以“電場”為例，探尋高中物理知識結構的構建

葉益勝

摘要：學生在學習物理過程中，是借助過去已學過的物理知識和學習經驗去理解新的物理概念和物理現象，把新學習的物理知識與自己腦中已有的物理知識很好地結合起來，形成較好的學習系統（即認知結構）。由此，中學生學習高中物理的過程，本質上是學生物理認知結構的建構過程。基于這樣的認識，本文側重于在物理教學中如何建構中學生良好的物理認知結構。本文根據實際教學案例，對于有效建立知識結構在物理教學中的重要性以及如何有效地建立知識結構等方面做了初步的研究和探討。

關鍵詞：高中物理；知識結構；構建過程

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）08-0079

一、問題的提出

很多學生發現在學習物理的時候，即使花費大量的時間去背公式和做題目，物理成績始終沒有起色。在筆者與學生的交談中發現，很多學生沒有去整理物理知識之間的一些關系的習慣，更別談主動去構建物理知識結構。所以，大部分學生對很多物理問題的理解只是片面的、零散的。物理認知結構的建立，有助于學習者加深對物理知識的理解和看法；對知識進行梳理形成網絡，有助于學生對問題的立體式理解。物理認知結構是學生對物理知識的主觀反應，有鮮明的個性特色。不同的學生，即使學習相同的物理知識，也會形成不同的物理認知結構。同一個學生在不同的時期學習同樣的知識，也會形成不同層次的物理認知結構。但是如何進行知識的梳理，以建構物理知識結構，這是教師和學生共同面臨的問題。

二、建立物理知識結構的原因和作用

作為高中物理教師，筆者最深刻的體會是：成為教師后，我們看待知識的角度發生了變化，我們不再像學生那樣一味地接受，而是從全局性角度對物理知識進行結構性的歸納和梳理，建立起完備的知識體系。合理的知識結構可以幫助我們在運用時，快速、準確地提取有效的知識，最后達到提高分析推理、選擇判斷、綜合歸納的能力。

物理難學，是高中學生的普遍感受。原因之一是，由物理學科本身的特點決定的，物理學是人類在認識和征服自然的過程中長期積累的一門科學知識，所涉及的領域寬、實踐性強、靈活度高，與生產、生活及數學有密切的聯系。原因之二是，物理概念、規律的高度概括性以及客觀物理世界的復雜性，決定了從掌握概念、規律到靈活運用、解決具體問題之間存在著一個跨度較大的臺階，要跨好這個臺階，就必須解決好學生在學習中由知識向方法、能力的轉化工作。筆者認為，學好物理的關鍵是能否建立一個科學的、合理的知識結構，使之對物理知識融會貫通、舉一反三，對方法運用靈活。

我國著名心理學家張慶林認為：“優等生頭腦中的知識是有組織和系統的，知識點按層次排列，而且知識點有內在的聯系。如果把優等生頭腦中的知識結構畫成一張圖的話，就呈現出一個層次網絡系統。而學困生頭腦中的知識是零散和孤立的。”張慶林先生的話深刻的揭示了：對于物理這門凸顯理科思維的學科，如果要成為一個物理學科的優等生，就必須建立良好的物理知識結構。這深深地激發了筆者去探索如何有效建立高中物理知識體系的想法。

三、典型教學案例片段呈現

在學完“電場”這一章后，學生對電場中的很多物理概念只有零散的認識，以至于對如何解決電場中的問題很困惑，常常感覺無從下手。如果我們能夠將電場中的概念（如電勢能，電勢，電勢差等）進行系統的梳理，整理出物理量之間的關系結構圖，就可以讓學生在解題時有的放矢，知道從何入手。

（呈現課堂教學片段）

教師：如何判斷上圖中A，B兩點的電勢高低。

學生1：A點的電勢高于B點的電勢，因為沿著電場線方向電勢逐漸降低。

教師：還能從其他角度可以說明A點的電勢高于B點的電勢嗎？

學生2：放一個試探正電荷在A點，讓正電荷從A到B做功，在該過程中正電荷做正功，電勢能降低，A點的電勢高于B點的電勢。

教師追問：從做功的角度，不通過電勢能怎樣來判斷電勢的高低？

學生：在該過程中，正電荷做正功，電勢差大于0，同樣可以證明A點的電勢高于B點的電勢。

（教師總結判斷電勢高低的方法：①沿著電場線方向，電勢逐漸降低。②電場力做功。）

教師：在判斷A，B兩點電勢高低的過程中，你能總結電勢能、電勢差、電勢與電荷q的關系嗎？

學生：電勢差、電勢與電荷q無關。電勢能與電荷q有關，如果是正電荷，電勢越高的地方，電勢能越大；如果是負電荷，電勢越低的地方，電勢能越小。

教師：根據上面的討論和分析，我們可以總結出電場力做功，電勢能，電勢，電勢差之間的關系，從而可以幫助我們在解決相關問題時找到突破口和切入點。

通過以上案例，我們發現：建立物理知識結構，一方面，需要在教師的合理引導下發揮學生的主觀能動性，體驗物理知識的再創造過程，從而自我建構物理知識，形成物理思想方法的活動。另一方面，學生在教師的引導下參與教學活動，在學習中歸納物理知識，并通過反思逐步建立物理知識結構，最后達到能夠熟練運用知識結構解決實際問題。所以，這就需要我們在教師和學生兩方面共同努力下以使學生建立物理知識結構。需要說明的是，在這一活動中，教師是組織者和引領者，因此，教師應積極發揮主導作用，尊重學生的認知主體，遵循認知規律，把發現的權利還給學生，把贊賞和鼓勵留給學生。

四、如何有效建立物理知識結構

在物理教學中，如何幫助學生建立良好的物理知識結構，是值得廣大物理教師去探討的問題。作為物理教師，我們首先應當投入大量的時間去反復研讀教材，從而了解自己所任教學科的知識結構。同時，教師必須熟悉學生原有的物理認知結構和物理知識結構，只有這樣才能知道選擇教什么和怎樣教。當教師對學生原有的物理認識結構有了全面而細致的了解之后，就可以選擇適當的教學方式幫助學生建構那些缺少的觀念，明確那些模糊的觀念，強化其穩定性，為學習新的知識打下牢靠的基礎。我們可以在課堂上引導學生構建認知結構，讓學生明白自己將要學到什么或者應具備怎樣的學習能力。在教學中，教師應該從已有知識出發，每學一個概念都與已經學過的概念進行聯系和對比，使學生學到的知識總是相互聯系的一個整體。在創設問題情境時，最好是從學生熟悉的生活情境和生產實際的角度去設置，這樣才能保證學生有相關的觀念來思考理解問題，才有可能使學生主動積極地建構他們的物理認知結構。教學中教師對新知識教學不能孤立地進行，應把新知識納入原有的觀念系統中進行整體考慮，使新知識與原有的相關知識相聯系，并把這些有聯系的知識點重新組織為一個知識結構。教師要根據各部分之間的關系幫助學生把這部分知識聯系起來，形成一個層次分明、類別清楚、聯系密切的網絡結構。可以鼓勵學生在學習過程中主動科學的建立物理知識結構。每節課后，學生都應該復習本節課所講的內容，思考所學知識間的聯系，教師可以要求學生用知識結構圖的形式整理所學內容，形成局部知識結構。與此同時，教師也可以要求學生做每一章的知識結構圖，學生自己通過復習、聯想、分析、整理，自己嘗試做知識結構圖。

五、教學反思與感悟

通過一段時間在教學過程中對知識結構應用的強調，發現通過構建知識網絡，有利于提高課堂教學效率。復習課可以更簡潔，只要讓學生按照知識體系復習，就可以起到事半功倍的作用。如上面電場部分內容，利用知識結構，學生能夠很清楚的認識到各個物理量之間的關系，同時也方便學生更好地復習這一章的公式。既節省時間，又提高學生系統掌握教材知識的能力。從更深遠的意義來說，筆者認為這不僅有利于學生的學習，也培養了他們良好的邏輯思維。

同時，物理知識結構的應用教學也讓教師有很大的收獲。在構建知識結構的過程中，筆者意識到如果能巧妙利用知識結構進行教學，將使教學效率大大提高，有效減輕學生與教師的負擔。通過知識網絡的構建，可以促使我們從更高的角度審視自己原來掌握的知識結構，從而建立系統的物理知識網絡。這對于教師自身的素養提高有很大的幫助。

總之，利用知識結構的教學方式在具體實施過程中，發現還存在很多困難，在知識結構的創建和應用中還有很大的改進空間。如知識結構中各知識點之間的橫向聯系不夠突出，重要實驗體現不出來，內容不夠細致；在應用中還沒有放手讓學生自己創建，對學生自學能力的培養不夠。筆者認為，只要不斷努力，在物理教學中重視學生良好物理知識結構的建立，既要立足于教材，又要對教材進行高屋建瓴的剖析和重新組織，只有這樣才能抓住物理教學的本質，不斷提高教學質量。

（作者單位：浙江省溫州市第二外國語學校 325000）endprint