以“电场”为例，探寻高中物理知识结构的构建

叶益胜

摘要：学生在学习物理过程中，是借助过去已学过的物理知识和学习经验去理解新的物理概念和物理现象，把新学习的物理知识与自己脑中已有的物理知识很好地结合起来，形成较好的学习系统（即认知结构）。由此，中学生学习高中物理的过程，本质上是学生物理认知结构的建构过程。基于这样的认识，本文侧重于在物理教学中如何建构中学生良好的物理认知结构。本文根据实际教学案例，对于有效建立知识结构在物理教学中的重要性以及如何有效地建立知识结构等方面做了初步的研究和探讨。

关键词：高中物理；知识结构；构建过程

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）08-0079

一、问题的提出

很多学生发现在学习物理的时候，即使花费大量的时间去背公式和做题目，物理成绩始终没有起色。在笔者与学生的交谈中发现，很多学生没有去整理物理知识之间的一些关系的习惯，更别谈主动去构建物理知识结构。所以，大部分学生对很多物理问题的理解只是片面的、零散的。物理认知结构的建立，有助于学习者加深对物理知识的理解和看法；对知识进行梳理形成网络，有助于学生对问题的立体式理解。物理认知结构是学生对物理知识的主观反应，有鲜明的个性特色。不同的学生，即使学习相同的物理知识，也会形成不同的物理认知结构。同一个学生在不同的时期学习同样的知识，也会形成不同层次的物理认知结构。但是如何进行知识的梳理，以建构物理知识结构，这是教师和学生共同面临的问题。

二、建立物理知识结构的原因和作用

作为高中物理教师，笔者最深刻的体会是：成为教师后，我们看待知识的角度发生了变化，我们不再像学生那样一味地接受，而是从全局性角度对物理知识进行结构性的归纳和梳理，建立起完备的知识体系。合理的知识结构可以帮助我们在运用时，快速、准确地提取有效的知识，最后达到提高分析推理、选择判断、综合归纳的能力。

物理难学，是高中学生的普遍感受。原因之一是，由物理学科本身的特点决定的，物理学是人类在认识和征服自然的过程中长期积累的一门科学知识，所涉及的领域宽、实践性强、灵活度高，与生产、生活及数学有密切的联系。原因之二是，物理概念、规律的高度概括性以及客观物理世界的复杂性，决定了从掌握概念、规律到灵活运用、解决具体问题之间存在着一个跨度较大的台阶，要跨好这个台阶，就必须解决好学生在学习中由知识向方法、能力的转化工作。笔者认为，学好物理的关键是能否建立一个科学的、合理的知识结构，使之对物理知识融会贯通、举一反三，对方法运用灵活。

我国著名心理学家张庆林认为：“优等生头脑中的知识是有组织和系统的，知识点按层次排列，而且知识点有内在的联系。如果把优等生头脑中的知识结构画成一张图的话，就呈现出一个层次网络系统。而学困生头脑中的知识是零散和孤立的。”张庆林先生的话深刻的揭示了：对于物理这门凸显理科思维的学科，如果要成为一个物理学科的优等生，就必须建立良好的物理知识结构。这深深地激发了笔者去探索如何有效建立高中物理知识体系的想法。

三、典型教学案例片段呈现

在学完“电场”这一章后，学生对电场中的很多物理概念只有零散的认识，以至于对如何解决电场中的问题很困惑，常常感觉无从下手。如果我们能够将电场中的概念（如电势能，电势，电势差等）进行系统的梳理，整理出物理量之间的关系结构图，就可以让学生在解题时有的放矢，知道从何入手。

（呈现课堂教学片段）

教师：如何判断上图中A，B两点的电势高低。

学生1：A点的电势高于B点的电势，因为沿着电场线方向电势逐渐降低。

教师：还能从其他角度可以说明A点的电势高于B点的电势吗？

学生2：放一个试探正电荷在A点，让正电荷从A到B做功，在该过程中正电荷做正功，电势能降低，A点的电势高于B点的电势。

教师追问：从做功的角度，不通过电势能怎样来判断电势的高低？

学生：在该过程中，正电荷做正功，电势差大于0，同样可以证明A点的电势高于B点的电势。

（教师总结判断电势高低的方法：①沿着电场线方向，电势逐渐降低。②电场力做功。）

教师：在判断A，B两点电势高低的过程中，你能总结电势能、电势差、电势与电荷q的关系吗？

学生：电势差、电势与电荷q无关。电势能与电荷q有关，如果是正电荷，电势越高的地方，电势能越大；如果是负电荷，电势越低的地方，电势能越小。

教师：根据上面的讨论和分析，我们可以总结出电场力做功，电势能，电势，电势差之间的关系，从而可以帮助我们在解决相关问题时找到突破口和切入点。

通过以上案例，我们发现：建立物理知识结构，一方面，需要在教师的合理引导下发挥学生的主观能动性，体验物理知识的再创造过程，从而自我建构物理知识，形成物理思想方法的活动。另一方面，学生在教师的引导下参与教学活动，在学习中归纳物理知识，并通过反思逐步建立物理知识结构，最后达到能够熟练运用知识结构解决实际问题。所以，这就需要我们在教师和学生两方面共同努力下以使学生建立物理知识结构。需要说明的是，在这一活动中，教师是组织者和引领者，因此，教师应积极发挥主导作用，尊重学生的认知主体，遵循认知规律，把发现的权利还给学生，把赞赏和鼓励留给学生。

四、如何有效建立物理知識结构

在物理教学中，如何帮助学生建立良好的物理知识结构，是值得广大物理教师去探讨的问题。作为物理教师，我们首先应当投入大量的时间去反复研读教材，从而了解自己所任教学科的知识结构。同时，教师必须熟悉学生原有的物理认知结构和物理知识结构，只有这样才能知道选择教什么和怎样教。当教师对学生原有的物理认识结构有了全面而细致的了解之后，就可以选择适当的教学方式帮助学生建构那些缺少的观念，明确那些模糊的观念，强化其稳定性，为学习新的知识打下牢靠的基础。我们可以在课堂上引导学生构建认知结构，让学生明白自己将要学到什么或者应具备怎样的学习能力。在教学中，教师应该从已有知识出发，每学一个概念都与已经学过的概念进行联系和对比，使学生学到的知识总是相互联系的一个整体。在创设问题情境时，最好是从学生熟悉的生活情境和生产实际的角度去设置，这样才能保证学生有相关的观念来思考理解问题，才有可能使学生主动积极地建构他们的物理认知结构。教学中教师对新知识教学不能孤立地进行，应把新知识纳入原有的观念系统中进行整体考虑，使新知识与原有的相关知识相联系，并把这些有联系的知识点重新组织为一个知识结构。教师要根据各部分之间的关系帮助学生把这部分知识联系起来，形成一个层次分明、类别清楚、联系密切的网络结构。可以鼓励学生在学习过程中主动科学的建立物理知识结构。每节课后，学生都应该复习本节课所讲的内容，思考所学知识间的联系，教师可以要求学生用知识结构图的形式整理所学内容，形成局部知识结构。与此同时，教师也可以要求学生做每一章的知识结构图，学生自己通过复习、联想、分析、整理，自己尝试做知识结构图。

五、教学反思与感悟

通过一段时间在教学过程中对知识结构应用的强调，发现通过构建知识网络，有利于提高课堂教学效率。复习课可以更简洁，只要让学生按照知识体系复习，就可以起到事半功倍的作用。如上面电场部分内容，利用知识结构，学生能够很清楚的认识到各个物理量之间的关系，同时也方便学生更好地复习这一章的公式。既节省时间，又提高学生系统掌握教材知识的能力。从更深远的意义来说，笔者认为这不仅有利于学生的学习，也培养了他们良好的逻辑思维。

同时，物理知识结构的应用教学也让教师有很大的收获。在构建知识结构的过程中，笔者意识到如果能巧妙利用知识结构进行教学，将使教学效率大大提高，有效减轻学生与教师的负担。通过知识网络的构建，可以促使我们从更高的角度审视自己原来掌握的知识结构，从而建立系统的物理知识网络。这对于教师自身的素养提高有很大的帮助。

总之，利用知识结构的教学方式在具体实施过程中，发现还存在很多困难，在知识结构的创建和应用中还有很大的改进空间。如知识结构中各知识点之间的横向联系不够突出，重要实验体现不出来，内容不够细致；在应用中还没有放手让学生自己创建，对学生自学能力的培养不够。笔者认为，只要不断努力，在物理教学中重视学生良好物理知识结构的建立，既要立足于教材，又要对教材进行高屋建瓴的剖析和重新组织，只有这样才能抓住物理教学的本质，不断提高教学质量。

（作者单位：浙江省温州市第二外国语学校 325000）endprint