基于生本教育理念的高中物理課堂教學(xué)實(shí)踐

胡壯麗++徐勇增

摘 要：“生本教育”是華南師范大學(xué)郭思樂(lè)教授創(chuàng)立的一種以學(xué)生為學(xué)習(xí)主人的教育理念[1]，受這種教育理念的啟發(fā)，惠州市第一中學(xué)在課堂教學(xué)上進(jìn)行了許多有益的嘗試和改革，逐步形成了“六步三查”的生本高效課堂的基本模式，取得了良好的教學(xué)效果。現(xiàn)以高三一輪復(fù)習(xí)中的“速度選擇器基本原理的應(yīng)用”一課為例，探討在高中物理課堂教學(xué)中如何運(yùn)用“六步三查”的基本模式。

關(guān)鍵詞：生本教育；六步三查；高效課堂

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）2-0019-3

1 速度選擇器的基本原理

第一步 出示教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生明確本節(jié)課要掌握的主要內(nèi)容：①掌握速度選擇器的基本原理；②會(huì)根據(jù)速度選擇器的原理進(jìn)行拓展研究。

第二步 自學(xué)：溫習(xí)速度選擇器的基本原理。

例1 如圖1所示，已知兩板間存在相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，速度多大的粒子才能沿直線穿過(guò)小孔O、O' ？（不考慮粒子所受到的重力大?。?/p>

圖1 例1圖示

通過(guò)自學(xué)，絕大多數(shù)學(xué)生都了解了速度選擇

器的基本原理：

由Bqv=Eq，推導(dǎo)得出v= 。

即速度為v=E/B的帶電粒子才能沿直線穿過(guò)小孔O、O'被選擇出來(lái)。

在自學(xué)的過(guò)程中，教師可以檢查學(xué)生自學(xué)的情況，并指導(dǎo)少數(shù)不會(huì)的學(xué)生（即第一次學(xué)情調(diào)查）。

第三步 群學(xué)：在每個(gè)學(xué)習(xí)小組長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下，成員之間可通過(guò)有效的合作探究、結(jié)對(duì)幫扶等交流方式，解決自學(xué)中存在的問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、探究新問(wèn)題并嘗試解決新問(wèn)題?！靶〗M討論交流”是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)[2]，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師可以調(diào)查各小組發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的情況（即第二次學(xué)情調(diào)查）。

小組討論交流：

根據(jù)速度選擇器的基本原理，你還能提出哪些有價(jià)值的問(wèn)題？并作出解答。比一比，哪一個(gè)小組能提出更多有價(jià)值的問(wèn)題。

第四步 班內(nèi)展示交流，通過(guò)小組內(nèi)群學(xué)，各小組會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題和疑難問(wèn)題。

甲同學(xué)：通過(guò)我們的小組交流，發(fā)現(xiàn)帶電粒子能不能被速度選擇器選擇出來(lái)只與粒子的速度有關(guān)，與帶電粒子的電性沒(méi)有關(guān)系。這是因?yàn)楫?dāng)帶電粒子的電性變化時(shí)，粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向同時(shí)反向，粒子仍然受力平衡。

乙同學(xué)：如果考慮帶電粒子所受的重力，要想被選擇出來(lái)，粒子的速度就會(huì)發(fā)生變化。

教師請(qǐng)?jiān)撏瑢W(xué)到黑板上畫(huà)這種情況下粒子的受力分析，并要求乙同學(xué)求出被選擇出來(lái)的粒子的速度。

教師追問(wèn)：若考慮帶電粒子所受的重力，當(dāng)帶電粒子電性變化時(shí)被選擇出來(lái)的粒子的速度是否仍舊不變？

同學(xué)們經(jīng)過(guò)短時(shí)間的思考，很快就有同學(xué)解決了這個(gè)問(wèn)題。

丙同學(xué)：其他條件不變，如果粒子從O'水平進(jìn)入選擇器，速度v=E/B的帶電粒子能否被選擇出來(lái)？

另外一個(gè)小組的同學(xué)立即起立回答：不可以！原因是粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向相同。

教師追問(wèn)：速度選擇器進(jìn)行一個(gè)怎樣的改變，粒子才能被選擇出來(lái)呢？

同學(xué)們搶著回答：將電場(chǎng)或磁場(chǎng)的方向反向即可。

丁同學(xué)：我還有一個(gè)疑問(wèn)，如果粒子的速度v>E/B，在選擇器中它會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)？

馬上有同學(xué)搶著回答：類平拋運(yùn)動(dòng)！

大家一陣笑聲。其實(shí)，教師也沒(méi)有想到學(xué)生會(huì)提出這樣的問(wèn)題，教師如果沒(méi)有研究過(guò)此類運(yùn)動(dòng)，估計(jì)也很難給學(xué)生一個(gè)肯定的答復(fù)。教師讓學(xué)生討論。

戊同學(xué)：粒子將做擺線運(yùn)動(dòng)。

很多同學(xué)都不明白什么是擺線運(yùn)動(dòng)。教師解釋：戊同學(xué)參加過(guò)競(jìng)賽培訓(xùn)，研究過(guò)此類運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，粒子確實(shí)做擺線運(yùn)動(dòng)。并補(bǔ)充說(shuō)明在中學(xué)階段不要求學(xué)生研究此類運(yùn)動(dòng)，感興趣的同學(xué)在課后可以請(qǐng)教戊同學(xué)什么是“擺線運(yùn)動(dòng)”。

在班內(nèi)展示交流環(huán)節(jié)里，教師通過(guò)提出一個(gè)“開(kāi)放性”的問(wèn)題，學(xué)生與學(xué)生之間，小組與小組之間，教師與學(xué)生之間通過(guò)討論、質(zhì)疑、爭(zhēng)辯、比拼等形式，形成班內(nèi)學(xué)生全員參與、積極探究、氛圍熱烈的場(chǎng)面，把課堂教學(xué)推向高潮，使學(xué)生享受獲得知識(shí)的快樂(lè)。同時(shí)，有效地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)造能力。此環(huán)節(jié)是生本高效課堂模式中最重要、最精彩的部分。

第五步 補(bǔ)充小結(jié)提升

教師對(duì)各小組自學(xué)、群學(xué)、展示過(guò)程中所涉及到的各種信息和問(wèn)題進(jìn)行篩選和提煉，對(duì)小組難以解決的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和講解，對(duì)涉及到速度選擇器的基本原理的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行延伸拓展。例如，鼓勵(lì)對(duì)物理有濃厚興趣且有能力的學(xué)生去探究“擺線運(yùn)動(dòng)”等。

下面對(duì)速度選擇器的基本原理進(jìn)行拓展研究，在這部分主要介紹的是，群學(xué)后學(xué)生在班內(nèi)展示交流的部分。

2 速度選擇器的基本原理的拓展研究

例2 （磁流體發(fā)電機(jī)——等離子發(fā)電機(jī)）磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，其原理是將等離子體（高溫下產(chǎn)生的等量的正、負(fù)離子的氣體）以某一速度v0射入磁場(chǎng)中，正負(fù)離子向不同的極板偏轉(zhuǎn)，從而使兩極板帶上等量異號(hào)電荷。當(dāng)兩板間的電壓達(dá)到某一值時(shí)，電荷不再偏轉(zhuǎn)。此電壓值即等于磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。設(shè)噴射等離子體的速度為v0，勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，兩極板間距離為d，兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為a，等離子體的電阻率為ρ（如圖2）。求：

1）該發(fā)電機(jī)的哪一面電勢(shì)高？發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多少？

2）若在兩極板間接入電阻R，電阻R兩端的電壓以及發(fā)電機(jī)的總功率為多少？

3）為使等離子以恒定速度v0通過(guò)磁場(chǎng)，必須使通道兩端保持一定的壓強(qiáng)差，壓強(qiáng)差ΔP為多大？

經(jīng)過(guò)自學(xué)和小組內(nèi)討論后，甲同學(xué)利用投影儀將解題過(guò)程展示在屏幕上，甲同學(xué)的解題過(guò)程如下：

圖2 磁流體簡(jiǎn)易圖示

解：1）上極板電勢(shì)高

由 q=Bqv0，得ε=Bdv0。

2）電阻定律：r=ρ ，u= ε，

I= ，P=εI，

聯(lián)立以上各式得：P= 。

3）壓力差等于等離子體在形成電流時(shí)所受的安培力：

ΔP= 。

聯(lián)立此式和以上各式得：

ΔP= 。

教師點(diǎn)評(píng)后，追問(wèn)：同學(xué)們對(duì)甲同學(xué)的解答是否有異議？

乙同學(xué)：求解第3）問(wèn)用能量守恒更簡(jiǎn)單！可以得到相同的結(jié)果，即：ΔPSv0=ΔPadv0=P。

學(xué)生能想到用能量守恒定律去求解第3）問(wèn)，這是教師事先沒(méi)有預(yù)料到的?？梢?jiàn)，教師應(yīng)充分相信學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力！

小組討論交流：磁流體發(fā)電有什么優(yōu)點(diǎn)？

丙同學(xué)：節(jié)省能量，和火力發(fā)電相比較，可以減少發(fā)電中對(duì)環(huán)境造成的污染。

教師補(bǔ)充：磁流體發(fā)電機(jī)之所以還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用主要是因?yàn)榘l(fā)電的效率還不夠高，有些關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決。

小結(jié)：解決這一問(wèn)題用到了哪些物理知識(shí)？

丁同學(xué)：用到速度選擇器的基本原理，電阻定律，閉合電路的歐姆定律，能量守恒定律等。

例3 （電磁流量計(jì)）如圖3所示為電磁流量計(jì)的示意圖，直徑為d的非磁性材料制成的圓形導(dǎo)管內(nèi)，有可以導(dǎo)電的液體流動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直液體流動(dòng)方向而穿過(guò)一段圓形管道。若測(cè)得管壁內(nèi)a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為U，試求管中液體的流量Q為多少？（單位：m3/s）

圖3 電磁流量計(jì)示意圖

小組討論交流：如何計(jì)算液體流量？

經(jīng)過(guò)自學(xué)和小組內(nèi)討論后，一同學(xué)將解題過(guò)程利用投影儀展示在屏幕上，并講述了測(cè)量原理和計(jì)算結(jié)果，教師進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。

例4 （ 霍爾效應(yīng)）如圖4所示，厚度為a，寬度為b的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A'會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I的關(guān)系為：U=K ，式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)。

圖4 霍爾效應(yīng)

請(qǐng)證明：霍爾系數(shù)K= （其中，n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)）。

這道題的難度比較大，一個(gè)學(xué)習(xí)成績(jī)比較好的同學(xué)利用投影儀展示在屏幕上。

證明：由evB=e ，得 UAA' =vBa。

又I=nesv=neabv，可得：

UAA'= · =K 。

其中，霍爾系數(shù)K= 。證畢！

小組討論交流：導(dǎo)體板哪一側(cè)的電勢(shì)高？如果導(dǎo)體內(nèi)的載流子為正電荷，導(dǎo)體板哪一側(cè)的電勢(shì)高呢？

在學(xué)生展示之前，教師做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)討論的問(wèn)題全班有一半的學(xué)生判斷錯(cuò)誤，主動(dòng)展示的同學(xué)也判斷錯(cuò)誤。其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題在上新課時(shí)教師曾經(jīng)給學(xué)生講過(guò)一次。為什么仍舊有這么多學(xué)生判斷錯(cuò)誤呢？究其原因，是教師在課堂教學(xué)中“灌輸?shù)奶啵k的太多”?？梢?jiàn)，讓學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)去學(xué)多么的重要！

第六步 知識(shí)整理，達(dá)標(biāo)反饋

1）以上問(wèn)題的共同點(diǎn)是什么？

2）本節(jié)課我們復(fù)習(xí)并學(xué)會(huì)了哪些重要的知識(shí)點(diǎn)？

學(xué)生總結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容和收獲的新知識(shí)，教師檢查學(xué)生總結(jié)的情況，并結(jié)合學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充（即第三次學(xué)情調(diào)查）。教師還可以根據(jù)學(xué)生掌握的情況，設(shè)計(jì)相關(guān)試題進(jìn)行達(dá)標(biāo)反饋（此處略）。

3 結(jié)束語(yǔ)

以高三一輪復(fù)習(xí)課的課堂教學(xué)為例，展示了在課堂教學(xué)中如何運(yùn)用“六步三查”的課堂基本模式，取得了較好的教學(xué)效果。當(dāng)然，也存在一些問(wèn)題。希望此課例能起到拋磚引玉的作用。嚴(yán)格地說(shuō)，課堂教學(xué)沒(méi)有一個(gè)完全固定的模式，不同的課型、不同的內(nèi)容、不同的學(xué)生群體，其教學(xué)方式也不盡相同。在課堂上，多讓學(xué)生自己通過(guò)動(dòng)腦、動(dòng)手、探究、討論、合作、交流等方式主動(dòng)獲取新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)造能力[3]，這樣的課堂就是高效的課堂，“生本”的課堂。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭思樂(lè).教育走向生本[M].北京：人民教育出版社，2001.

[2]黃玲.改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式 構(gòu)建物理有效課堂[J].物理教學(xué)探討，2014，（10）：32.

[3]李永成.學(xué)案導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式下的“三篇·十環(huán)”研究[J].物理教學(xué)探討，2013，（12）：31.

（欄目編輯 劉 榮）