高三电场复习课片段设计与反思

徐海莉

摘 要：本文以高三电场复习课中的片断“电场中的‘三线问题”的教学为基础，在认知理论的指导下，结合当前高中生物理学习的实际情况，应用“变式”在物理复习教学中进行积极的实践探索和反思总结。

关键词：建构主义；变式训练；发散思维；认知理论

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0012-3

建构主义学习理论认为，学习是新旧经验之间双向的相互作用过程，不是学习者被动吸收信息，而是主动建构信息意义的过程。在高三复习中，加强习题之间的练习，重视变式训练，帮助学生从不同角度理解知识，有助于加强知识练习，提高知识运用的灵活性，构建结构合理的知识网络。本文通过对电场复习教学片段的设计，在课堂实践中努力实现以优化物理教学过程为目标，构建电场中电场线、等势线、轨迹线与动力学、能量等概念与规律的全面复习知识网络，从而学会机动、灵活地运用知识的联系解决电学问题。

1 课堂实践

1.1 立足基础，精选变式母题

吴家澍老师曾说：“物理教学的过程，就本质而言，首先是学生的认知过程”[1]。使学生正确掌握物理概念是物理教学过程的首要目标，也是物理教学成功的一个重要标志。建构主义关于知识学习过程的研究表明，概念的形成不是一步完成的，而是每个概念的教学都要覆盖充分的“变式”。而变式的基础是母题，即题根。题根其实是一个问题，就像讲课时的例题，它是题系中的根基，具有基础性、代表性、辐射性。

“电场中的‘三线问题”母题：如图1所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为其运动轨迹上的两点，可以判定（ ）

A.粒子在a点的速度大于在b点的速度

B.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

C.粒子一定带正电荷

D.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能

点拨 本题考查电场线的概念、牛顿第二定律、做曲线运动物体速度与加速度的关系、电场力做功与电势能变化的关系、能量守恒定律等基本概念和规律。先根据检验电荷在电场中的运动轨迹弄清电场线的方向，进而对电势高低和电场力做功过程中的能量转化问题做出判断。

母题不是高难题，也不是简单题，难度系数不要求太大，其内容紧扣课程和高考大纲。能被选为母题的一定是本章内容的典型问题。

通过对母题进行分析，找出题根中的信息元，寻找变式发散点，并在对母题进行详细分析的过程中，总结核心知识点和经典解题方法。

1.2 利用清晰图表，呈现变式网络

在变式网络中，教师给出了由题根派生出的几种变式途径，这既指明了该题目可能变化的方向，同时也指明了相关物理概念的内涵，为学生深刻理解物理概念提供了有效的，具有层次性、联想性和开放性结构特点的思维导图。

变式网络运用了风靡全球的思维导图类似模式构建而成，形式新颖，脉络清晰，激发读者放射性思考能力。

通过变式网络呈现各种变式的方向和层次。此教学过程在建构主义里属于典型的同化，同化是把新的知觉要素纳入到原有的认知结构的过程，需要下列条件：①学生必须有同化新知识的相应的原知识基础；②学生认识结构中必须具有逻辑意义；③学生必须具有获及材料的意义的学习动机；④学习者必须对新旧命题精细加工，才能生成新的意义。

1.3 合理变式，提高复习效率

物理学习中认知结构的变化，是指学生头脑中知识结构的扩展、更新或重建，从而使知识组合更有序。利用变式网络可以让学生学会整理已有的知识使之更加有序，从而提高高三物理课堂的复习效率。变式训练教学中的变式方式可以根据母题中元素的变更，条件的强化和弱化，方法的类比和归纳等进行呈现。与题根配套的变式数量控制在2至7个，大多是三到四个。编排过程由浅入深，符合一般的思维层次差异，能做到精而不泛。

经典变式：

变式1 把电场线变为等势线

例1 如图3所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于a、b两点，虚线为等势线。取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法中正确的是（ ）

A.a点电势大于b点电势

B.a、b两点的电场强度相等

C.q1的电荷量小于q2的电荷量

D.q1在a点的电势小于q2的电荷量

变式1考查电场强度、电势和电势能，解题的关键是掌握电势、电势能高低判断及电场力与电势能的关系。该变式从电场线的图理解过渡到等势线的理解，用简单的题拓展了思维。紧接着安排电场线与等势线结合的问题，进一步提高高三学生解决电场问题的能力。

变式2 电场线、等势线未知判断

A.无论实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的小

B.无论实线是电场线还是等势面，电子在a点的电势能都比b点的大

C.如果实线是等势面，电子在a点的速率比比在b点的速率大

D.如果实线是等势面，电场力对电子做负功

类似此类“三不知”题目时要进行假设。电荷的正负、场强的方向（或等势面电势的高低）、电荷运动的方向，是题目中相互制约的三个方面。若已知其中一个，可分析判定各待求量，若三个方面都不知（三不知），则要用“假设法”进行分析。

变式3 由定性分析变为定量计算

例3 在图5中，虚线表示电场中的等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带正电的粒子在电场中运动，轨迹如图5中的实线所示。不计重力，粒子在a点时的动能为20 eV，运动到b点时，动能为2 eV，取c点为零势能点，则粒子的电势能为-6 eV时，它的动能为（ ）

A.16 eV B.14 eV

C.6 eV D.4 eV

在电学三线问题中有不少类型的问题需要进行实际的计算，往往会结合电场力做功与电势能变化的关系，动能定理及能量守恒定律等方面进行分析，特别要注意正负号的运用。

变式4 由理论分析变为实际应用

例4 静电除尘是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型收尘板是长条形金属板，图6中直线ab为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧电场线分布如图6所示。粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是（忽略重力和空气阻力）（ ）

变式5 把电场线与轨迹线结合变为电场线与等势线综合

例5 如图7所示，实线是电场线，虚线表示等势面，已知两个相邻等势面之间的电势差相等。一个负电荷在L3上某点的动能为20 J，运动到L1上的某点时动能变为零。若取L2为零电势面，则此电荷的电势能为4 J时，其动能（ ）

A.16 J

B.10 J

C.6 J

D.4 J

在变式训练教学中，通过问题解决，学生不仅学会了解题操作，而且在策略性知识上有所收获，同时学会了监控自己看的操作过程。

在高三复习教育中，采用变式教学可以起到举一反三，触类旁通的效果，对于备战高考的学生来说就能达到事半功倍的效果。在课后作业中，可以选取5到6题配套练习，主要从近几年的高考真题和各省、市联考中选取，这样具有一定的典型性和权威性。

2 反思总结

变式训练教学是一种较有实用价值的思维技巧教学方式，符合学生的认知规律。它先对一道母题进行分析，再以母题为模型衍生出相关联的题目，使学生触类旁通，举一反三。通过衍生，学生掌握处理该类问题的方法与技巧，从而有助于学生理解概念，培养学生的解题能力，发散学生的思维。使学生清楚地掌握高中物理的基本知识和方法，领悟物理问题的本质，从而有助于脱离“茫茫题海”，达到事半功倍的效果。

虽然是高考复习，但变式仍要循序渐进，要符合学生的认知规律，逐步深入，难度逐步提高。否则，会使学生产生畏难情绪，影响问题的解决，降低学习效率。

当然，不是所有的高三复习课堂教学都适合采用变式训练方法。实践表明：概念复习教学、规律复习教学中，借助变式训练能帮助学生有效地进行探究学习。而且，在高一、高二的新课教育中，新教材必修和选修每册最后安排的课题研究、新课教学中的理论探究环节、实验教学中的方案设计环节、复习教学中的原型变式的规律提炼环节，甚至是竞赛教学中的新旧知识对比环节，都可以依据教学的有效性考虑是否采用变式训练。

总之，加强习题之间的联系，重视变式训练，帮助学生从不同角度理解知识，有助于学生加强知识联系，提高知识运用的灵活性，构建合理的知识网络，为学生参加高考打下全面夯实的基础。

参考文献：

[1]吴家澍.从优秀走向卓越——谈教师的三项修炼探微[J].中学物理教学参考，2011，40（6）：2—5.

[2]梁旭.认知物理教学研究[M].杭州：浙江教育出版社，2011.

[3]赵强，刘炳昇.建构与前概念[J].物理教师，2001，35（7）：3—4.

（栏目编辑 赵保钢）