重视例题教学渗透科学思维
肖英英 李月梅 徐晓梅
摘 要：例题是学生巩固、深化、应用物理概念、规律的重要途径和手段，例题教学能促进学生科学思维能力的培养。以一道“带电粒子在偏转电场中运动”的例题为例，阐述了教师带领学生经历审题、审问、解题等环节对例题进行分析与处理，使学生的科学思维得到有效的培养。
关键词：带电粒子;偏转电场;例题教学;科学思维
物理学科核心素养是学生通过物理学习过程中逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理特性的品质[1]。其中物理科学思维是物理学科核心素养的组成部分。物理教学中，培养学生的问题解决能力是物理教学的重要环节，而例题教学目的是帮助学生理解物理概念和规律，并学会运用它们解决问题。学生在例题学习的过程中需要根据题意将相关的概念、规律进行有意义的整合，并学会应用它们创造性地解决问题，其中包括模型建构、科学推理、质疑创新等要素，因此例题学习是培养学生科学思维的重要途径和手段。在教学中发现，部分教师详细讲解例题的解决方法和易错点，学生听讲、记笔记。经过教师精心设计与详细的例题对学生的学习有一定的作用，在解答与例题相似度高的习题或只需要简单模仿解题策略时，正确率极高。然而，面对复杂的物理问题时，却无处下手。如何来解决例题教学中这个问题呢？
以2019年人教版物理必修第三册第十章第五节“带电粒子在电场中的运动”中例2为例，呈现教师带领学生经历审题、审问、解题等环节，对例题进行分析与处理，使学生的科学思维得到有效培养的例题教学。
1 例题分析
题目如图1所示，两相同平行极板A与B的长度l为60cm，相距d为2cm，极板间的电压U为200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0为3.0×107m/s[2]。求：
（1）电子射出电场时沿垂直于板面的速度vy;
（2）电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y;
（3）电子射出电场时速度偏转角的正切值。
分析：例题是带电粒子在电场中运动常见的一道题，也是教师在讲解带电粒子在电场中运动必讲的一道题。学生在解决问题的过程中，对带电粒子垂直进入匀强电场中，只受到电场力作用做类平抛运动理解不够深入，主要体现为运动分析不清[3]。由教师带领学生通过审题提取关键点，联系所学的物理概念、规律对运动过程进行分析以获得关键信息，以加深对类平抛运动的理解。
2 教学过程
2.1 审题以获取关键信息
引导学生通过审题寻找关键点并联系相关知识以获取关键信息（学生自主阅读例题后，教师引导审题，获取关键信息）。
2.2 審问以明确解题方向
通过审题获取关键信息，并联系相关知识形成解题的大概思路，但具体应该怎么做则需要通过提问来确定。
师：求电子射出电场时沿垂直于板面的速度vy应该怎么做？
生1：要知道电子垂直进入匀强电场，电子做什么运动。
生2：要知道电子在沿垂直于板面方向上做的运动是什么。
生3：要知道电子的加速度与运动时间。
师：对，同学们说得都有道理，我们只要将这三个问题都解决了可以得出结论。那电子垂直进入匀强电场，电子做什么运动呢？
生：电子垂直进入匀强电场，只受到垂直于板面向上的电场力，且电场力与电子进入电场时的速度垂直，所以电子做类平抛运动。
师：那电子在沿垂直于板面方向上做的运动是什么呢？
生：电子在匀电场中只受到垂直于板面向上的电场力，则沿垂直于板面方向上做匀加速直线运动;沿板面方向做速度为v0的匀速直线运动。
师：非常棒，同学们分析得不错。在例题中的研究对象为电子，通过前面的学习，我们知道电子的重力远小于静电力可忽略其重力。电子在匀强电场中只受到垂直于板面向上的电场力且与电子射入电场时的速度垂直，电子做类平抛运动。通过平抛运动的学习，我们知道可以利用“化繁为简”的思想将类平抛运动等效为垂直于板面向上做匀变速直线运动和沿板面方向做匀速直线运动的合运动。
师：求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y应该知道哪些物理量？
生1：求偏移距离y前应该知道加速度a和电子运动的时间t。
生2：可以利用第（1）问求的vy及动能定理可求电子偏移的距离y。
师：非常棒，在第（2）问中除了用牛顿运动定理还可以运用动能定理来解题。
师：求电子射出电场时速度偏转角的正切值，应该知道哪些物理量？
生：求射出电场时偏转角θ应该知道垂直于板面的分速度和平行于板面的分速度。
师：非常棒，现在，我们已经明确解题方向，具体应该怎么来解决问题呢？请大家先自行思考，然后相互讨论，待会儿请同学来展示。
2.3 学生自主解题教师引导
学生通过前面的教学过程，让学生自主解题有一个独立思考的过程。教师巡视过程中发现学生的困难并给予点拨，若为共性问题，则全班进行点拨。（体现出学生为主体，教师因材施教的理念。）
2.4 投屏软件辅助教师讲解
利用投屏软件展示学生两种解题方法，教师进行讲评并规范解题步骤。在日常的教学过程中通过规范解题训练，潜移默化地使学生逐渐养成正确的科学思维，规范的做题习惯，增强学生学好物理的信心也利于思维能力的培养。
2.5 回顾课堂教学反思内化
通过上述例题教学后，让学生回顾整个解题过程提炼出规律、方法和技巧，并阐述自己的经过例题教学后的心得等。
3 变式训练
通过对条件、问题的改变进行编制题目，让学生进行训练，巩固学习效果的同时培养学生思维的灵活性。
变式1：带电粒子紧贴着A板沿水平方向射入匀强电场如图3所示，当偏转电场为U1时，带电粒子沿轨迹甲从飞出;当偏转电场电压为U2时，带电粒子沿轨迹乙落到B板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同，则：U1：U2=
变式2：电子紧贴着负极板沿水平方向射入匀强电场，恰从正极板边缘射出。现使电子入射速度变为原来的3倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘射出，则两极板的间距应变为原来的（ ）倍。
4 关于例题教学思考
教材中的例题及其解答是编者精心设计的，具有较强的典型性、指导性，有很好的示范、指导、借鉴作用[4]。而教材中解答呈现的仅仅是这道题的计算过程和结果，若教师在例题讲解过程中照本宣科，学生的思考不足，会抑制思维的发展。教师应以编题者的角度去审视题目，从更高的角度去总结题中的规律、方法、思想与技巧;例题教学中才能以恰当的语言、方法、技巧教會学生寻找关键点及联想相关知识以获取关键信息，通过审问以明确解题方向等过程的学习，使学生的科学思维在例题教学中得到有效的培养。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018：45.
[2]彭前程，黄恕伯.普通高中教科书物理必修第三册：（2019版）[M].北京：人民教育出版社，2019：4449.
[3]单英明.基于课前学习诊断的教学设计——以“带电粒子在电场中的运动”为例[J].物理教学探讨，2020，38（09）：7274.
[4]张继梅.物理习题课教学的现状及思考[J].中学物理教学参考，2017，46（02）：8687.
基金项目：云南师范大学研究生教育教学改革项目：《物理教学论》课程案例教学建设，项目号：YJG2015A08
作者简介：肖英英（1992— ），男，云南师范大学在读硕士研究生，研究方向：学科教学（物理）。
*通讯作者：徐晓梅（1963— ），女，云南师范大学副教授，主要从事大学物理教学工作和物理教学论研究。
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