辯證視角下對教材中“庫侖定律”的解讀及教學應用

劉喜生

摘 ? 要：文章基于辯證視角，圍繞“異同比較”這一核心，對人教版新舊教材“庫侖定律”一節(jié)進行解讀，并以一道習題為例，對教材中辯證思維的教學應用加以說明。

關(guān)鍵詞：辯證思維;異同比較;觀念;情境

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0022-3

針對新舊教材，人們多從尋找不同的角度來加深對教學改革的認識。其實，一切發(fā)展創(chuàng)新都是建立在繼承的基礎(chǔ)上，所以對新舊教材中相同因素的研究同樣不能忽視，而且這種研究也會給教學帶來新的啟發(fā)。

按新課程標準的要求，不提倡對知識的單純記憶和機械練習，提倡以素養(yǎng)為核心，讓學生學會在具體情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題[1]。與此同時，為了引導教學觀念的轉(zhuǎn)變，新高考較之以前，也變得越來越靈活。這種思想觀念上的變化是人的高層思維上的變化，而辯證思維就屬于人的高層思維。辯證思維被明確寫進了《中國高考評價體系》中的核心價值指標體系的內(nèi)涵以及“關(guān)鍵能力”中的“思維認知能力群”里[2]。從哲學意義看，辯證思維的實質(zhì)就是按照唯物辯證法的原則，在聯(lián)系和發(fā)展中把握認識對象，在對立統(tǒng)一中認識事物。換種說法，就是要關(guān)注變與不變，重視對“同”與“不同”的分析。從學習本身看，辯證思維也主要集中在對異同的把握上。知識的遷移與應用就是一個將頭腦中熟識的東西與新情境中的問題不斷進行異同比較的過程。異，細察區(qū)別的存在，有助于精準分析問題;同，獲知共性的存在，有助于升華個人見識。以往關(guān)于辯證思維與物理教學的研究中，多是將辯證思維展開為分析綜合、歸納演繹、抽象具體等思維方法[3]，或是展開成虛實、正反、動靜等一對對概念來看[4]，其實無論哪一種形式，都是圍繞“異同比較”這一核心來操作的。所以，基于辯證視角，從“異同比較”入手來解讀教材和把握教學很有必要。

1 ? ?對新舊教材中“庫侖定律”的解讀

新舊教材的“庫侖定律”一節(jié)[5-6]，如果拋開“實驗”“情境”“問題”等形式載體，而單從辯證思維的視角來看，教材中每一次認識的深入或問題的產(chǎn)生，都是從“異同比較”開始的。解讀如下：

在引入部分都是這樣敘述的：“帶正電的帶電體C置于鐵架臺旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置”，這是同一對象不同位置的比較;“在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量”，這是同一位置不同對象的比較。通過各種不同情境下的比較，搜集準備足夠的信息作為后續(xù)研究中使用的證據(jù)材料，這也正是物理實驗的核心價值所在。

之后，講到關(guān)于電荷之間的作用力，又都有“電荷之間的作用力會不會與萬有引力具有相似的形式”“點電荷類似于力學中的質(zhì)點”這樣的敘述，這是在“不同”中尋找“相同”，引導學生關(guān)注新舊知識的關(guān)聯(lián)，拓展舊知識，去獲取新知識。

接著，涉及到靜電力的計算時，針對“兩個電荷量為1 C的點電荷在真空中相距1 m時，相互作用力是9.0×109 N”的結(jié)果，后面又都給出這樣的比較：“差不多相當于一百萬噸的物體所受的重力”，還指出“微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力”。這是用熟悉的重力、引力來與靜電力比較，以此加深對靜電力的理解和感性體驗。

再往后，為了深入研究，又都提出“如果存在兩個以上點電荷”的話題，這是要把“兩個”與“多

個”之間的“同與不同”進行比較，從簡單向復雜過渡。

在最后，新舊教材又都指出：“庫侖定律給出的雖然是點電荷之間的靜電力，但是任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的”“如果知道帶電體上的電荷分布……就可以求出帶電體之間的靜電力的大小和方向”，從思想方法上看這是微元思想的體現(xiàn)，從辯證思維角度看，這是對“系統(tǒng)”與“個體”之間“同與不同”的思考，由此探究“系統(tǒng)”與“個體”之間的關(guān)聯(lián)，使學生看到研究真實情境的基本思維策略。

這種“異同比較”就是“辯證思維”的體現(xiàn)，在新舊教材中一直被延續(xù)下來，足見其重要性。它實際上在告訴學生發(fā)現(xiàn)問題和思考探究的方法。關(guān)注此點，學生不僅能學到知識，更重要的是自己學會怎樣獲取知識，無形之中就建立了科學思維。類似這樣的基于“辯證思維”的設計，在教材其他章節(jié)中也有很多。這種辯證是提升學生高層次思考的最好途徑，它不僅兼顧了“問題鏈教學法”[7]與“情境化教學法”[8]中關(guān)注的思考深度和廣度問題，而且針對怎樣主動思考給出了明確的指導。它能避免學生用教師的思考代替自己的思考，培養(yǎng)學生思考的主動性、理性化，同時避免機械化。

2 ? ?辯證思維的教學應用

受此啟發(fā)，可以從尋找“異同”出發(fā)，將“辯證思維”從四個方面操作：

（1）“同物異境”——同樣的研究對象，變換情境，作對比分析;（2）“同境異維”——同樣的情境，轉(zhuǎn)換角度，換觀念，作出不同的分析;（3）“異物同境”——將不同的研究對象置入同樣的情境中，再對比分析;（4）“異途同歸”——換方法思路，求解同樣的問題。

以一道習題為例，說明如下：

例 一勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖1中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。在磁場中運動時間最長的粒子，其運動時間為（ ）

2.1 ? ?“同物異境”的辯證

針對相同的研究對象，經(jīng)過“同物異境”的辯證，對比如圖2，可知時間區(qū)別源于粒子在半圓磁場區(qū)域內(nèi)的運動。t=T，由于粒子運動周期T是不變的，易得出“當θ角最大時，時間t最長”的結(jié)論。而圓心角θ又是同弧所對圓周角α的2倍，所以進一步得出結(jié)論：當入射點c與出射點連接所作出的軌跡圓中的弦ce與磁場邊界相切時，即圓周角α最大時，圓心角θ最大，時間t最長。

此種辯證方法下，學生還能提出“能否在同樣區(qū)域中，用電場替代磁場，實現(xiàn)同樣動能的該種粒子從同樣的位置離開”這樣的問題。

2.2 ? ?“同境異維”的辯證

從高中物理“四大觀念”——物質(zhì)觀念、相互作用觀念、運動觀念、能量觀念出發(fā)，將每種物理觀念視為思考方向中的一個維度，那么，不同的物理觀念就會對應不同的思考維度。這可以幫學生建立“題往何處用”的意識。學生在用“觀念”看“情境”時，能建立一個更廣闊的“宏觀視野”，增強發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，充分發(fā)揮“情境”的價值。比如上述例題中，針對同樣的情境，經(jīng)過“同境異維”的辯證，有的學生提出：從“功與能”這個維度看，能否分析出在磁場中運動時間最長的粒子其動能為多大？是否還需要補充其他什么條件？從“相互作用和運動”兩個維度看，若粒子遇到阻力，運動軌跡將如何改變？

2.3 ? ?“異物同境”的辯證

高中物理常見的十類研究對象有球、塊、板、斜面、繩、桿、彈簧、滑輪、粒子、通電導線?？梢酝ㄟ^將不同研究對象放在同樣情境中對比來加深對物理規(guī)律的認識。比如，單就粒子而言，有電子、質(zhì)子、中子、α粒子等，使其在同樣的磁場環(huán)境下運動，就可以進行“異物同境”的辯證。于是，針對上面例題，有的學生提出這樣的問題：若是動能相同的氫核、氘核、氦核，有沒有可能從同一點離開磁場？

2.4 ? ?“異途同歸”的辯證

比如，有的學生想到用數(shù)學方法建立坐標系，尋找粒子軌跡方程和磁場邊界方程，嘗試用解方程組的方法找到所需要的出射點，并由此去主動研究“書寫表達怎樣設計”“函數(shù)圖像如何畫”等相關(guān)問題。

總之，用好教材設計中的辯證思維，給學生指出一種路徑，使其能自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，其創(chuàng)造性、參與性、鉆研性都獲得極大的提高。學生自己的問題才是核心素養(yǎng)需要的真問題，避免像以前一樣，給出問題的是別人，學生有置身事外的感覺。

3 ? ?小 ?結(jié)

教材更新設計中蘊含著很多不變的、有價值的思維方法，通過認真解讀可以啟發(fā)生成新的教學策略，從而“由內(nèi)至外”地幫助學生掌握一些科學思考和探究的方法技巧，幫助學生建立科學探究的高層策略意識，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。

參考文獻：

[1]廖伯琴.普通高中物理課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：201.

[2]教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019：16+25.

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[4]王金聚，葛慧嬡.物理解題中的辯證思維[J].物理通報，2016（01）：51-54.

[5]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010：5-7.

[6]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書物理必修第三冊[M].北京：人民教育出版社，2019：6-9.

[7]李雪奎.促進高中物理深度學習的“問題鏈”策略研究[J].中學物理教學參考，2019，48（17）：1-4.

[8]卞志榮，顧建元.新課標下高三物理復習課情境問題創(chuàng)設的實效性[J].中學物理教學參考，2019，48（17）： 9-13.

（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）

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