高中物理教学研究：迁移型元问题及成功解决

2023-08-13 理论教育版权反馈

【摘要】：设计迁移型元问题时，教师必须对学生已有的知识以及所要学习的内容有充分的研究，提供一个能使学生上得去的“脚手架”。电场中电场强度如何定义？用电荷受到的电场力与其电量的比值来定义电场强度。虽然在本节课中，学生没有系统地提出电场一章中所要研究的所有问题，但能将熟悉的重力场的内容与研究方法迁移到电场中，发现和提出问题，并能更好地解决了问题，从教师设计的学习目标来看，已经是非常成功了。

在已有知识和经验的基础上，将原有知识的研究方法，迁移到对新内容的研究上。设计迁移型元问题时，教师必须对学生已有的知识以及所要学习的内容有充分的研究，提供一个能使学生上得去的“脚手架”。

例如，在“电场”的教学过程中，不是直接介绍电场强度、电势能等概念，以及电势能的变化及其与电场力做功的关系等，而是先回顾重力、重新解读重力加速度的意义，重温重力势能以及重力势能变化与重力做功的关系，在此基础上让学生通过类比提出研究电场时我们应该引入的物理量，以及各物理量之间存在怎样的关系等。教师先提出了以下问题：

（1）物体在地球上受到重力的原因，可以认为是因为物体处于地球的重力场中。请从场的角度分析重力加速度又有什么含义呢？

重力加速度反映了重力场中各处场的强弱。

（2）从能量的角度来看，物体在重力场中具有什么能量呢？

物体在重力场中具有重力势能。

（3）功是能量变化的量度，那么重力势能的变化是用什么力做功来量度的呢？

重力做功是重力势能变化的量度。

通过对上述问题的研究，教师提出了“元问题”：电场与重力场都属于场的范畴，它们应该具有场的共同特点，遵守场的共同规律。那么，在研究电场时我们需要研究和解决哪些问题？

在元问题的引导下，学生通过分析、讨论，提出了在电场中需要研究的问题有：

（1）要研究电场，我们要引入哪些物理量？

需引入电场力、电场强度、电势能。

（2）电场中电场强度如何定义？

用电荷受到的电场力与其电量的比值来定义电场强度。