尹雪静 卢慕稚

(首都师范大学 北京 100048)

1 学生对电场概念的理解

1．1 学生对电场线的理解

来自于斯德哥尔摩皇家理工学院的Törnkvist, Pettersson 和 Tranströmer[1]调查研究了大学生对电场线的理解.研究过程分为两个阶段.

第一阶段:采用来自于Wilson和Hacket的一份纸笔测验,如图1.以皇家理工学院566名二年级学生为研究对象，通过电磁课程的期末考试的形式进行了测试.图1中电场线共有三个错误，一是形成了闭合圆圈的电场线L；二是出现了突然剧烈弯曲的电场线K；三是两条电场线相交于一点X.研究者要求学生找出图中描绘出的电场线存在的错误并做出相应解释.

图1 带电体A,C与不带电物体B间电场线存在错误

注：本人认为，此图一处还有问题.B上的电荷到左边A的5条电场线的方向应与箭头相反.但因英文文献中的原图如此，为尊重原文献，先不做修改.

第二阶段：为了进一步探究学生的推理方式，研究者在笔试后的两年随机选出87名学习完电学课程的学生进行访谈，访谈涉及到电场线的7类问题.

(1) 给定电场线、电荷，画力矢量;

(2)给定力矢量画电场线;

(3)给定电场线、电荷和电荷运动轨迹,画力矢量;

(4)给定电场线和电荷位置，画电荷以初速度为零运动的轨迹;

(5)给定电场线、电荷位置，画出质量相同，电荷相反的两个电荷以一定初速度运动的轨迹；

(6)当场源电荷量增加1.5倍时，对给定的电场线进行修改;

(7)给定两电场线间的P点处电荷受到的力矢量，画出电场线上Q点处同样的电荷受到的力矢量……