善于挖掘物理教學中的邏輯美

楊國清

摘 要：指導學生挖掘物理知識間的邏輯之美，從而提高學生知識層面、能力培養、素質影響等方面的水平和素質。

關鍵詞：知識層面；能力培養；素質影響

高二物理選修3-1第一章第六節：電勢差與電場強度的關系。本節內容少，區區十一行文字和一個公式。一般來說，教師在教授這一節的時候，大多采用簡單的推理之后，給出公式。然后再輔以例題的講解和習題的練習。我也曾采用過這種方法，感覺教起來輕松，學生學起來也輕松。但是仔細研究一下教材，特別是過一段時間之后，你再詢問部分學生對這節的感知和理解怎樣，你會發現大多數學生只知道U=Ed這一個公式，其他便一無所知了。出現這種情況，我想教師在這一節內容的教學設計上顯得過于簡單和粗糙。并沒有帶領學生一起去研究、挖掘本節內容的能力培養目標和素質培養目標。經過一段時間的反思和學習，對本節內容的教學方法作出了改進，再經過教學實踐，效果明顯有所提高。

本節探討的是電勢差與電場強度的關系。我們知道，欲建立起兩個事物間或者是某一事物的兩個側面間的關系，首先應該確認其間確實存在著某種關系。電場強度量化了電場的力的特性，電勢量化了電場的能的特性。運用樸素的哲學觀點就可以判斷：作為量化同一事物（電場）的兩個不同側面（力與能）的物理量，電場強度與電勢之間必然存在著某種關系。然后采用問答的方式讓學生理解電勢差與電場強度一定存在某種關系，那么是一種什么樣的關系呢？

我同樣采用問答的方式引入。

師：既然我們已經確認電場強度與電勢間存在著某種關系，那么我們怎樣探究其間的聯系、建立其間的關系呢？

生：利用電場力移動電荷做功來建立其間的關系。

師：很好！只是我不明白，你怎么想到“功”這個物理量的呢？

生：受教材的啟發。

師：你很老實，做學問就需要一種老老實實的態度。不過我還是想不通：教材的編者怎么想到“功”的呢？

生：……

師：“功”這個量是幫助建立描述電場“力”與“能”特性的電場強度與電勢間關系的最合適的“人選”嗎？

生：是的，因為“功”和“力”與“能”都有聯系。

師：原來如此。一方面做功必須有力；另一方面做功必然引起能的變化。借助于“功”來建立電場強度與電勢間的關系真是太合適了！

教師然后再做一個總結性的表述：“關系，實質上就是所謂的規律。”從邏輯學的角度看，探究并建立某兩個事物或事物的某兩個側面間的關系，通常情況下需要借助于某個媒介來進行，而對于媒介，則要求能與雙方都有著某種聯系。為了把描述電場力特性的電場強度和描述電場能特性的電勢間的關系建立起來，我們選擇的媒介是“功”。一方面是因為做功必須有力；另一方面還因為做功必然引起能的變化。

現在我們如何建立電勢差與電場強度之間的關系呢？如果說確認關系的存在是運用了樸素的哲學觀點、選擇探究關系的方法是借助于邏輯的力量的話，那么建立關系的過程就只能是運用物理的知識了。接下來可以讓學生自主地推出U=Ed這一關系式，這一點對于同學來說并不困難。

最后對這一關系運用的要點做進一步的探討，依然采用問答的方式進行。

師：下面我們將運用所建立起來的電勢差與電場強度的關系解決兩道例題。在這之前請大家思考一下：形如U=Ed關系式，在運用時有什么需要注意的地方？

生：電場必須是勻強電場。

師：對！還有嗎？

生：兩點的連線必須與電場方向平行。

師：不平行就不可以嗎？

生：那就要進行正交分解。

師：很好！不過，如果電場不是勻強電場，你知道該怎么辦嗎？

生：……

師：這個問題留待課后思考好嗎？

（接下來的例題分析過程此處略）

經過上述的方案改進后，得出以下幾點：

一、從知識層面來看

首先，強調電場強度和電勢分別是描述電場這一事物的不同特性的物理量；然后，把電場強度和電勢依附于電場的基礎上，借助于電場力移動電荷做功而導致電勢能的改變這一動態過程，導出電勢差與電場強度間的關系；最后，通過分析、運用等環節，幫助學生深刻的體會所建立起來的關系的物理含義，較好地達成了知識層面的教學目標。

二、從能力培養來看

教學設計在關注所要呈現的內容的同時，格外關注的是相關內容的呈現過程與呈現方式。教學流程的各個環節較好的運用邏輯的力量，不僅幫助學生建立起一個具體的“電勢差與電場強度的關系”，更重要的是以此為例給出了建立兩個事物或者是一個事物的兩個側面間關系的一般思路，較好地達成了能力培養的教學目標。

三、從素質影響來看

教學過程呈現出的不僅有一個相對完整的知識體系，更重要的是呈現出了一個嚴密的邏輯結構。以自覺的邏輯推理方式來思考教學或學習過程中所需呈現的內容及所應呈現的方式，充分地發掘出知識內容中以及呈現知識內容的過程中所蘊含的教育因子，并在教學過程中較好地發揮其相應的教育功能，較好地達成了素質影響的教學目標。

當前高中物理教學中機械傳授教材的現象比較普遍，從知識線索到教學素材基本上是照搬照抄，缺乏創意。新課程倡導“用教材教”而不是“教教材”，提倡對教材的二次開發。我認為不能為了追求課堂容量，為了追求考試分數，灌輸知識，機械訓練，忽視知識的形成過程。物理教學演變為物理習題教學，學生學習沉浸在題海中，從而出現高分低能的現象。經歷知識的形成過程，可以豐富學生的感性認識，讓學生獲得科學思想的滲透、邏輯思維的歷煉，這是提高學生科學素養的有效途徑。

（作者單位 安徽省宣城市第三中學）