高中物理中电场、电场强度教学的研究初探

沈鹏

场是电磁学的核心概念之一。而电场、电场强度和电势则是电磁学中重要的基础概念，是高中物理的教学重点，又是教学难点。由于学生缺乏感性认识，普遍觉得这些概念比较抽象，并存在许多错误认识，给物理教学带来了很大困难。因此，寻求和探索有效的教学策略以改进电场概念的教学显得非常重要。

一、学生理解电场的特点

1.自发性

学生在学习电场时主要是站在自己的立场上，凭借自己的感性经验和认识来自发建构这样的概念。事实上，学生在任何的学习实践（含学校学习）中，其接受方式也主要是一个主动、自发的建构过程。这一自发的建构过程中，便自然会导致学生接受概念学习时，习得的内容有的是对的、有的是错的，从而导致学生形成相关的错误想法。

2.顽固性

许多错误概念并未随学生学习电场后而自行消除，也不随提高了教学要求的后继内容（磁场）的学习而消失，它仍不同程度地存在于学生群体中。如高三学生已经学过了电磁学，但在对电场的理解上仍存在较多错误想法，而且比例不低。学生可能背熟了很多定义、定律和物理公式，但同时在其大脑的深处还保留着错误的想法，当遇到实际的问题时，他们往往还是用自己的一套想法来解释或解决这些问题，这说明他们并没有将所学的物理知识纳入到自己的概念体系当中。

3.模糊性

主要包括以下两个方面：一是电场相关概念理解，学生在涉及场物质、电场线与电场之间的关系、电势与场强之间的关系等几个方面均不同程度地存在错误想法；二是探测看不见摸不着物质的方法，学生不能确定研究电场的方法。

二、目前高中物理电场教学中存在的问题

电场是客观存在的一种特殊物质形态，它看不见摸不着，缺乏直观性。场是电磁学的核心概念，电场强度、电势是电磁学中极其重要的基础概念，是高中物理电场一章的重点，又是难点，但是由于学生缺乏感性认识，普遍觉得这些概念比较抽象。虚幻飘缈，难学难记。相当一部分学生没有真正理解概念的要领和规律的物理意义和实质，只是从抽象的定义出发，背条文、背“黑体字”，印象不深、理解不透、记不住、记不牢，相近的概念常发生混淆。有些学生只会生搬硬套公式，以至错了不知怎么错；对了也不知怎么对的，不知其然，更不知其所以然。

教师在电场教学中经常会遇到如下两种情况：一种情况是学生对所学的内容较陌生，而新知识（电场、场强、电势等）本身比较抽象，学生原有认知结构中缺乏感性认识；另一种情况是学生对新知识不完全陌生，但不能明晰新旧知识之间的差异性，即学生原有认知结构中虽有适当的概念，但不稳定、不清晰，难以成为新知识的固着点。

学生感到难学，教师感到难教。究其原因是学生初次接触到电场的概念，运用这些知识判断电场力、场强的大小和方向、判断电势高低、判断电势能的大小有一定困难。

三、提高高中物理电场、电场强度教学的有效对策

1.采用多种教学策略和方法促进学生主动学习

在教学中，从注重学生解题转变为注重学生对电磁学的认识和对电场概念的功能性理解，重视培养学生理解和应用电场概念的认知技能，在教学中采用师生交互促进学生主动参与的教学方法。首先，力学教学时，一般不提“场”的概念，如今提出重力场，有助于初学者接受“场”的概念。其次，利用初学“电场”者对力学知识的理解基础，探究电场中各抽象概念及相互关系。最后，使初学者意识到“电场”教学中引入的“场”是一个普遍的概念，有更广、更深的应用。

2.采用模拟图、关系图等手段，弥补文字表达的不足

在一些学生的认知结构中，空间观念薄弱、空间想象力差，或者还没有电场的概念，或者还不具备看不见摸不着物质的观念和概念。他们当中有的人还没有二维空间和三维空间的观念，只有一维空间的观念。也有一些学生的认知结构中，尽管具备了二维或三维空间观念，只是由于知识不足，或者缺乏抽象思维，以致无法理解电场。

对教材的插图进行改进，有利于学生理解电场的叠加性、两个电荷之间通过电场传递相互作用。教学中增补点电荷周围电场的模拟图，既直观形象地建立场的图景，又避免学生后续学习电场线时误认为线条之间无电场。通过物质存在形式的关系结构图让学生形成知识组块，可以弥补文字表达的不足。将最能与新知识建立联系的观念，以学生易于接受的方式“移植”进学生的认知结构中，确保学生建立新旧知识的实质性联系，有助于学生对新知识的理解，实现重点和难点的突破，并逐渐建构可兼容更多新知识的开放的知识框架。

3.发挥积极意义的思维定势，克服消极意义的思维定势，形成正确的科学观

高中生对电场的认知顺序是：第一，认知磁场；第二，认知看不见摸不着的物质可以根据其表现出来的性质进行研究、认识；第三，通过计算试探电荷受力了解电场强度；第四，可以人为引入电场线形象地描述电场；第五，可以从能量角度研究电场。

影响高中生电场概念发展的因素有：第一，知识和经验。绝大多数学生对磁场物质不能理解，这是由于他们没有从物质观这个角度认识磁场，因此要他们解答此类问题是力不从心、难以胜任的。第二，对微粒的理解和对电场的理解有一定的相关性，还有很多高中生处于从微粒理解电场的形态分布，处于这种水平的学生不能很好地理解电场概念。第三，教学方式不同，影响学生对电场概念的理解。探究式教学有利于学生更深刻地理解电场。

四、结论

总之，探究式教学的真正实施一方面要求有与之相应的教材、实验器材等配套设备，另一方面，要求师生都要转变观念，要注重学生在探究过程中学习，而不是仅仅关注结果，学习效果也应在过程、情境中評估。