以“靜電場中的圖像問題”為例談對話教學

高 礦

（南京航空航天大學附屬高級中學，江蘇南京 210007）

2017年版《普通高中物理課程標準》提出：物理核心素養是學生在學習物理學科知識的過程中逐漸形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個要素構成。必須把培養物理學科核心素養作為物理教學的重要目標，通過對話教學促進學生深度學習是實現這一目標的關鍵。

深度學習突出高階思維能力的培養，尤其是批判思維能力的培養，是一種有意義的學習。復習課的教學不僅僅是對已有知識的再回顧，而且是通過對話教學促使學生經歷深度學習，是對知識系統再建構、再完善，實現學習能力再提升的過程。本文以高三復習課“靜電場中的圖像問題”教學設計為例，充分考慮學生的知識水平、認知困難，通過對話式教學創設真實的情境，促進學生進行深度學習。

一、教材分析

“靜電場中的圖像問題”是高三一輪復習中的一個重要且核心的考點，主要介紹高考常考的三種圖像，即E-x、φ-x、Ep-x 圖像。圖像問題一直以來所涉及的問題綜合性較強，考點分布廣，主要考查學生讀圖能力（信息提取能力）、識圖能力（信息加工能力）和抽象思維能力（問題解決能力）。圖像問題對拓展學生的思維、增強學生對電場中的核心概念的理解起到了重要作用。例如，v-t圖像能夠幫助學生建立帶電粒子的運動模型（勻速運動、變速運動等），從而判斷帶電粒子的受力情況，及其與電場力做功、電勢能、電勢等物理量之間的關系。再比如φ-x圖像，學生從圖中可以直接判斷出各點電勢的高低，經過抽象建模可以得到其斜率等于電場強度的大小，還可以判斷電場力做功及電勢能的變化。通過對話教學，學生能夠學會針對不同的圖像建立不同的物理模型，并能夠準確地選擇恰當的模型進行解題，熟練掌握模型的構建方法，解決較為復雜的問題，實現深度學習，而不是僅僅停留在掌握知識本身上。

二、學情分析與設計理念

本節課內容面對的是高三學生，他們之前已經復習了電場力和能的性質，對很多概念有了一些理解，但是他們容易忽視基本知識和基本概念的掌握，不愿意花時間去進行深入思考，學習主動性還是比較欠缺。本節課內容有利于鞏固學生的基礎知識、核心概念，深化學生對電場強度、電勢、電勢差的理解，以及對帶電粒子在電場中運動時電場力做功、電勢能變化的認識，形成科學的問題解決方案。

其實，學生在本節課遇到的最大困難是無法將圖像與核心概念建立起聯系，也就是無法從圖像中提取有用的信息并且進行信息加工。例如，怎樣由E-x圖像判斷電場方向、電勢差的大小、電勢的高低等學生往往無法解決。其根源之一在于電場這一章的概念太抽象，一切都要靠想象才能得到，也就是學生抽象思維能力欠缺；其二在于用圖像來呈現問題本身就是一個較為抽象的表示方式，對學生能力要求很高。因此對本節課的設計應從如何化抽象為直觀入手，通過對話教學引導學生多思考，從而促進學生深度學習。

三、學習目標

（1）通過多種情境下的對話教學，學生能準確提取圖像所呈現出來的各種信息。

（2）學生形成清晰的物理觀念，運用提取出的信息解決簡單的物理問題，具有將物理信息與實際問題相聯系的能力。

（3）通過對話教學，學生對三種圖像有深刻的認識，能將實際問題轉化成物理模型，并熟練應用所學知識解決較為抽象的問題。

（4）學生能夠提出自己的觀點，從不同角度去分析與解決問題，并將所學科學方法進行推廣，解決更加復雜的問題。

（5）通過小結與反思，學生認識到主動參與團隊學習、積極發揮團隊作用的重要性。

（6）學生認識到學習就是不斷積累、不斷發現新問題、不斷反思的過程，能夠養成解決完問題后反思的良好習慣。

四、教學片段

為幫助學生認識E-x、φ-x、Ep-x 圖像，教師創設如下情境，導入新課：

問題1：請你根據圖1 至圖3 三幅圖分別畫出x 軸方向的E-x、φ-x 圖像。（提示：以正電荷或兩電荷連線的中點為坐標原點）

教師提出問題1后，請三名同學分別畫點電荷、等量同種電荷和等量異種電荷的E-x、φ-x 圖像，然后請其他學生評價圖像是否有問題，如果有問題，組織學生討論交流，教師進行指導，直至問題解決，最后教師呈現圖4。

問題2：E-x圖像反映了電場隨位置變化的規律，在E-x圖像中怎樣描繪場強E的方向？圖像與x軸圍成的面積代表什么物理量？在E-x 圖像中怎樣判斷兩點電勢的高低？

問題3：在φ-x 圖像中，如何描述場強大小和方向？如何判斷電勢能的變化？

問題4：Ep-x 圖像反映了電勢能隨位移x 變化的規律，在Ep-x圖像中切線斜率代表什么物理量？如何判斷場強、加速度、速度、動能等隨位移變化的情況？圖1 中若一正電荷僅在電場力作用下從A 點開始運動，你能畫出Ep-x圖像嗎？（如圖5所示）

教師通過對話教學帶領學生完成問題2～4，使學生進一步明確幾種圖像的物理意義，形成物理觀念，通過畫Ep-x圖像可以加深學生對該圖像的理解。這些問題的設計可以激發學生學習的內部動機，啟發學生自我反思，促進深度學習的發生。

五、教學反思

本節課緊緊圍繞對話教學，以題目引發學生思考，激發學生學習熱情，培養學生合作與交流的能力，在過程中注重核心素養的落實，將具體目標分解到知識點中，學生思維能力得到提升。

促進學生深度學習不是一節課能解決的，但是只要邁開了第一步，達成目標只是時間問題。認真備好每一節課，設計好每一節課的問題，上好每一節課，每節課學生都有所收獲，其實這就是促進深度學習、落實核心素養的關鍵。