劉鑫

1 問題的提出

中學(xué)物理教學(xué)兼顧傳授物理知識(shí)和發(fā)展學(xué)生思維的雙重任務(wù)，其中促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展需要把握教學(xué)的時(shí)空次序，即教學(xué)邏輯，讓學(xué)生思維在遞進(jìn)的邏輯中得到發(fā)展.然而，經(jīng)常在聽評(píng)課活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)教師單純地從教材出發(fā)，照本宣科的過程中出現(xiàn)邏輯不清、引課不當(dāng)、過渡突兀，很難引起學(xué)生的遞進(jìn)思維發(fā)展.

筆者認(rèn)為，上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于教師在備課之前沒有設(shè)身處地地站在學(xué)生的角度去思考，也就是說沒有從學(xué)生認(rèn)知思維的角度去設(shè)計(jì)教學(xué)邏輯，而“死用教材”.為了更好地闡述如何用活教材，理清邏輯，來(lái)促進(jìn)學(xué)生物理思維發(fā)展，現(xiàn)以2014年浙江省物理優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中一節(jié)“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”課為例展開論述，更期引起教材使用者們的關(guān)注.

2 對(duì)“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的聽課評(píng)論

在本節(jié)課中，授課老師完全按照教材的邏輯順序，而忽略學(xué)生的思維發(fā)展.詳細(xì)說明如下：

（1）首先就用“洛倫茲力演示儀”（如圖1所示）引入本節(jié)課的學(xué)習(xí)，雖然儀器介紹得到位精練，但筆者認(rèn)為這樣引入本節(jié)課學(xué)習(xí)顯得比較突然，在學(xué)生還沒有對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中受力進(jìn)行理論分析和歸納的情況下，先著手看這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能會(huì)對(duì)下面的學(xué)習(xí)比較茫然.

（2）接下去也完全按照教材的設(shè)計(jì)利用“洛倫茲力演示儀”演示電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn).如下：

用洛倫茲力演示儀觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn).

①不加磁場(chǎng)時(shí)觀察電子束的徑跡.

②給勵(lì)磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生兩線圈中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場(chǎng)，觀察電子束的徑跡.

③保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化.

④保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化.

這一部分的有關(guān)演示都是以陳述方式呈現(xiàn)的.授課教師給演示儀裝上三四個(gè)攝像頭，又結(jié)合動(dòng)畫輔助，好不熱鬧！但試想一下：為什么要構(gòu)建相應(yīng)這樣的磁場(chǎng)？電子在相應(yīng)磁場(chǎng)中受力特點(diǎn)如何？又是怎樣產(chǎn)生這樣的運(yùn)動(dòng)的？由于課上時(shí)間有限，很多學(xué)生根本來(lái)不及思考其中的道理，一切運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象就這么如同流水般都出來(lái)了.記得授課過程中教師有這樣一句話，“應(yīng)該是圓，對(duì)吧？”，可見過渡生硬.因?yàn)橛^察跨度太大，又都以陳述方式呈現(xiàn)，所以學(xué)生的思維難以得到遞進(jìn)發(fā)展.

在處理電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)時(shí)，授課教師又給演示儀配上了磁傳感器，說明電流磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流的關(guān)系，再去驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)半徑和周期與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系.使用磁傳感器耗費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間，而相應(yīng)理論分析卻和盤托出，有喧賓奪主的感覺.

（3）到這里就戛然而止了，并未提及教材中的質(zhì)譜儀和回旋加速器.但筆者認(rèn)為本節(jié)課應(yīng)該對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)加以應(yīng)用，使學(xué)生的思維得到體驗(yàn)和延伸，使整個(gè)教學(xué)流程完整.

整節(jié)課重實(shí)驗(yàn)演示輕理論分析，重教材順序輕邏輯順序.實(shí)驗(yàn)確實(shí)有利于激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但一定要結(jié)合實(shí)驗(yàn)功效融入整節(jié)課的邏輯順序中.還有，目前的教材廣泛采用了跟生活和社會(huì)問題相聯(lián)系的邏輯結(jié)構(gòu)，知識(shí)點(diǎn)散落，知識(shí)點(diǎn)間的“梯度”較大，所以一定要結(jié)合教學(xué)邏輯順序?qū)⒔滩捻樞蜻M(jìn)行整合.

3 對(duì)“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的教學(xué)建議

3.1 對(duì)教學(xué)邏輯的理解

所謂教學(xué)邏輯意指包括思維在內(nèi)的師生教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律性和有關(guān)主張，要充分重視學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，堅(jiān)持“以學(xué)定教”.這一節(jié)課之前，學(xué)生已對(duì)洛倫茲力做了系統(tǒng)全面的分析，這一節(jié)課如果教師加以歸類引導(dǎo)，學(xué)生就可以結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行理論分析，得出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律.但學(xué)生還并沒有掌握科學(xué)探究的方法，即理論分析——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——應(yīng)用，對(duì)于科學(xué)方法傳授不能僅僅停留在對(duì)名稱的記憶層面，而要把科學(xué)方法置于教學(xué)過程的中心，使學(xué)生領(lǐng)悟到科學(xué)方法的內(nèi)涵及操作步驟.這也是本節(jié)課重要的培養(yǎng)任務(wù).反觀本節(jié)教材只是把“實(shí)驗(yàn)、分析、應(yīng)用”一一陳列出來(lái)，知識(shí)點(diǎn)散落，“梯度”較大，并未把有關(guān)科學(xué)方法體現(xiàn)在規(guī)律的形成過程中，所以絕不應(yīng)該簡(jiǎn)單地把教材邏輯照搬過來(lái)作為教學(xué)邏輯，應(yīng)要活用教材，形成教學(xué)邏輯.

3.2 教學(xué)邏輯的兩條線路

3.2.1 邏輯主線

顯性的知識(shí)是過程、方法以及情感行為活動(dòng)的載體，是教學(xué)目標(biāo)的重要組成部分，它在教學(xué)中安排、調(diào)整的靈活性與可變動(dòng)性遠(yuǎn)不及方法、情感和行為內(nèi)容，所以，知識(shí)線索常被作為邏輯主線.如前面分析得出本節(jié)課的邏輯主線應(yīng)為：理論分析——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——應(yīng)用.

具體如下：

一般“事件”的開端應(yīng)是問題的源頭，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的意義起源于運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受力，進(jìn)而又影響運(yùn)動(dòng).所以應(yīng)打破且活用教材順序，上課首先給學(xué)生呈現(xiàn)的應(yīng)是帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力分析.

環(huán)節(jié)1：請(qǐng)對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中進(jìn)行受力分析，并說明運(yùn)動(dòng)軌跡形狀.

學(xué)生帶著這個(gè)問題進(jìn)入本節(jié)學(xué)習(xí)顯得十分自然，學(xué)生的思維在這個(gè)現(xiàn)實(shí)問題的觸動(dòng)下就會(huì)活躍起來(lái)，這個(gè)問題可以限定為以下兩種情況，（如圖2所示）學(xué)生讀圖以后可以初步了解運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，由此產(chǎn)生學(xué)習(xí)欲望.

依據(jù)學(xué)生的思維發(fā)展，接下來(lái)呈現(xiàn)的可以是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

環(huán)節(jié)2：為驗(yàn)證剛才的分析情況，可以采用洛倫茲力演示儀驗(yàn)證.

為幫助學(xué)生驗(yàn)證，在此應(yīng)把洛倫茲力演示儀介紹得詳細(xì)得當(dāng)，包括玻璃泡、勵(lì)磁線圈及各個(gè)旋鈕.同時(shí)，可以配上攝像頭，通過攝影使現(xiàn)象更易觀察，但切忌用時(shí)過長(zhǎng)，喧賓奪主.另外可結(jié)合教材中“演示”任務(wù)前兩條進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證.如下所示：

用洛倫茲力演示儀觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn).

（1）不加磁場(chǎng)時(shí)觀察電子束的徑跡.

（2）給勵(lì)磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生兩線圈中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場(chǎng)，觀察電子束的徑跡.

學(xué)生經(jīng)驗(yàn)證后更有信心了，接下去可以是一個(gè)遞進(jìn)式問題.

環(huán)節(jié)3：經(jīng)觀察，當(dāng)帶電粒子速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行時(shí)，由于不受力做勻速直線運(yùn)動(dòng)；那么當(dāng)帶電粒子速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)，你覺得粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡很像什么形狀？讓我們從理論上分析一下.

這里學(xué)生特別容易看到和想到是圓形，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)過的力學(xué)知識(shí)進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)證明，建議有以下四個(gè)步驟：

（1）根據(jù)左手定則：洛倫茲力與速度共面，運(yùn)動(dòng)軌跡在同一平面內(nèi).

（2）根據(jù)左手定則： 洛倫茲力與速度垂直不做功，應(yīng)是勻速率曲線運(yùn)動(dòng).

（3）根據(jù)牛頓第二定律：在每一小段軌跡內(nèi)，由于滿足Bqv=mv2/r，得出r恒定，應(yīng)是圓周運(yùn)動(dòng).

（4）綜上所述：勻速圓周運(yùn)動(dòng).

學(xué)生認(rèn)識(shí)得出了勻速圓周運(yùn)動(dòng)之后，接著可以提出軌跡半徑周期的決定因素.

環(huán)節(jié)4：你能利用學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)圓半徑與速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系嗎？周期呢？再利用演示儀驗(yàn)證一下.

這里可以按照教材的編寫，即用一個(gè)“思考與討論”引導(dǎo)學(xué)生的推導(dǎo)探究.如下所示：

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓半徑，與粒子的速度、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度有什么關(guān)系？考慮到粒子所受的洛倫茲力就是它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，列出方程來(lái)不難得到幾個(gè)物理量之間的關(guān)系式.然后就可以分別判斷粒子的速度、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱對(duì)圓半徑的影響.

經(jīng)過前面一系列漸進(jìn)的問題引導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生對(duì)此認(rèn)識(shí)逐漸加深，思維也會(huì)得到漸進(jìn)提升.

有了上面對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)和理性分析，接下來(lái)要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用規(guī)律.

環(huán)節(jié)5：自然科學(xué)研究經(jīng)常會(huì)用到帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，下面給大家展示幾種應(yīng)用，包括氣泡室、質(zhì)譜儀、回旋加速器，展示過程應(yīng)重定性分析輕定量計(jì)算.

學(xué)生具備了認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，再去進(jìn)行深入的應(yīng)用比較自然，學(xué)生的思維也達(dá)到了進(jìn)一步升華.

3.2.2 邏輯副線

過程、方法以及情感、行為的教學(xué)需要反復(fù)進(jìn)行，不是一次就能完成的.因此以此作為邏輯副線，并多次出現(xiàn)以強(qiáng)化學(xué)生體驗(yàn).對(duì)于本節(jié)課，通過探究（理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)觀察）可激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)思維方法習(xí)慣和學(xué)習(xí)能力，為以后學(xué)習(xí)和知識(shí)遷移創(chuàng)造條件.

3.3實(shí)施過程中注意幾個(gè)細(xì)節(jié)

3.3.1 設(shè)計(jì)好恰當(dāng)?shù)倪壿嬈瘘c(diǎn)

恰當(dāng)?shù)倪壿嬈瘘c(diǎn)不但引發(fā)思維的過程，能使學(xué)生迅速進(jìn)入有關(guān)的思維活動(dòng)，使思維過程合理、有效，而且能使學(xué)生增加對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，豐富有關(guān)的知識(shí).其中精心設(shè)計(jì)情境，通過對(duì)情境的討論揭示有關(guān)背景知識(shí)，是尋找恰當(dāng)邏輯起點(diǎn)的有效手段.像本節(jié)課的邏輯起點(diǎn)應(yīng)為運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力分析.

3.3.2 設(shè)計(jì)好邏輯過渡語(yǔ)

語(yǔ)言是思維的外殼，語(yǔ)言的邏輯性反映思維的邏輯性，語(yǔ)言又是思維的工具，富有邏輯性的語(yǔ)言有利于思維的順利展開和深入.在教學(xué)中，各環(huán)節(jié)是依靠過渡語(yǔ)才形成邏輯合理、完整、富有意義、便于理解和接受的整體的，它能說明前后內(nèi)容的宗旨、意義、方法論，有時(shí)還可起到心理調(diào)節(jié)作用.

3.3.3 注意強(qiáng)化邏輯體驗(yàn)

完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行回憶、分析，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行整合、擴(kuò)展，強(qiáng)化體驗(yàn)，使之形式化，更清晰深刻.對(duì)于本節(jié)課，筆者建議授課時(shí)應(yīng)注重運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論推導(dǎo)，像圓周運(yùn)動(dòng)及規(guī)律的得出.還要注重知識(shí)應(yīng)用，像氣泡室、質(zhì)譜儀、回旋加速器，其中回旋加速器和其它應(yīng)用一樣都應(yīng)向?qū)W生展示設(shè)計(jì)思路，當(dāng)然具體的定量計(jì)算可以放在下一課時(shí).這樣強(qiáng)化學(xué)生的邏輯體驗(yàn)之后，才會(huì)加深理解，不死記硬背.

當(dāng)然，一個(gè)好的教學(xué)邏輯的形成是一個(gè)依賴于學(xué)情研究和教材研究，由少到多、由“干”到豐，不斷拓展、深化內(nèi)容，然后再由多到少、由粗到精，反復(fù)謀劃、選擇、提煉的過程，始終圍繞著學(xué)生思維發(fā)展而活用教材，才會(huì)形成一條思路簡(jiǎn)潔、主次分明、生動(dòng)充實(shí)，既促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展又符合教材內(nèi)容的教學(xué)邏輯順序.