如何把教的内容转化为学习的内容--以运动电荷上的磁场力教学为例_洛伦兹力论文

谈如何把教的东西转化为学的内容——以磁场对运动电荷的作用力一节的教学为例,本文主要内容关键词为:电荷论文,作用力论文,为例论文,磁场论文,为学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

40分钟一节的课,许多教师常常是口干舌燥的讲上40分钟,课堂气氛死气沉沉,一些学生也几近丧失了学习的兴趣和热情,课堂效益也就无从谈起了。为改变这种状况,国内许多学校进行了课堂教学改革,如江苏泰兴市洋思中学、江苏溧水东庐中学、山东聊城杜郎口中学,无论“先学后教”,还是以讲学稿为载体的“教学合一”,改革的一项重要内容是如何减少教师讲的时间,不该讲的不讲,重点关键的地方少讲,课堂上尽可能留更多的时间让学生思考与学习。那么如何才能做到教师不讲或少讲呢?通过观摩自己与其他老师的课堂发现,关键就是如何把老师要教的东西转化为学生应学的内容,下面以磁场对运动电荷作用力一节的教学为例,从三个方面介绍把教的东西转化为学的内容的做法,供同行研究参考。

一、让学生在观察与思考中发现新知识

物理离不开实验,如何培养学生实验观察及分析推理能力,让学生通过实验发现与掌握新知识,这是物理教学的一个重要目标。为了能让同学们通过观察与思考发现判断洛伦兹力方向的左手定则,我创设了如下教学情景。

首先,我介绍阴极射线管的结构,然后引导学生观察:在没有磁场的条件下,阴极射线沿直线飞行。

提出问题:如果在电子飞过的路径上加磁场,猜想射线能不能偏转,如果偏转又说明了什么问题?不偏转说明什么问题?

学生:偏转就说明磁场对运动电荷有力的作用。

在此基础上,通过实验让学生观察射线在磁场作用下的偏转情况并记录。记录结果如图1、图2(正视图):

形成概念:运动电荷受到磁场对它的作用力叫洛伦兹力。

教师:观察电子的运动方向及电子偏转方向,请尝试用判断安培力方向的左手定则,判断运动电荷所受洛伦兹力的方向?

学生A:上台用左手比划,她说,让磁感线垂直穿过手心,四指指电子的运动方向时,大拇指指向总是电子偏转的相反方向。她认为,用左手定则判断好象不行,怎么办?教师并没有直接回答,仍要求学生思考。

学生B:同样上台用左手比划,他说:让磁感线垂直穿过手心,如果让四指指向电流方向,也就是负电荷运动的相反方向,这时大拇指指的就是电子偏转的方向。

学生C:四指也可以指负电荷运动的方向,这时大拇指指向就是负电荷所受洛伦兹力的反方向。

师生共同总结用左手定则判断洛伦兹力方向的方法,然后出示例题进行检验,从课堂抽查结果看,抽查凹个同学,只有一个同学出错,效果良好。

上面的教学中,老师并没有讲如何用左手定则判断洛伦兹力方向,更没有强调判断负电荷所受洛伦兹力方向时要注意的问题。还是创设情景让学生去比划,去分析,通过交流展示总结判断方法。这样的过程,由于学生参与了发现新知识的全过程,学生在观察、分析与交流的过程中,真正理解了运用左手定则判断要注意的地方,因而教师少讲却收到了更好的教学效果。

二、让学生在问题解决中发现新知识

学习过程实际上是一个不断发现与解决问题的过程,因此,教学中老师可以创设问题情景,让学生在问题解决中学会学习。为了能让学生从理论上探究洛伦兹力大小的计算,我设计了如下一组问题供同学们思考。学生思考与讨论后,由不同小组找同学代表,讲解自己的推导方法。

问题一:如图3,设导线中每个带电粒子定向移动的速度是v,单位体积内的粒子数为n,粒子的电荷量为q,导线的横截面积为S,请同学们先推导电流I与n、q、S、v的关系?

问题二:从宏观上看,磁场对放入磁场中的通电导体有安培力的作用,从微观看,磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,请同学思考,安培力与洛伦兹力之间有何关系?

问题三:结合问题一、二,请同学们尝试用安培力公式推导运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的计算公式。

在学生独立思考、小组讨论的基础上,组织各小组同学进行交流展示。

同学D:第一个问题可以运用电流的定义式进行分析,如图3,在时间t内,流过导体横截面的电荷量Q=nSvtq,由I=Q/t得I=mqSv。

同学E:如果画图分析(如图4),可以看出洛伦兹力方向与安培力方向相同,安培力应该是洛伦兹力的合力。设导体内做定向移动的电荷数为N,有Nf=F=ILB,结合I=nqSv及N=nLS可推导出:f=qvB。

教师:在总结得出v⊥B时洛伦兹力的计算公式基础上,请同学们结合安培力大小的计算,讨论v与B平行及成任意夹角时,洛伦兹力大小的计算。具体回答略。

上面的教学过程可以说没有多少技巧,主要是由教师提出问题,同学们根据老师提出的问题去思考与分析,然后组织交流与讨论,最后得出学习结果。教学中采用“问题解决模式”进行教学,更加符合学生实际的学习过程,与传统教学相比,它不但有利于学生理解与掌握知识,同时也有利于培养学生分析与解决问题的能力,提高学生表达与交流的能力,教学效果较好。

三、让学生在对比思考中发现新知识

学生在学习过程中,学习能力与成绩难于提高的一个原因就是知识易混淆,因此,在教学中,教师可以创设这样的教学情景,让学生对新旧知识进行对比与讨论,从对比中加深学生对知识的理解与掌握。为了让同学们区分电场力与洛伦兹力,我提出了如下问题。

问题:请同学们思考电场力及洛伦兹力的计算与方向的判断,找出两者的区别与联系。

全体同学独立思考,然后组织进行讨论与交流。

同学F:洛伦兹力与电荷是否运动有关,静止电荷不受洛伦兹力作用;电场力与电荷是否运动无关。

同学G:洛伦兹力还与电荷运动方向有关,当v与B平行时不受洛伦兹力作用。

同学H:总结前面两种情形,洛伦兹力与电荷的运动状态有关,电场力与电荷的运动状态无关。

同学I:洛伦兹力对运动电荷不做功,因为洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直,电场力对运动电荷可以做功,也可以不做功。

同学们踊跃发言,同时老师不断启发与等待,有同学继续发言。

同学J:电场力与洛伦兹力方向的判断方法不同,判断洛伦兹力方向必须用左手定则,其方向始终与运动方向垂直;判断电场力方向关键看是正电荷还是负电荷,正电荷所受电场力方向与场强方向相同,负电荷所受电场力方向与场强方向相反。

上面的教学中,通过两种力的比较,教师并没有直接告诉学生结果,还是让同学们在思考、讨论与交流中互相补充,这不但培养了学生的思辨能力,同时也加深了同学对两种力的理解,记忆深刻,掌握牢固。

通过以上的教学实践让我体会到,尽管每节课的教学内容不同,教授的学生也在不断变化,但我们完全可以在变化中抓住不变的东西,也就是教师尽量不教或少教,做到教的东西不要教,把它转变为学生学习的内容。为了做到在教学中把教的东西转变为学生学的内容,首先要求教师提高自己的专业技术能力与水平,并且在教学实践中要不断转变教学观念,具体做到以下几个转化:

(1)教学目标由重知识传授到向三维目标转化;

(2)教师从教教材到用教材来教转化;

(3)学生从被动接受到自主探究转化;

(4)教学从关注结果到关注得出结果的过程转化;

(5)教学对象从关注教师的教向关注学生的学转化;

(6)教学方式由灌输知识向学生发现知识转化等。

其次教师在教学中要把握好以下几个原则:

(1)在课堂教学总时间不变的条件下,抓住重点问题讲透,尽可能做到老师少讲,让学生多讲,不该讲的不讲,需要讲的尽可能做到精讲;

(2)教学方法少用讲授式,多用探究发现式,凡是教师讲的,尽可能把它转化为学生学习与探究的内容;

(3)课前认真备课,对每一个问题与教学情景提前做好精心的预设,教师悉心聆听,师生在宽松和谐、互动合作、情趣横生的空间里展开心灵的对话,在对话中生成,在生成中引导,在引导中感悟。

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