蔡千斌

（浙江省溫嶺市新河中學(xué)，浙江 溫嶺 317502）

1 高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)要直接指向?qū)W生的學(xué)習(xí)

課堂教學(xué)的對(duì)象是學(xué)生.學(xué)生的學(xué)習(xí)既是課堂教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)也是課堂教學(xué)的歸宿.因此，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)要直接指向?qū)W生的學(xué)習(xí).高中物理的教學(xué)設(shè)計(jì)自然不能例外，本文提出的“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”是一種緊緊圍繞高中物理課堂教學(xué)中的核心知識(shí)，直接指向?qū)W生的困惑，針對(duì)學(xué)生的困惑設(shè)置情境、提出問(wèn)題，通過(guò)課堂的互動(dòng)解決學(xué)生的困惑，然后激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生新的困惑的教學(xué)設(shè)計(jì).那么，“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”有什么特征、執(zhí)行時(shí)需遵循哪些原則、操作時(shí)又有什么模式，這是本文試圖解決的3個(gè)問(wèn)題.

2 “指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的基本特征

2.1 關(guān)注學(xué)生的困惑

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”需緊緊圍繞高中物理教學(xué)中的核心知識(shí)，針對(duì)學(xué)生的困惑進(jìn)行具體的教學(xué)設(shè)計(jì).教師要針對(duì)學(xué)生的困惑設(shè)計(jì)教學(xué)情境、提出教學(xué)問(wèn)題，讓學(xué)生充分展示自己的各種想法，然后切中學(xué)生的要害，一舉破解關(guān)鍵的問(wèn)題.例如，在“渦流”的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生知道“整塊金屬處在變化的磁場(chǎng)中時(shí)金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生如圖1所示的渦電流”后，他們會(huì)推想，圓柱形強(qiáng)磁鐵在開有直縫的鋁管內(nèi)豎直穿過(guò)時(shí)，這種鋁管內(nèi)無(wú)法構(gòu)成圖1所示回路的渦電流.所以就誤認(rèn)為，當(dāng)開有直縫的鋁管豎直放置，圓柱形強(qiáng)磁鐵在穿過(guò)鋁管時(shí)，管內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生渦流.在這里，教師就要設(shè)置具體的實(shí)驗(yàn)，暴露學(xué)生隱于內(nèi)心深處的困惑，才能實(shí)現(xiàn)富有針對(duì)性的教學(xué).

圖1 渦電流

2.2 注重學(xué)生的展示

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”注重學(xué)生的展示，要求學(xué)生把自己心中真實(shí)的想法展示出來(lái)，以理論推導(dǎo)的形式或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證的形式展示自己的思考結(jié)果.這樣做能有效地避免“教師將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加于學(xué)生身上”此類現(xiàn)象的發(fā)生.通過(guò)展示，不僅使學(xué)生的思維變得更加嚴(yán)謹(jǐn)，還可使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)，享受到學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)他們產(chǎn)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動(dòng)力.

例如，在落體快慢的討論中，在學(xué)生提出不同的看法時(shí)，教師就提供器材讓學(xué)生自主選擇器材來(lái)證明自己的觀點(diǎn).其中，教師提供的器材是：1張報(bào)紙、兩張相同的16K復(fù)印紙、1個(gè)光盤、兩張同光盤相同大小的白紙、粉筆頭.

學(xué)生1認(rèn)為，重的物體下落快.他是這樣展示的：將1張報(bào)紙揉成一團(tuán)，將1張16K白紙平鋪展開，兩者從同一高度同時(shí)釋放，結(jié)果重的報(bào)紙先落到講臺(tái)桌上.

學(xué)生2認(rèn)為，重的物體和輕的物體下落一樣快.他是這樣展示的：將1張同光盤同樣大小的白紙揉成一團(tuán)，將1張16K的白紙也揉成一團(tuán)，兩者從同一高度同時(shí)釋放，結(jié)果重的物體與輕的物體同時(shí)落到講臺(tái)桌上.

學(xué)生3認(rèn)為，即使質(zhì)量相等的物體，形狀如不同，下落也不一樣快.他是這樣展示的：兩張質(zhì)量相等的紙，1張揉成一團(tuán)，另1張平鋪展開，從同一高度同時(shí)釋放落到講臺(tái)桌上，結(jié)果紙團(tuán)下落快.說(shuō)明在質(zhì)量相等、形狀不同的條件下，紙團(tuán)下落快.

學(xué)生4認(rèn)為，形狀相同、質(zhì)量不同的物體，重的下落快.他的展示是這樣的：如圖2所示，將“形狀和光盤相同的白紙”與光盤在同一高度處同時(shí)釋放，結(jié)果重的光盤先下落到桌上.

師：形狀相同、質(zhì)量不同的兩個(gè)物體是否一定都是重的物體下落快呢？

圖2 光盤下落快

學(xué)生5認(rèn)為，形狀相同，質(zhì)量不同的物體，下落也可一樣快.他的展示是這樣的：如圖3所示，在同一高度處同時(shí)釋放光盤與白紙，則幾乎同時(shí)落到桌上.

教師只要給學(xué)生機(jī)會(huì)，學(xué)生就會(huì)展示出許多教師意想不到的想法.然后教師根據(jù)學(xué)生展示的真實(shí)想法，尋找原因，找到問(wèn)題的突破點(diǎn).

3 “指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的基本原則

3.1 彈性預(yù)設(shè)

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”提倡以“彈性預(yù)設(shè)”為基本原則.教師的預(yù)設(shè)不能固化，高中物理的課堂教學(xué)一旦沿著固定的預(yù)設(shè)走，就會(huì)禁錮學(xué)生的思維，使課堂教學(xué)變得死板而缺乏生機(jī)與活力.例如，在關(guān)于落體下落快慢的討論中，學(xué)生的思路就不可能都是沿著以下的邏輯順序進(jìn)行：先想到可能重的物體下落快、再想到可能輕的物體下落快、最后想到可能重的物體與輕的物體下落一樣快.課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)不能嚴(yán)格地按上述的順序進(jìn)行.教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師一定要考慮到“如何激發(fā)學(xué)生的思維、如何順著學(xué)生的思路”來(lái)推進(jìn)課堂的教學(xué).因此，我們的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是彈性的，不能固化的.彈性預(yù)設(shè)的好處是使課堂教學(xué)變得更為靈活，隨著學(xué)生的有效生成而隨時(shí)調(diào)整，從而更加契合學(xué)生的實(shí)際思維.

3.2 相信學(xué)生

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”提倡以“相信學(xué)生”為基本原則.教師不應(yīng)包辦學(xué)生的所有，要相信學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、相信學(xué)生能解決問(wèn)題.如果教師不相信學(xué)生的能力，只是憑自己的經(jīng)驗(yàn)講教師自己的想法，勢(shì)必扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性.而實(shí)際上，學(xué)生的很多想法往往超越了教師的經(jīng)驗(yàn).因此，在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師只需提出合適的問(wèn)題，設(shè)置必要的引領(lǐng)，相信學(xué)生就會(huì)得出應(yīng)有的結(jié)論.

例如，在前面所講的自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，5位學(xué)生均通過(guò)自主選擇的器材證明了自己的觀點(diǎn)是正確的.但5位學(xué)生有5種觀點(diǎn)：（1）“重的物體下落快”；（2）“重的物體和輕的物體下落一樣快”；（3）“質(zhì)量相等、形狀不同的紙團(tuán)與紙片，紙團(tuán)下落快”；（4）“形狀相同、質(zhì)量不同的物體，重的物體下落快”；（5）“形狀相同、質(zhì)量不同的物體，下落一樣快”.5種觀點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)都能證實(shí)是正確的.5種不同的觀點(diǎn)在不同的條件下均成立，看起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜.如將觀點(diǎn)（1）、（4）合并，觀點(diǎn)（2）、（5）合并后，還有3種觀點(diǎn).這時(shí)，學(xué)生就迷糊了，到底是什么緣故，好像與想象中的并不一樣，憑直覺(jué)，這個(gè)現(xiàn)象的背后應(yīng)當(dāng)有一個(gè)更為簡(jiǎn)潔的物理規(guī)律.那么是什么引起了有這么多種答案？這時(shí)，需要教師做必要的引領(lǐng).首先，讓學(xué)生從落體悖論的討論出發(fā)，發(fā)現(xiàn)“重的物體下落比輕的物體下落快”的結(jié)論是有問(wèn)題的.其次，讓學(xué)生分析觀點(diǎn)（3）、（4）、（5）的條件，運(yùn)用控制變量的思想，學(xué)生容易得出正是由于空氣阻力的干擾，影響了我們對(duì)物體下落快慢的思考，然后讓學(xué)生用牛頓管實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的想法.最后，播放“美國(guó)宇航員在月球真空的環(huán)境下重錘與羽毛同時(shí)下落”的視頻.至此，水到渠成，學(xué)生順利地得出落體快慢的總結(jié)性結(jié)論.（1）在真空的環(huán)境下，重的物體與輕的物體下落一樣快.（2）在有空氣阻力的干擾下，重的物體與輕的物體下落時(shí)，有時(shí)重的快，有時(shí)輕的快，有時(shí)一樣快，這要視空氣阻力干擾的程度而定.

4 “指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)模式

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)模式如圖4所示.首先，教師摸準(zhǔn)學(xué)生的困惑，知曉學(xué)生已經(jīng)知道了什么，還在哪些地方弄不清楚.然后，教師設(shè)置情境或設(shè)置問(wèn)題，擊中學(xué)生的困惑，特別是挖掘出學(xué)生的隱性困惑，再通過(guò)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的方式揭示問(wèn)題的本質(zhì)，澄清學(xué)生心中所隱藏的困惑.在原有困惑解決的基礎(chǔ)上，學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生新的困惑.這時(shí)，教師就要及時(shí)抓住學(xué)生產(chǎn)生的新的困惑，構(gòu)建出新的情境或新的問(wèn)題，再展開新一輪的教學(xué)循環(huán).

下面以“渦流”一節(jié)的教學(xué)為例，談?wù)劇爸赶驅(qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)過(guò)程.

4.1 教師摸準(zhǔn)學(xué)生的困惑

學(xué)生的困惑包括以下幾點(diǎn).

（1）一個(gè)導(dǎo)線環(huán)由于能組成一個(gè)閉合的回路，所以當(dāng)導(dǎo)線環(huán)處于變化的磁場(chǎng)中，導(dǎo)線環(huán)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.但是一個(gè)金屬管處于變化的磁場(chǎng)中，從金屬管截面來(lái)看，應(yīng)當(dāng)是一個(gè)斷路，怎么在金屬管內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？如有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則金屬管內(nèi)的感應(yīng)電流又會(huì)構(gòu)成一個(gè)怎樣的閉合回路？

（2）一塊金屬處于變化的磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？如有，則金屬塊內(nèi)的感應(yīng)電流回路是怎樣的呢？

（3）當(dāng)一塊強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置的空心鋁管時(shí)，由于鋁管中產(chǎn)生了渦流對(duì)磁鐵會(huì)產(chǎn)生阻力的作用，所以磁鐵下落的時(shí)間會(huì)明顯變長(zhǎng).一塊強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置的“從上到下開有直縫的空心鋁管”時(shí)，由于鋁管開有直縫，感覺(jué)鋁管中不能構(gòu)成閉合回路，應(yīng)當(dāng)沒(méi)有渦流存在，但事實(shí)上磁鐵穿越這根鋁管時(shí)，與自由落體運(yùn)動(dòng)相比下落時(shí)間也變長(zhǎng)了，這又怎么解釋？

（4）將一塊鋁板傾斜放置，當(dāng)強(qiáng)磁鐵沿鋁板下滑時(shí)，鋁板中會(huì)有渦流產(chǎn)生嗎？

然后，教師針對(duì)學(xué)生的困惑，設(shè)置情境，提出問(wèn)題.

圖5 跳環(huán)實(shí)驗(yàn)

（1）如圖5所示，當(dāng)左邊線圈接上交變電流的瞬間，線圈中產(chǎn)生了變化的磁場(chǎng)，可看到鋁環(huán)突然飛出.試解釋鋁環(huán)飛出的原因.

（2）利用思想實(shí)驗(yàn)的方法，推導(dǎo)一個(gè)空心鋁管如處于變化的磁場(chǎng)中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎，如有，則感應(yīng)電流的回路是怎樣的？

（3）利用思想實(shí)驗(yàn)的方法，推導(dǎo)一個(gè)實(shí)心的鋁圓柱體處于變化的磁場(chǎng)中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎，如有，感應(yīng)電流的回路又是怎樣的？

4.2 學(xué)生展示隱性的困惑

學(xué)生覺(jué)得一個(gè)空心的鋁管、一個(gè)實(shí)心的鋁圓柱沒(méi)有與外界構(gòu)成回路，處于斷路狀態(tài)，鋁管或鋁圓柱內(nèi)不應(yīng)有感應(yīng)電流的產(chǎn)生.

教師通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：鉤碼穿越豎直放置的空心鋁管時(shí)間短，強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置的空心鋁管時(shí)間長(zhǎng).

通過(guò)師生、生生的討論，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.仔細(xì)觀察空心鋁管，不難發(fā)現(xiàn)，鋁管雖薄，但也有一定的厚度，所以在薄鋁管的橫截面方向上會(huì)構(gòu)成一個(gè)個(gè)閉合的回路，說(shuō)明只要空心鋁管中的磁通量發(fā)生變化，空心鋁管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生渦流.也可以將空心鋁管看成是由多個(gè)金屬鋁環(huán)疊合而成的，每個(gè)細(xì)分的鋁環(huán)都可以看成一個(gè)閉合回路，所以在空心鋁管中當(dāng)然存在著渦流了.經(jīng)討論，有學(xué)生提出，實(shí)心的鋁圓柱體也可以細(xì)分成一片片的金屬鋁片.實(shí)心鋁圓柱體可看成是由一片片金屬鋁片疊合而成.而每一片鋁片又可看成是多個(gè)半徑不同的同心鋁環(huán)構(gòu)成，所以金屬圓柱體處于變化的磁場(chǎng)中同樣會(huì)產(chǎn)生渦流.

4.3 師生揭示問(wèn)題的本質(zhì)

根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng).正是由于渦旋電場(chǎng)的存在，導(dǎo)致空心鋁管、實(shí)心鋁圓柱體內(nèi)都產(chǎn)生了渦旋狀的渦電流.

4.4 教師摸準(zhǔn)學(xué)生新的困惑

教師提出新的問(wèn)題：金屬塊與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流嗎？比如，當(dāng)強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置中間開有豎直直縫的鋁管時(shí)，這個(gè)不完整的鋁管內(nèi)有渦流產(chǎn)生嗎？學(xué)生普遍認(rèn)為不可能有.理由是：不完整的鋁管的橫截面是斷路，無(wú)法形成閉合回路，應(yīng)當(dāng)沒(méi)有渦流產(chǎn)生.

教師設(shè)置情境：教師演示對(duì)比實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)表明，鉤碼穿越豎直放置的開有豎直縫隙的空心鋁管時(shí)間短，強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置開有豎直縫隙的空心鋁管時(shí)間長(zhǎng).

4.5 學(xué)生展示新的困惑

學(xué)生普遍認(rèn)為，不完整的鋁管橫截面是斷路，無(wú)法形成閉合回路，不應(yīng)產(chǎn)生渦流.這與“強(qiáng)磁鐵穿越豎直放置開有豎直縫隙的空心鋁管時(shí)間長(zhǎng)”的事實(shí)發(fā)生了矛盾.

教師再提出新的問(wèn)題：如強(qiáng)磁鐵從鋁板構(gòu)成的斜面上滑下，鋁板內(nèi)會(huì)有渦流產(chǎn)生嗎？

教師設(shè)置情境：教師演示對(duì)比實(shí)驗(yàn).木板一端墊高，另一端置于水平面，在木板上鋪一張白紙，圓柱體強(qiáng)磁鐵置于木板的上端，靜止釋放磁鐵，磁鐵做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，下滑時(shí)間較短.在木板上鋪一張鋁板（可保證前后兩次實(shí)驗(yàn)傾角相等），再在鋁板上鋪一張白紙，然后將圓柱體強(qiáng)磁鐵置于鋁板的上端，靜止釋放磁鐵，結(jié)果磁鐵下滑很慢，下滑時(shí)間很長(zhǎng).

這時(shí)，學(xué)生就更糊涂了.磁鐵滑過(guò)鋁板，鋁板內(nèi)怎么也有渦流產(chǎn)生，這里邊的渦電流怎么組成回路？

然后通過(guò)師生、生生的互動(dòng)，逐步揭示問(wèn)題的本質(zhì).

4.6 師生再次揭示問(wèn)題的本質(zhì)

經(jīng)仔細(xì)觀察，不難發(fā)現(xiàn)：不管是開有直縫的空心鋁管還是薄薄的金屬鋁板，它們其實(shí)還是有一定厚度的，當(dāng)空心鋁管和薄鋁板中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在它們的截面上也能構(gòu)成一個(gè)個(gè)閉合回路，所以在它們的內(nèi)部也會(huì)形成一圈圈的渦流.

5 結(jié)論

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”由于緊緊圍繞著學(xué)生的困惑展開，所以課堂教學(xué)更具針對(duì)性.不過(guò)，設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下兩點(diǎn).

5.1 了解學(xué)生的困惑是“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

踐行“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”，需要教師充分了解學(xué)生的困惑.只有充分了解學(xué)生的困惑，才能根據(jù)學(xué)生的困惑，設(shè)計(jì)出具有吸引力的教學(xué)情境、提出擊中學(xué)生困惑的問(wèn)題，幫助學(xué)生解決心中的困惑，最好還能激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生新的困惑，然后進(jìn)一步解決出現(xiàn)的問(wèn)題.

5.2 相信學(xué)生的能力是“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的根本保證

“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”是為了促使學(xué)生更好的學(xué)習(xí).而學(xué)習(xí)是學(xué)生自己的事情，設(shè)計(jì)時(shí)教師要充分相信學(xué)生的能力，相信只要設(shè)計(jì)合理，學(xué)生一定有能力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，一定有能力解決問(wèn)題.設(shè)計(jì)時(shí)千萬(wàn)要注意教師不能起過(guò)多的干預(yù)作用，教師過(guò)多的干預(yù)會(huì)影響到學(xué)生能力的發(fā)展.尊重學(xué)生、相信學(xué)生是“指向?qū)W生學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)”的根本保障.