)過程為目標(biāo)，構(gòu)建電場(chǎng)中電場(chǎng)線、等勢(shì)線、軌跡線與動(dòng)力學(xué)、能量等概念與規(guī)律的全面復(fù)習(xí)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而學(xué)會(huì)機(jī)動(dòng)、靈活地運(yùn)用知識(shí)的聯(lián)系解決電學(xué)問題。

1 課堂實(shí)踐

1.1 立足基礎(chǔ)，精選變式母題

吳家澍老師曾說：“物理教學(xué)的過程，就本質(zhì)而言，首先是學(xué)生的認(rèn)知過程”[1]。使學(xué)生正確掌握物理概念是物理教學(xué)過程的首要目標(biāo)，也是物理教學(xué)成功的一個(gè)重要標(biāo)志。建構(gòu)主義關(guān)于知識(shí)學(xué)習(xí)過程的研究表明，概念的形成不是一步完成的，而是每個(gè)概念的教學(xué)都要覆蓋充分的“變式”。而變式的基礎(chǔ)是母題，即題根。題根其實(shí)是一個(gè)問題，就像講課時(shí)的例題，它是題系中的根基，具有基礎(chǔ)性、代表性、輻射性。

“電場(chǎng)中的‘三線問題”母題：如圖1所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，可以判定（ ）

A.粒子在a點(diǎn)的速度大于在b點(diǎn)的速度

B.粒子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度

C.粒子一定帶正電荷

D.粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能

點(diǎn)撥 本題考查電場(chǎng)線的概念、牛頓第二定律、做曲線運(yùn)動(dòng)物體速度與加速度的關(guān)系、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系、能量守恒定律等基本概念和規(guī)律。先根據(jù)檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡弄清電場(chǎng)線的方向，進(jìn)而對(duì)電勢(shì)高低和電場(chǎng)力做功過程中的能量轉(zhuǎn)化問題做出判斷。

母題不是高難題，也不是簡(jiǎn)單題，難度系數(shù)不要求太大，其內(nèi)容緊扣課程和高考大綱。能被選為母題的一定是本章內(nèi)容的典型問題。

通過對(duì)母題進(jìn)行分析，找出題根中的信息元，尋找變式發(fā)散點(diǎn)，并在對(duì)母題進(jìn)行詳細(xì)分析的過程中，總結(jié)核心知識(shí)點(diǎn)和經(jīng)典解題方法。

1.2 利用清晰圖表，呈現(xiàn)變式網(wǎng)絡(luò)

在變式網(wǎng)絡(luò)中，教師給出了由題根派生出的幾種變式途徑，這既指明了該題目可能變化的方向，同時(shí)也指明了相關(guān)物理概念的內(nèi)涵，為學(xué)生深刻理解物理概念提供了有效的，具有層次性、聯(lián)想性和開放性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的思維導(dǎo)圖。

變式網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用了風(fēng)靡全球的思維導(dǎo)圖類似模式構(gòu)建而成，形式新穎，脈絡(luò)清晰，激發(fā)讀者放射性思考能力。

通過變式網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)各種變式的方向和層次。此教學(xué)過程在建構(gòu)主義里屬于典型的同化，同化是把新的知覺要素納入到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程，需要下列條件：①學(xué)生必須有同化新知識(shí)的相應(yīng)的原知識(shí)基礎(chǔ)；②學(xué)生認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)中必須具有邏輯意義；③學(xué)生必須具有獲及材料的意義的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；④學(xué)習(xí)者必須對(duì)新舊命題精細(xì)加工，才能生成新的意義。

1.3 合理變式，提高復(fù)習(xí)效率

物理學(xué)習(xí)中認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化，是指學(xué)生頭腦中知識(shí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展、更新或重建，從而使知識(shí)組合更有序。利用變式網(wǎng)絡(luò)可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)整理已有的知識(shí)使之更加有序，從而提高高三物理課堂的復(fù)習(xí)效率。變式訓(xùn)練教學(xué)中的變式方式可以根據(jù)母題中元素的變更，條件的強(qiáng)化和弱化，方法的類比和歸納等進(jìn)行呈現(xiàn)。與題根配套的變式數(shù)量控制在2至7個(gè)，大多是三到四個(gè)。編排過程由淺入深，符合一般的思維層次差異，能做到精而不泛。

經(jīng)典變式：

變式1 把電場(chǎng)線變?yōu)榈葎?shì)線

例1 如圖3所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于a、b兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線。取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說法中正確的是（ ）

A.a點(diǎn)電勢(shì)大于b點(diǎn)電勢(shì)

B.a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等

C.q1的電荷量小于q2的電荷量

D.q1在a點(diǎn)的電勢(shì)小于q2的電荷量

變式1考查電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)和電勢(shì)能，解題的關(guān)鍵是掌握電勢(shì)、電勢(shì)能高低判斷及電場(chǎng)力與電勢(shì)能的關(guān)系。該變式從電場(chǎng)線的圖理解過渡到等勢(shì)線的理解，用簡(jiǎn)單的題拓展了思維。緊接著安排電場(chǎng)線與等勢(shì)線結(jié)合的問題，進(jìn)一步提高高三學(xué)生解決電場(chǎng)問題的能力。

變式2 電場(chǎng)線、等勢(shì)線未知判斷

A.無(wú)論實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的電勢(shì)都比b點(diǎn)的小

B.無(wú)論實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能都比b點(diǎn)的大

C.如果實(shí)線是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的速率比比在b點(diǎn)的速率大

D.如果實(shí)線是等勢(shì)面，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功

類似此類“三不知”題目時(shí)要進(jìn)行假設(shè)。電荷的正負(fù)、場(chǎng)強(qiáng)的方向（或等勢(shì)面電勢(shì)的高低）、電荷運(yùn)動(dòng)的方向，是題目中相互制約的三個(gè)方面。若已知其中一個(gè)，可分析判定各待求量，若三個(gè)方面都不知（三不知），則要用“假設(shè)法”進(jìn)行分析。

變式3 由定性分析變?yōu)槎坑?jì)算

例3 在圖5中，虛線表示電場(chǎng)中的等勢(shì)面，相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，有一帶正電的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖5中的實(shí)線所示。不計(jì)重力，粒子在a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為20 eV，運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為2 eV，取c點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，則粒子的電勢(shì)能為-6 eV時(shí)，它的動(dòng)能為（ ）

A.16 eV B.14 eV

C.6 eV D.4 eV

在電學(xué)三線問題中有不少類型的問題需要進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算，往往會(huì)結(jié)合電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，動(dòng)能定理及能量守恒定律等方面進(jìn)行分析，特別要注意正負(fù)號(hào)的運(yùn)用。

變式4 由理論分析變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用

例4 靜電除塵是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型收塵板是長(zhǎng)條形金屬板，圖6中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)電場(chǎng)線分布如圖6所示。粉塵帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列4幅圖中可能正確的是（忽略重力和空氣阻力）（ ）

變式5 把電場(chǎng)線與軌跡線結(jié)合變?yōu)殡妶?chǎng)線與等勢(shì)線綜合

例5 如圖7所示，實(shí)線是電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)面，已知兩個(gè)相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等。一個(gè)負(fù)電荷在L3上某點(diǎn)的動(dòng)能為20 J，運(yùn)動(dòng)到L1上的某點(diǎn)時(shí)動(dòng)能變?yōu)榱恪Ｈ羧2為零電勢(shì)面，則此電荷的電勢(shì)能為4 J時(shí)，其動(dòng)能（ ）

A.16 J

B.10 J

C.6 J

D.4 J

在變式訓(xùn)練教學(xué)中，通過問題解決，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了解題操作，而且在策略性知識(shí)上有所收獲，同時(shí)學(xué)會(huì)了監(jiān)控自己看的操作過程。

在高三復(fù)習(xí)教育中，采用變式教學(xué)可以起到舉一反三，觸類旁通的效果，對(duì)于備戰(zhàn)高考的學(xué)生來說就能達(dá)到事半功倍的效果。在課后作業(yè)中，可以選取5到6題配套練習(xí)，主要從近幾年的高考真題和各省、市聯(lián)考中選取，這樣具有一定的典型性和權(quán)威性。

2 反思總結(jié)

變式訓(xùn)練教學(xué)是一種較有實(shí)用價(jià)值的思維技巧教學(xué)方式，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。它先對(duì)一道母題進(jìn)行分析，再以母題為模型衍生出相關(guān)聯(lián)的題目，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三。通過衍生，學(xué)生掌握處理該類問題的方法與技巧，從而有助于學(xué)生理解概念，培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，發(fā)散學(xué)生的思維。使學(xué)生清楚地掌握高中物理的基本知識(shí)和方法，領(lǐng)悟物理問題的本質(zhì)，從而有助于脫離“茫茫題海”，達(dá)到事半功倍的效果。

雖然是高考復(fù)習(xí)，但變式仍要循序漸進(jìn)，要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，逐步深入，難度逐步提高。否則，會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，影響問題的解決，降低學(xué)習(xí)效率。

當(dāng)然，不是所有的高三復(fù)習(xí)課堂教學(xué)都適合采用變式訓(xùn)練方法。實(shí)踐表明：概念復(fù)習(xí)教學(xué)、規(guī)律復(fù)習(xí)教學(xué)中，借助變式訓(xùn)練能幫助學(xué)生有效地進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。而且，在高一、高二的新課教育中，新教材必修和選修每?jī)?cè)最后安排的課題研究、新課教學(xué)中的理論探究環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、復(fù)習(xí)教學(xué)中的原型變式的規(guī)律提煉環(huán)節(jié)，甚至是競(jìng)賽教學(xué)中的新舊知識(shí)對(duì)比環(huán)節(jié)，都可以依據(jù)教學(xué)的有效性考慮是否采用變式訓(xùn)練。

總之，加強(qiáng)習(xí)題之間的聯(lián)系，重視變式訓(xùn)練，幫助學(xué)生從不同角度理解知識(shí)，有助于學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)聯(lián)系，提高知識(shí)運(yùn)用的靈活性，構(gòu)建合理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生參加高考打下全面夯實(shí)的基礎(chǔ)。

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（欄目編輯 趙保鋼）