建构主义教学在电势能和电势中的应用致远中学 张卉卉一 建构主义教学设计的理念建构主义学习理论强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的 主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想。以“学”为中心的教学设计正是顺应建构主义学习环境的上述要求而提出来的，因而很自然地，建构主义的学习理论和教学理论就成为以“学”为中心的教学设计的理论基础，也就是建构主义学习环境下的教学设计的理论基础。二 教学目标与教材分析电势能和电势的教学目标是：通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性；知道电势的定义方法及其定义公式、单位；知道等势面的定义，知道电场线一定垂直与等势面。人教社普通高中物理选修3-1第一章第三节从力的角度出发研究描述电场性质的物理量电场强度。本节是从能量的角度研究电场。本书之所以按电势能电势电势差的逻辑关系设计知识结构，目的就是要突出通过做功研究能量变化的科学思想。从教科书整体设计角度分析，功和能的关系问题在物理必修二中有过充分的讨论。在此，教科书分析了静电力做功之后很自然的就会得到电势能的概念。随后，由于电势能的大小与检验电荷的电荷量成正比，又得到了电势的概念。教学中，教师应该从提高学生的思维品质的角度渗透类比法，运用类比法。因此，笔者认为，以建构主义教学思想设计本节教学内容一定能收到非常好的教学效果。 本节教学内容建议用两课时。第一课时讨论静电力做功和电势能，第二课时讨论电势和等势面。本文主要进行第一课时的教学设计。三 教学设计 引入新课师：静电场与重力场有某些特征是相似的。请完成下表.生：重力场静电场对场中的（ ）有力的作用对场中的（ ）有力的作用用（ ）定义引力场的强弱用（ ）定义引力场的强弱师：根据两者的相似性，我们是否可以大胆的推测静电场的其他性质？下面我们进一步讨论这一问题。 研究静电力做功的特点师：在重力场中，重力做功与路径无关，静电力做功也与路径无光吗？学生活动：让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。WF|AB|qE|AB| WF|AB|cosqE|AB| WW1+W2+W3+其中FqE|AM|师生共同活动：分析三种情况下的做功结果，结合具体的物理情景，从中找到共同点和不同点。联系前面重力做功的知识，发现问题。结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。【评析】本段教学中，前面两种情况可以由学生自己解决。而第三种情况比较复杂，需要引导学生采用微元法的思想解决，这种物理方法在前面的必须学习中已有所涉及。把所得结论推广到一般的电场中，超出了中学物理的要求，可以不必掌握。有条件的学生，可以深化微元法的思想。板书设计1一 静电力做功1. 特点：只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。2. 适用范围：一切电场。 电势能的引入和特点电势能概念的引入师：上述电场力做功与重力做功有什么相似的地方？生：都只与起始位置和终点位置有关，与经过的路径无关。师：重力做功和重力势能的关系？生：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。师：电场力做功也会引起能量的改变。并且这种能量，和位置有关。这种和位置有关的能量，我们称为势能，即电势能。师生共同活动：通过例子，证明电势能的存在，并探究它和电场力做功的关系。将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功？将q由A移到B的过程电场力对电荷做功？电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？总结：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。探究：静电力做功与电势能变化的关系对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：正电荷从A运动到B,电场力做功情况？动能如何变化？电势能呢？如果移动负电荷呢？结论：静电力做的功等于电势能的变化电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加WAB（EpBEpA）EpAEPB求电荷在某点处具有的电势能问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？学生思考后无法直接求出，不妨就此激励学生，并提出类比方法。类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。则 EpAWAB （以B为电势能零点）电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功。零势能面的选择通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。拓展：求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点，判断其做功特点再进行判断。【评析】通过对不同内容的拓展，引导学生能通过自己对不同事例的分析，知道对问题考虑的全面性有所了解，同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面，达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力，达到对物理学习全面化的探究要求。板书设计2二、电势能1电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。2讨论：静电力做功与电势能变化的关系WAB （EpBEpA）EpAEPB3求电荷在某点处具有的电势能4零势能面的选择四建构主义教学思想在教学设计中的突出体现1.电势能概念的提出它在一个精心设计的逐步变化的情境中展开。先引导学生发现静电力做功与重力做功有共同的特点。这种相似性启发我们把静电力与重力进行类比。根据已有的做功引起能量变化的知识，很容易想到静电力做功也会引起相应能量的变化。这样的类比，使学生对势能有一个清晰的认识。不仅仅传授知识本身，还渗透科学价值观的教育，及说话讲道理，合乎逻辑。体现教育中的情境建构。2.电势能与电场力做功的关系该问题分两条线展开，一条线是电场力做功，一条是能量的转化。采取的教学策略是先分后和。“分”的原因是为了复习重力做功与重力势能的关系，动能定理等知识，“合”的依据是能量守恒定律，目的是导出电场力做功与电势能的关系。将旧知识依据一定的规律重新排列组合而发现新知识，体现了教育中的逻辑建构。参考文献：1. 何克抗.建构主义学习环境下的教学设计.2. 课题教材研究所物理必修2，教师教学用书.北京：人民教育出版社，20103. 课题教材研究所物理选修3-1，教师教学用书.北京：人民教育出版社，2010