談小組合作學習課堂設計的關鍵
——以“磁場對運動電荷的作用力”教學為例

張江寧

（江蘇省錫山高級中學 江蘇 無錫 214174）

小組合作學習作為一種有效的教學方式早已為實踐所證實.新課程推進以來，比較成功的課堂教學改革，杜朗口中學“三三六”模式的“預習、展示、反饋”也好，上海靜安區(qū)教院附校的后“茶館式”教學的“讀讀、議議、練練、講講、做做”也罷，無不采用了小組合作學習的形式.小組合作學習之所以還沒有能夠在高中大面積推廣，是因為其高效性沒有得到廣大教師的認可，具體實施也存在許多困難，現有的教學評價體系也阻礙了合作學習的常態(tài)化實施.在平時教學工作中，更多的教師只是將小組合作學習作為教學的點綴，或僅僅在公開課上進行展示.其實，教師只要真正進行過小組合作學習的教學嘗試，就一定會大力倡導這種教學形式.

合作學習是在建構主義學習理論指導下的，以學生為中心的教學方式.當然，有的合作是有效的，有的合作是低效，甚至無效的.為了避免無效合作，筆者結合自己為課堂觀察活動所開設的“磁場對運動電荷的作用力”（人教版）一課，談談小組合作學習課堂教學設計的關鍵.

1 目標與評價同步

傳統(tǒng)教學主要以知識的達成作為教學目標，嚴重偏離了新課程的三維目標要求.三維目標的達成，不是一節(jié)課或者幾節(jié)課就能實現的，只有長期堅持運用新課程理念進行教學，讓學生通過自主、合作、探究主動建構知識、鍛煉能力，才能實現知識、能力與情感目標的有效達成.這就要求教學評價體系要與新課程目標要求相適應，要從重點評價學生的知識達成度轉變?yōu)閷χR、能力、情感目標達成的同步評價.

“磁場對運動電荷的作用力”一課的學習目標，筆者是這樣設計的：

（1）通過觀察與猜想，感悟磁場對運動電荷的作用力的存在，認識洛倫茲力；

（2）通過聯想與類比，學會用左手定則判斷洛倫茲力的方向；

（3）通過推理與交流，推導出洛倫茲力公式，能計算速度方向與磁場方向垂直時洛倫茲力大小，能說明洛倫茲力的特點；

（4）通過分析與判斷，能說明顯像管的工作原理，體驗電子束的磁偏轉在科學技術中的應用.

實現以上目標的對象為學生，而不是教師.目標的達成以知識為載體，通過學生自我建構和合作討論達到掌握知識、鍛煉能力、豐富情感的效果.教師對學生的評價，不僅看學生知識的掌握情況，更要以學生的課堂參與度、合作方式的有效性等為依據作出激勵性的評價，以調動學生的合作探究的積極性，促進學生的進一步學習.

2 內容與任務適合

有些知識通過自主閱讀就能掌握，有些知識在別人的幫助下能夠更有效地建構.因此，在進行教學設計時，就是要把那些需要獲得別人幫助才能完成的學習任務設計成小組合作的形式.就是說，無論是自主學習，還是合作學習，在進行教學設計時必須遵循維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論，要把學生的學習活動設計在最近發(fā)展區(qū)內.

在“磁場對運動電荷的作用力”一課的課前會議上，筆者針對學習內容闡述如下：

洛倫茲力大小的計算和方向的判斷為本節(jié)課的中心內容，為學習帶電粒子在磁場中運動作了知識上的準備，在高考中占很重要的地位.教材首先從陰極射線在磁場中偏轉的事實揭示了運動電荷在磁場中會受到磁場的作用力，從而激發(fā)了學生探究磁場對運動電荷的作用力相關性質的熱情；再從學生已有的安培力的知識和電流形成的原因出發(fā)，通過比較與聯想，得出判斷洛倫茲力方向的方法.教材沒有直接給出洛倫茲力大小推導的過程，而是給出建議，引導學生進行推導，使學生親身體驗推導洛倫茲力的全過程.這不僅使學生對洛倫茲力的公式有更深刻的認識，也使學生在經歷了洛倫茲力的理論探究的過程后，產生較強的成就感，提高了分析、推理能力，激發(fā)了學生探究物理規(guī)律的熱情.

從以上分析可以看出，由于有安培力的基礎，學生對于洛倫茲力的產生和方向的判斷是可以通過自主學習掌握的.但是，洛倫茲力大小的推導過程較為復雜，并不是每個學生都能夠獨立完成的.因此，筆者在學案設計時，將洛倫茲力的推導過程設計成在自主學習基礎上的合作探究.從課堂觀察的情況看，這樣的設計比較接近學生的認知水平，每個小組都能夠完成學習任務.

3 知識與能力并重

離開了知識這個載體，能力的鍛煉也將是空中樓閣.在進行合作學習教學設計時，知識仍然是學習的主要內容，但通過科學的學習方式可以使能力得到更好的鍛煉.同是知識的掌握，如果通過講授的形式，學生只是被動地接受，而如果通過小組合作的形式，學生則能夠主動建構.兩種學習方式，學習同樣的知識，對于學生能力的培養(yǎng)卻大相徑庭.在進行教學設計時，筆者把知識問題化，讓學生通過解決一個個具體問題達到掌握知識、鍛煉能力的目的.比如，針對洛倫茲力公式的推導，筆者設計了如下問題.

【例1】設有一段長度為L的通電導線，導線的橫截面積為S，導線每單位體積中含有的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中.

（1）寫出這段導線中電流I的微觀表達式（用S，n，q，v表示）.

（2）寫出這段導線所受的安培力F安的表達式.

（3）這段導線所含自由電荷數N為多少？

（4）導線中所有定向移動的自由電荷所受洛倫茲力的總體效應表現為導線受到的安培力，設每個運動電荷的洛倫茲力為F洛，寫出F洛的表達式（用B，q，v表示）.

（5）上述F洛的表達式適用于什么情況？

這樣把洛倫茲力的推導過程分解為若干個步驟，為學生搭建了臺階，使得自主學習和小組合作的任務得以順利完成.

4 個別與全體兼顧

有人認為合作學習是優(yōu)秀學生輔導后進學生的活動，這是對合作學習的曲解.其實，在小組合作中，優(yōu)秀學生的成就感是最強的，受益是最多的，能力的鍛煉也是最全面的.實際上，受益的是全體學生.根據學習的金字塔理論，當小組內的一個成員把自己對知識的理解講給其他人聽時，這個成員對知識的鞏固率是最大的，他的受益也是最大的.交流的過程對小組內所有成員都是一個學習的過程，只不過不同的成員可能處于不同的學習階段.因此，在進行教學設計時，為了讓學習的內容能夠使小組討論正常進行，就要使小組內部分成員通過自主學習能夠基本掌握所學知識，另一部分成員盡管獨立學習有困難，但可以通過小組討論后完成學習任務.實際上小組合作的形式，既面向全體同學，又照顧到差異性.

比如，在設計課堂練習時，筆者設計了如下的一道選擇題.

圖1

【例2】如圖1所示，質子以速度v水平向右射入相互垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域時，剛好做勻速直線運動.設豎直向下的勻強電場的場強為E，垂直紙面向里的勻強磁場的磁感應強度為B.則

A.質子的速度v＝

B.如果質子以速度v水平向左射入場區(qū)，則質子仍然做勻速直線運動

C.如果把質子換成電子，電子也能以速度v水平向右做勻速直線運動

D.如果把質子換成電子，電子能夠水平向右做勻速直線運動，但速度不是v

該題沒有提到速度選擇器，目的是讓學生不要產生神秘感，不管它是一個什么裝置，其實質就是運動電荷在電場中受到電場力，在磁場中受到洛倫茲力作用的問題.課堂上，大多數學生通過努力能夠確定選項A是正確的.在把速度方向改變后，或者把質子換成電子后，不少同學遇到了困難，但仍有部分同學能夠正確分析.在這樣的基礎上，再通過小組合作的形式，就使學生都能夠掌握分析問題的方法了.該題的設計，既能讓優(yōu)秀學生通過獨立思考解決問題，又能讓其他學生通過合作解決問題，保證了自主與合作學習的有效性.

5 觀察與指導結合

把課堂還給學生，并不是放任自流，而是在教師引導下的有序合作.教師要通過對學生自主、合作學習過程的觀察，確定課堂活動是否偏離預設的教學目標，合作的過程是否有效，是否需要教師的指導.

傳統(tǒng)的講授式課堂，教師只要觀察全班整體的學習狀態(tài)就能確定如何調整課堂教學的策略，采取相應的措施.而對于小組合作學習的課堂，由于不同小組的合作過程的差異性，對教師的觀察能力提出了更高的要求.教師必須在觀察的基礎上，對各小組普遍存在的問題進行集中指導，對小組的個性化問題進行組內指導.可見，如果小組數量過多，教師就會力不從心，指導就不具針對性.為了使課堂指導更有效，每一小組的人數要因班級總人數的情況而定.根據筆者的經驗，小組的數量不宜超過10個.因此，隨著小班化的逐漸普及，小組合作學習的效果將會得到進一步提高.

6 輸入與輸出多元

有效的教學應該使學生發(fā)現問題、解決問題的能力得到提高，而不僅僅是使學生獲得知識.傳統(tǒng)教學之所以不利于學生能力的培養(yǎng)，是因為在課堂上學生缺少發(fā)現問題、解決問題的過程體驗，學生在更多的時間里處于被動接受的狀態(tài).這里借用外語學習的“輸入與輸出”理論，就是學生在課堂上只有輸入，沒有輸出，而能力的提高，必須在輸出過程中才能得到體現.

如果對杜朗口中學的“預習、展示、反饋”和上海靜安區(qū)教院附校的“讀讀、議議、練練、講講、做做”進行細心的總結，不難發(fā)現，他們的成功之處就在于課堂上輸入與輸出的多元.在小組合作學習中，討論的過程，對發(fā)言者是語言的輸出過程，對聽眾是輸入過程；板書的過程是文字的輸出與輸入；板畫的過程是圖形、圖像的輸出與輸入；實驗操作的過程是動作的輸出與輸入；表演的過程則能夠輸出、輸入真情實感.小組內每個成員都有表達、表現、表演的機會，所以，在合作的過程中，輸入與輸出的交替進行使學習效率成倍提高.之所以在外語的學習中要強調大聲朗讀，是因為朗讀的過程就是文字輸入和語言輸出過程.物理的學習過程，其輸入與輸出的形式要比外語的學習豐富得多，而這些豐富的“輸入與輸出”形式正是小組合作學習高效性的根本保證.

在本課的教學中，筆者對輸入、輸出進行了多元設計.

（1）投影展示—— 輸出圖片與視頻 輸入美感與熱情

通過極光圖片和視頻的播放說明應用本節(jié)課所學知識能夠解釋神奇的自然現象，激發(fā)了學生學習本節(jié)課的熱情.

（2）實驗驗證—— 輸出操作與現象 輸入真實與信服

課上讓學生觀察陰極射線在磁場中偏轉的演示實驗（可讓學生操作），用實驗驗證磁場對運動電荷有力的作用，讓學生體驗到洛倫茲力是真實存在的.

（3）探究發(fā)現—— 輸入圖形與公式 輸出自信與快樂

筆者在學案的設計上，對小組合作推導洛倫茲力公式是這樣處理的：先從安培力公式和電流的計算式出發(fā)，引導學生寫出電流的微觀表達式，再通過宏觀與微觀的關系引導學生推導出洛倫茲力公式F＝qvB.絕大多數學生都能在沒有教師指導的情況下得出洛倫茲力公式，獲得成功的體驗，享受學習的樂趣.

（4）課堂檢測—— 輸入問題與變量 輸出方法與技巧

通過檢測獲得反饋信息，了解課堂教學的效果.在檢測的過程中讓學生感悟、歸納解決洛倫茲力問題的一般方法和技巧.

可見，對于物理課堂的小組合作學習，不能僅僅理解為小組討論.為了提高小組合作學習的效率，教師應該為課堂提供合適的素材和器材，以豐富輸入、輸出的形式.至此，讀者也就不難理解杜朗口中學的教室四周都是黑板的道理了.