楊晶晶

在教學(xué)中對(duì)物理教材資源的研究有助于教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)，有助于學(xué)生物理素養(yǎng)的培養(yǎng).本文以“原子核的組成”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過(guò)對(duì)物理學(xué)史的研讀，感悟科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)和艱辛，挖掘教材資源，運(yùn)用已學(xué)知識(shí)理論探究放射線(xiàn)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神.

一、問(wèn)題的提出

在高中物理教學(xué)中廣泛使用“導(dǎo)學(xué)案”被認(rèn)為是高效的教學(xué)模式，但筆者也發(fā)現(xiàn)其不足之處.一份“導(dǎo)學(xué)案”的內(nèi)容中往往包含了物理教材中的概念、定律、公式、例題等內(nèi)容，于是在教學(xué)中物理教材常會(huì)被束之高閣.一份 “導(dǎo)學(xué)案”常常包含大量的習(xí)題，于是教師可能不再研讀教材，備課的重心從幫助學(xué)生構(gòu)建物理概念，培養(yǎng)物理思維轉(zhuǎn)變?yōu)樵诙虝r(shí)間內(nèi)教會(huì)學(xué)生能做題和多做題.然而，大量習(xí)題的訓(xùn)練并不能從根本上提高學(xué)生的物理素養(yǎng).而教材是教育主管部門(mén)組織權(quán)威的專(zhuān)家學(xué)者編撰，其內(nèi)容具有科學(xué)性和合理性，可以引領(lǐng)學(xué)生加深對(duì)物理概念、定理、定律等知識(shí)的理解.挖掘教材資源是教師幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)，培養(yǎng)物理素養(yǎng)的一種有效途徑.

二、教學(xué)設(shè)計(jì)片段

1.研讀物理學(xué)史 豐富物理教學(xué)

筆者在人教版選修3-5“原子核的組成”的教學(xué)中把教材中“科學(xué)足跡——天然放射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)”內(nèi)容作為教學(xué)的第一部分，讓學(xué)生仔細(xì)研讀并且回答以下問(wèn)題.

問(wèn)題1：我們?nèi)庋勰苤苯佑^察到射線(xiàn)嗎？最初科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)天然放射線(xiàn)的？

答：我們不能直接觀察到射線(xiàn)，科學(xué)家最初是在包裹放射性物質(zhì)照片底片上發(fā)現(xiàn)放射線(xiàn)的.

問(wèn)題2：結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，為什么說(shuō)天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)？

答：化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子內(nèi)電子的轉(zhuǎn)移，元素是不變的.但天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生了新元素，說(shuō)明天然放射現(xiàn)象發(fā)生在原子核內(nèi).

問(wèn)題3：我們應(yīng)該學(xué)習(xí)居里夫婦哪些品格？

答：我們應(yīng)該學(xué)習(xí)居里夫婦認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪嘛L(fēng)格，對(duì)科學(xué)高度的責(zé)任感和偉大的愛(ài)國(guó)精神.

中學(xué)物理教材引入的物理學(xué)史可以作如下分類(lèi)：1.科學(xué)方法的介紹；2.科學(xué)家的生平；3.重要實(shí)驗(yàn)、規(guī)律、概念發(fā)現(xiàn)的過(guò)程及產(chǎn)生的歷史背景；4.學(xué)派、假說(shuō)間的爭(zhēng)議；5.我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)與物理文化.“科學(xué)的足跡——天然放射性的發(fā)現(xiàn)”屬于重要實(shí)驗(yàn)、規(guī)律、概念發(fā)現(xiàn)的過(guò)程及產(chǎn)生的歷史背景.閱讀和分析這一內(nèi)容不僅能讓學(xué)生了解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)天然放射線(xiàn)的過(guò)程，更能感悟科學(xué)家研究的嚴(yán)謹(jǐn)和艱辛，此外，居里夫婦的家國(guó)情懷是非常生動(dòng)的愛(ài)國(guó)主義教材.挖掘教材中物理學(xué)史的內(nèi)容可以豐富高中物理教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

2.根據(jù)已學(xué)知識(shí) 挖掘教材資源

為了研究放射線(xiàn)的本質(zhì)，教材介紹了將放射源放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中觀察射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況判定射線(xiàn)帶電情況的探究方案.筆者對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行了拓展，提出以下問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行理論探究.

問(wèn)題1：根據(jù)已學(xué)知識(shí)能否估算出α射線(xiàn)與β射線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比？

答：由公式r=mvqB得，α射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的半徑rα=mαvαqαB，β射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的半徑rβ=mβvβqβB.兩者半徑之比為rαrβ=mαvαqβmβvβqα.帶入數(shù)據(jù)可得rαrβ=367.2.

問(wèn)題2：還能用其他方法判斷射線(xiàn)的電性嗎？

答：讓射線(xiàn)在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)也能判斷其電性.

問(wèn)題3：模擬在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中射線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)圖像.

答：設(shè)帶電粒子在豎直方向的位移是l，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=lv；水平方向的偏移量x=12at2=Eql22mv2，所以在勻強(qiáng)電場(chǎng)中α射線(xiàn)與β射線(xiàn)在豎直方向位移相同時(shí)水平偏移量之比xαxβ=mβqαv2βmαqβv2α=0.03.由帶電粒子的電性和水平偏移量得如圖所示在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中射線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)圖像.

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要載體，它在學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和形成技能方面起的作用不言而喻.教材中的例題不妨讓學(xué)生自己做一遍，對(duì)比書(shū)中的解法，發(fā)現(xiàn)不足，給學(xué)生一次自我修正的機(jī)會(huì)；教材中的定理、定律不妨讓學(xué)生自己推導(dǎo)一遍，給學(xué)生一次理論探究的機(jī)會(huì)；教材中的習(xí)題雖然簡(jiǎn)單，不妨讓學(xué)生解答一遍，給學(xué)生一次有成就感的練習(xí).研究教材其實(shí)就是以學(xué)生為中心的教學(xué)理念的具體體現(xiàn)，挖掘資源就是把提升學(xué)生物理素養(yǎng)作為教學(xué)的目的具體措施.