汪信群

提高學生的學習能力是物理教學的目的之一。研究發(fā)現(xiàn)，許多諾貝爾獎獲得者，最主要得益于“從名師那里學到的一種發(fā)現(xiàn)科學真理的思想方法和工作方法”，而不是“從名師那里學到多少實際知識?！笨梢姺椒ū戎R更重要，而物理學是一門具有方法論的學科，對其它學科的學習及以后的工作有很大的指導意義。在教學中，應注重物理過程，物理思想和物理方法教育，讓學生領(lǐng)會，感悟其中的方法，從而活化學生思維，提高他們的能力，使學生學會學習，學會應用，學會創(chuàng)新。下面就“電場”這一章滲透的幾種常見的特殊的科學思維方法做些探討。

一、科學抽象的物理模型法——理想化模型

理想化模型是忽略研究對象的次要因素后進行簡化而建立的，它是一種科學的抽象，是一種科學的研究方法，點電荷就是這樣的理想化模型。當帶電體之間的距離遠大于帶電體本身大小時，可忽略帶電體的形狀和大小，用一個具有相同電性、相同電量、相同質(zhì)量的點來代替帶電體，這就是點電荷。教學時要著重引導學生理解點電荷的概念，明白引入點電荷的意義，知道什么情況下帶電體可以看作點電荷。同樣勻強電場也是一種理想化模型，嚴格意義上勻強電場是不存在的，通常把帶有等量異種電荷的平行金屬板之間的電場看作是勻強電場。

二、化難為易的“類比法”

教學實踐證明，以學生較為熟悉的物理形象類比那些抽象的物理概念，能喚醒學生大腦中的已有表象進行形象思維，具有化抽象為形象，化復雜為簡單，化枯燥為有趣的功能，這對于提高課堂教學效果，準確掌握所學知識具有積極作用。

例如，試探電荷是帶電量很小的電荷，它的引入并不影響原電場，只是借助于試探電荷受到的電場力與其電荷量的比值來定義電場強度，因此，電場強度與試探電荷受到的電場力和電荷量無關(guān)。這一點學生理解時有困難，教學中可以把它類比成：體溫計可以測量體溫，使用或不使用體溫計測量人體溫度并不會引起體溫變化。這樣的比喻，學生易于理解與接受。

電場的性質(zhì)與重力場非常相似：重物在重力場中要受重力作用，重物在重力場中移動時重力做功，重力做功與路徑無關(guān)，重力做功要引起重力勢能的變化；電荷在電場中受電場力作用，電荷在電場中移動時電場力做功，電場力做功也與路徑無關(guān)，電場力做功要引起電勢能變化。根據(jù)二者共性，可以把電場力類比為重力，把電場力做功類比為重力做功，把電勢差類比為高度差，把電勢類比為高度，把電勢能類比為重力勢能。同樣通過類比可以得出：電場力對電荷做功，電荷電勢能減少；克服電場力做功，電荷電勢能增加，并且，電場力做多少功，電荷電勢能就相應地變化多少。

再如，水容器是儲水容器，電容器是儲存電荷的容器，電容器的電容就好像水容器的橫截面積，電量就好像水量，電壓就好像水的高度差。借助于類比，可以用電量與電壓比值來定義電容。使學生弄清電容與電量、電壓無關(guān)，由電容器本身的結(jié)構(gòu)和尺寸決定。

還有，在靜電學教學中，把靜電場與引力場類比；庫侖定律與萬有引力定律類比；點電荷與質(zhì)點類比等等，起到利用力學基礎(chǔ)理解靜電學知識，使靜電學內(nèi)容變得淺顯、形象的作用，達到突破教學難點，提高教學效益目的的。

三、控制變量法

控制變量法是一個多因素影響某一物理量大小的問題通過固定某一個因素，轉(zhuǎn)化為多個單因素分別影響該物理量大小的物理問題的研究方法，它是物理實驗教學和習題中常見的方法。

例如，庫侖在研究電荷間相互作用時，應用的就是控制變量法。他分別控制其中一個點電荷的電量或點電荷間距離不變，尋找點電荷間的作用規(guī)律，最后得出庫侖定律。

四、比值法

比值法就是應用兩個物理量的比值來定量研究第三個物理量。它適用于物質(zhì)屬性或特征、物體運動特征的定義。由于它們在與外界接觸作用時會顯示出一些性質(zhì)，這就給我們提供了利用外界因素表示其特征的間接方式，往往借助實驗尋求一個只與物質(zhì)或物體的某種屬性特征有關(guān)的兩個或多個可以測量的物理量的比值，就能確定一個表征此種屬性特征的新的物理量。

如，電場強度E，電勢差U，電容C，它們的共同特征是：屬性由本身所決定。定義時要選擇—個能反應某種性質(zhì)的檢驗實體來研究。比如。定義電場強度E，需要選擇檢驗電荷q，觀測其檢驗電荷在電場中所受的電場力F，采用比值F/q就可定義。

五、抽象問題“形象化”——圖線法

電場是一種看不見、摸不著的物質(zhì)，但它可以與其它物質(zhì)發(fā)生相互作用。為了形象地表示電場的強弱和方向，使抽象問題“形象化”，從而引人電場線。電場線不是實際存在的線，而是采用的一種研究方法。同樣。為了描述電場中電勢高低情況，而引入等勢面。學習時要充分借助電場線或等勢面等工具，把原本抽象的電場性質(zhì)凸現(xiàn)出來，形成清晰的物理圖景。

六、等效替代法

“等效替代法”是指在保證效果YX的前提下，從A事實出發(fā)，用另外的B事實來代替，必要時再由B而C……直至實現(xiàn)所給問題的條件，從而建立與之相對應的聯(lián)系，得以用有關(guān)規(guī)律解之，它是物理學中常用的一種思維方法。

如，在“描繪電場中等勢線”的實驗中，直接描繪靜電場的等勢線是相當困難的。故為了研究靜電場性質(zhì)，克服直接描繪靜電場中等勢線所遇到的困難，利用恒定電流場與靜電場具有相似性，遵守相同的規(guī)律，通過等效替換思維，利用恒定電流場模擬靜電場來做實驗，以達到實驗目的。

七、假設(shè)反證法

假設(shè)反證法是指當正面證明遇到困難時，先假設(shè)該命題的反命題成立，然后用物理知識進行分析、推理及判斷，反而證明原先假設(shè)的反命題不成立，從而得出正確結(jié)論的一種思維方法。

如，證明“任何兩條電場線都不可能相交”、“任何兩個等勢面都不會相交”、“靜電平衡的導體內(nèi)部的場強處處為零”、“靜電平衡導體的電荷只分布在導體的外表面”、“電場線必須與等勢面垂直”等規(guī)律時，通常采用假設(shè)反證法。假設(shè)反證法往往可以起到“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的作用。

八、“學習遷移法”

“學習遷移法”是學習心理學的一個專用名詞，它是指一種學習對另一種學習影響，先前學習對后續(xù)學習的影響，叫做順向遷移；后續(xù)學習對先前學習影響，叫做逆向遷移。學習遷移的性質(zhì)又有正負之分，一種學習對另一種學習起積極促進作用稱為正遷移；一種學習對另一種學習起消極、干擾或抑制作用稱為負遷移。把所學知識推廣到其它類似的情境中去叫做水平遷移。

1利用“順向遷移”引導學生把每一節(jié)課所學的“知識點”形成某一單元的“知識鏈”

“電場”一章可用兩條知識鏈來研究。第一條知識鏈是從電荷受力出發(fā)，研究電場力的性質(zhì)，這里知識點有“電場力”、“電場強度”、“電場線”；第二條知識鏈是從電荷在電場中具有電勢能出發(fā)，引進了“電勢”、“等勢面”等概念。

在分別對學生進行這兩條知識鏈的各個知識點的教學中，教師應不失時機地指出每條知識鏈中各知識點之間的共同要素，以幫助學生進行順向遷移。

2應用“水平遷移”引導學生找出“知識鏈”間內(nèi)在聯(lián)系，并進一步形成“知識網(wǎng)”

我們把每一節(jié)的物理內(nèi)容看作一個“點”，通過上面這樣教學，學生就可以把每節(jié)課所學的內(nèi)容聯(lián)系成一條“鏈”(稱為“知識鏈”)。如本章中從電場力一電場強度一電場線是一條知識鏈；從電勢能一電勢一等勢面是另一條知識鏈。在物理學習中，如果教師不但能引導學生找出知識鏈之間各對應物理量的關(guān)系以進行水平遷移，那么學生就能從某一單元的“知識鏈”編織成為整章內(nèi)容的“知識網(wǎng)”，形成全方位交叉的“知識網(wǎng)絡”。

九、變與不變的“辯證法”

對于平行板電容器，常見的有兩類問題：一類是電容器始終與電源相連，即電容器兩極板間的電壓保持U不變，而電容與電量和電壓無關(guān)，由公式C=εS/4πkd決定，再根據(jù)電容的定義式C=O/U確定電量的變化，由E=U/d確定場強E的變化；另一類是電容器上的電量D保持不變，同樣由公式C=εS/4πkd確定電容變化，再根據(jù)c=Q/U確電壓u的變化，而場強E=U/d=C=4πkd/εS保持不變。也就是說，首先要分清是電壓U不變還是電量O不變，然后用C=εS/4πkd確定電容c的變化，最后用E=U/d確定E的變化。確定不變量，抓住自變量，判斷因變量，是解決這類問題的關(guān)鍵。

總之，本章教學中還滲透其它多種思維方法，如微元法、補償法、極值法、圖象法、數(shù)形結(jié)合法、實驗法等等?！敖淌菫榱瞬唤獭?，教給學生學習的方法，幫助學生不斷提高學習及解決問題的能力是教師應盡的職責，對于未來的建設(shè)者應該“授之以漁”而不是“授之以魚”。