“問題生成與解決”的物理概念教學(xué)路徑

摘 要：?jiǎn)栴}生成與解決是一種有效的教學(xué)方法，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的理解和應(yīng)用。在電場(chǎng)強(qiáng)度的教學(xué)中，教師采用此方法引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探析，便于學(xué)生更好地理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和應(yīng)用，有助于提高學(xué)生的物理水平和分析能力。同時(shí)，物理概念是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是學(xué)生掌握物理知識(shí)和解決物理問題的關(guān)鍵。通過教學(xué)方法的創(chuàng)新，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)性和參與性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}生成與解決；高中物理；概念教學(xué)；電場(chǎng)強(qiáng)度

在物理概念教學(xué)中，問題生成與解決的應(yīng)用仍然是一個(gè)研究領(lǐng)域。以電場(chǎng)強(qiáng)度為例，教學(xué)過程中涉及許多復(fù)雜的概念和問題，會(huì)增大教師的教學(xué)難度，無法保證學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的扎實(shí)掌握。對(duì)此，學(xué)科教師主動(dòng)創(chuàng)新教學(xué)模式及方法，重點(diǎn)考慮學(xué)生個(gè)體差異性及學(xué)科能力，借助問題生成與解決教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，提高課堂教學(xué)效率及質(zhì)量，也影響著學(xué)生的學(xué)科成績(jī)。

一、“問題生成與解決”的物理概念

問題生成是指尋找和提出問題的過程。在整個(gè)過程中，便于發(fā)現(xiàn)具體問題，并對(duì)其進(jìn)行定義和描述。問題生成是問題解決的前提，只有明確問題的性質(zhì)和內(nèi)容，才能有針對(duì)性地提出解決方案。

問題解決是指針對(duì)已生成的問題，通過思考、分析、推理和判斷，尋找解決方案的過程[1]。問題解決需運(yùn)用各種思維技能和知識(shí)，如：聯(lián)想、推理、歸納等，找到問題的答案或解決方案。

在物理領(lǐng)域中，問題生成與解決具有重要意義。例如，物理學(xué)家通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出并解決物理問題，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。在解決物理問題的過程中，物理學(xué)家運(yùn)用各種物理理論和數(shù)學(xué)工具，進(jìn)行模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)分析和模擬計(jì)算等。其核心是針對(duì)問題思考、分析、推理、判斷等，尋找解決方案的過程，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

二、“問題生成與解決”物理課堂教學(xué)的實(shí)施流程

（一）創(chuàng)設(shè)情境

教師通過創(chuàng)設(shè)與物理知識(shí)相關(guān)的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入問題生成階段。情境可以包括實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例、案例等，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。

（二）提出問題

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，提出需要解決的問題或任務(wù)。問題是學(xué)生自己在情境中發(fā)現(xiàn)和提出的，也可以是教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況提出的，有助于師生在課堂上相互交流，有助于提高課堂教學(xué)效率[2]。

（三）討論與交流

學(xué)生以小組或全班的形式進(jìn)行討論和交流，分享彼此的觀點(diǎn)和思路。教師在教學(xué)過程中發(fā)揮著較強(qiáng)的引導(dǎo)作用，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，并適時(shí)給予指導(dǎo)和幫助。

（四）解決方案

學(xué)生通過思考、分析、推理和判斷，提出解決方案或答案。教師在教學(xué)過程中密切關(guān)注學(xué)生的思考過程，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生不斷完善和優(yōu)化解決方案。

（五）總結(jié)與評(píng)價(jià)

教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，肯定學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步，同時(shí)指出不足和需要改進(jìn)的地方。評(píng)價(jià)可以采用多種形式，包括學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)等。

（六）鞏固與拓展

教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋，安排適當(dāng)?shù)撵柟毯屯卣咕毩?xí)，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握知識(shí)[3]。練習(xí)可以是類似問題的解決，也可以是新的物理情境下的應(yīng)用。

三、物理“電場(chǎng)強(qiáng)度”概念教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）明確教學(xué)目標(biāo)

1.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其物理意義；

2.掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法；

3.能夠根據(jù)具體問題生成合理猜測(cè)；

4.運(yùn)用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和相關(guān)公式解題；

5.總結(jié)解題思路，歸納解題技巧。

（二）教學(xué)內(nèi)容與過程

1.引入概念

通過實(shí)驗(yàn)和演示引入電場(chǎng)強(qiáng)度概念，讓學(xué)生感受電場(chǎng)的作用，并了解電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)重要物理量。

2.講解概念

詳細(xì)解釋電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、物理意義和單位，讓學(xué)生深入理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念。同時(shí)，通過實(shí)例說明電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象。

3.掌握計(jì)算方法

通過例題講解，讓學(xué)生掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法。包括利用電場(chǎng)強(qiáng)度定義式和電場(chǎng)力公式進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)計(jì)算中的單位換算和公式應(yīng)用技巧。

4.問題生成與解決

（1）問題生成：給出一些與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的實(shí)際問題，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)生成合理的猜測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和猜測(cè)能力。

（2）問題解決：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和相關(guān)公式解決實(shí)際問題。讓學(xué)生通過討論、合作學(xué)習(xí)和自主思考，探究問題的解決方法。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生嘗試用多種方法解答問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解題能力。

5.總結(jié)與歸納

在解決問題的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)解題思路和技巧，并歸納電場(chǎng)強(qiáng)度問題的常見類型和解決方法。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)解題中的注意事項(xiàng)和易錯(cuò)點(diǎn)，幫助學(xué)生提高解題的準(zhǔn)確性和速度。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋

1.課堂檢測(cè)

通過提問、小組討論和練習(xí)題等方式，檢測(cè)學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念和計(jì)算方法的掌握情況，教師能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題，并給予指導(dǎo)和幫助。

2.課后作業(yè)

布置與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的練習(xí)題和思考題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)并拓展思維。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生用多種方法解答問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解題能力。

3.評(píng)價(jià)與反饋

根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、練習(xí)情況和作業(yè)完成情況，教師及時(shí)給予評(píng)價(jià)和反饋，并指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足，及時(shí)給予改進(jìn)建議[4]。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生直接互相學(xué)習(xí)、互相幫助，共同提高學(xué)習(xí)效果。

（四）教學(xué)資源與輔助手段

1.教學(xué)PPT

制作精美的PPT課件，包括圖片、圖表和動(dòng)畫等元素，幫助學(xué)生更好地理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和計(jì)算方法。

2.實(shí)驗(yàn)演示

通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生更加直觀地感受電場(chǎng)的作用和性質(zhì)。比如，演示帶電小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)。

3.網(wǎng)絡(luò)資源

提供與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。比如，教學(xué)視頻、學(xué)術(shù)論文和科普文章等，鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和研究。

四、“問題生成與解決”的物理概念教學(xué)路徑

（一）創(chuàng)造問題情境

教師通過引入實(shí)際問題或案例創(chuàng)造問題情境，通過簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)引入電場(chǎng)強(qiáng)度的概念。例如，教師拿一個(gè)帶電的金屬球，讓學(xué)生觀察它對(duì)附近的小紙片的吸引，教師提出問題：“為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象？”引導(dǎo)學(xué)生思考電場(chǎng)的概念，并引出電場(chǎng)強(qiáng)度的概念。接下來，教師引導(dǎo)學(xué)生了解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和公式。電場(chǎng)強(qiáng)度定義為單位電荷在電場(chǎng)中所受的力，公式E=F/q，并讓學(xué)生思考公式的物理含義，以及為什么需要定義電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)概念。為進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生了解電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)，教師引出“電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，它具有方向性，并且與放入其中的電荷無關(guān)”概念，教師再介紹電力線和等勢(shì)面的概念，讓學(xué)生了解它們與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，突出此概念的重要性，也能保證學(xué)生更好地理解。

（二）引導(dǎo)學(xué)生提出問題

首先，為學(xué)生介紹電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，強(qiáng)調(diào)電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。然后，通過一些實(shí)例或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生感受到電場(chǎng)的存在和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。學(xué)生理解了電場(chǎng)強(qiáng)度概念之后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考和提出與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的問題。例如，學(xué)生可能會(huì)問：電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？它與電荷、距離、介質(zhì)等因素有什么關(guān)系？電場(chǎng)強(qiáng)度在空間中的分布有什么規(guī)律？如何測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度？這些問題將有助于深入探討電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)和應(yīng)用。

其次，對(duì)于學(xué)生提出的問題，教師組織學(xué)生共同討論和探究。例如，對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，引導(dǎo)學(xué)生回顧庫侖定律和電場(chǎng)的疊加原理，得出電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式；電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷、距離等因素的關(guān)系體系，通過實(shí)例計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生的理解；電場(chǎng)強(qiáng)度的分布規(guī)律，借助電力線形象地表示；電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量，介紹幾種常用的測(cè)量方法，如：利用試探電荷測(cè)量、利用電力線測(cè)量等[5]。通過討論和探究，學(xué)生提出更深入的問題，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象。

最后，對(duì)“電場(chǎng)強(qiáng)度”課程的總結(jié)，強(qiáng)調(diào)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的重要物理量，是矢量場(chǎng)的一個(gè)重要屬性。同時(shí)，讓學(xué)生了解電場(chǎng)強(qiáng)度在實(shí)際中的應(yīng)用，比如，在電子學(xué)、電磁學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)科能力。

（三）建立模型

在“電場(chǎng)強(qiáng)度”的教學(xué)中，建立模型是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。通過建立模型，學(xué)生通過建立數(shù)學(xué)模型描述電場(chǎng)強(qiáng)度的影響因素和效應(yīng)。

首先，明確電場(chǎng)強(qiáng)度所涉及的變量和概念，包括電荷、場(chǎng)源電荷、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度等，借助簡(jiǎn)單的圖示或?qū)嶒?yàn)讓學(xué)生感受到電場(chǎng)的存在和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小[6]。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生建立電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型。電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是E=F/q，其中E表示電場(chǎng)強(qiáng)度，F(xiàn)表示電荷受到的力，q表示電荷量。此公式可以用來描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。

其次，在建立數(shù)學(xué)模型之后，引導(dǎo)學(xué)生理解模型的含義和作用。比如，電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，它的大小和方向決定了電場(chǎng)的性質(zhì)。電場(chǎng)強(qiáng)度可以用矢量表示，其方向與正電荷所受的力方向相同。教師鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)的電場(chǎng)強(qiáng)度模型解決實(shí)際問題。比如，利用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，計(jì)算空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，或者利用電力線能形象地表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小。

最后，拓展學(xué)生知識(shí)面，并對(duì)概念及相應(yīng)公式正確應(yīng)用，能評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和適用范圍。例如，電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是基于庫侖定律和電場(chǎng)的疊加原理得出的，因此其只用于真空中靜止電荷所激發(fā)的電場(chǎng)。對(duì)于其他情況，如：運(yùn)動(dòng)電荷、介質(zhì)中的電場(chǎng)等，需引入其他公式描述，也能使學(xué)生提出更深層次的問題，有助于提高學(xué)生的學(xué)科能力。

（四）反思和總結(jié)

第一，重視概念的理解和建立。電場(chǎng)強(qiáng)度是電磁學(xué)中的一個(gè)重要概念，學(xué)生在初學(xué)階段會(huì)有一定的難度，再加上物理概念比較抽象，增大學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，一旦教師忽視對(duì)此問題的考慮，會(huì)打消學(xué)生的積極性與自主性。對(duì)此，在教學(xué)中要重視概念的引入和理解，通過實(shí)例、圖示和實(shí)驗(yàn)等多種手段幫助學(xué)生建立電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，保證學(xué)生能準(zhǔn)確地理解其物理意義[7]。

第二，引導(dǎo)學(xué)生的探究和發(fā)現(xiàn)。在教學(xué)過程中，通過學(xué)生自主提出問題、猜想、探究等，使學(xué)生自己能發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)和規(guī)律。再加上小組討論、實(shí)驗(yàn)探究等方式的融合教學(xué)，為學(xué)生提供更多自主探究的條件，學(xué)生能自己得出結(jié)論，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象。

第三，重視數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用。因電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算涉及矢量和微積分等數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，教師必須重視數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用和講解，也能幫助學(xué)生掌握基本的計(jì)算方法和技巧。

第四，結(jié)合實(shí)例和應(yīng)用。電場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)抽象的概念，但它在現(xiàn)實(shí)生活中有許多應(yīng)用。在教學(xué)過程中，結(jié)合實(shí)例和應(yīng)用加深學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解，如：靜電除塵、靜電復(fù)印、磁場(chǎng)感應(yīng)等。

第五，重視評(píng)估和反饋。在教學(xué)過程中重視學(xué)生的評(píng)估和反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難和問題，并加以解決。比如，通過課堂提問、作業(yè)批改、考試等方式科學(xué)評(píng)估和反饋，持續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

五、“問題生成與解決”的物理概念教學(xué)策略

（一）明確核心思想，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用物理概念

在物理教學(xué)中，采用“問題生成與解決”的教學(xué)策略可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用物理概念。其核心思想是先讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自動(dòng)生成問題，然后再通過問題解決，保證學(xué)生對(duì)物理概念充分理解和扎實(shí)掌握。

首先，教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，提出與物理概念相關(guān)的問題，基于實(shí)際情境條件下學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、推理等方法發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試解決問題。其次，教師針對(duì)問題教學(xué)，講解相關(guān)的物理概念、原理和公式，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握知識(shí)，并組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察和探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力。最后，教師鼓勵(lì)學(xué)生互相交流和合作，共同解決問題，可選擇小組合作和討論方式，使學(xué)生在相互協(xié)作中加深對(duì)物理概念的理解，并找到更好的解決方法。

（二）轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性

通過實(shí)踐探究和合作學(xué)習(xí)，學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用物理概念，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中與物理概念相關(guān)的問題，比如，學(xué)生思考日常生活中的物理現(xiàn)象，為什么汽車在剎車時(shí)會(huì)停下來？為什么光線可以穿過玻璃？通過引導(dǎo)學(xué)生提出問題，激發(fā)學(xué)生的思維和好奇心。再加上教師組織學(xué)生進(jìn)行小組合作和討論，學(xué)生能共同解決問題，進(jìn)一步加深對(duì)物理概念的理解，而學(xué)生之間相互分享彼此的想法和發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生互相交流和合作的過程中能主動(dòng)思考，通過轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，學(xué)生更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

結(jié)束語

在“電場(chǎng)強(qiáng)度”的物理概念教學(xué)中，通過問題生成與解決的教學(xué)路徑，可以幫助學(xué)生深入理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和性質(zhì)，并培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和解決問題能力。再加上實(shí)例及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，便于教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)的存在和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，并思考與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的物理量和現(xiàn)象。教師積極鼓勵(lì)學(xué)生自主提出與電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生利用庫侖定律、電場(chǎng)的疊加原理等基礎(chǔ)知識(shí)，推導(dǎo)出電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式。在計(jì)算、模擬實(shí)驗(yàn)等過程中便于學(xué)生更好地掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量方法和影響因素，也利于拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，為學(xué)生的日后學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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