物理規(guī)律課中導(dǎo)學(xué)問題設(shè)計策略的探討①
——以“研究勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律”為例

(陜西省安康市旬陽中學(xué),陜西 安康 725700)

1 引言

物理規(guī)律教學(xué)對學(xué)生了解自然本質(zhì)、理解規(guī)律內(nèi)涵、領(lǐng)會思想方法具有極其重要的促進(jìn)作用,在教學(xué)過程中既要遵從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,又要滲透物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?，F(xiàn)代教學(xué)論指出：從本質(zhì)上講,感知不是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的根本原因,產(chǎn)生學(xué)習(xí)的根本原因是問題,沒有問題就難以誘發(fā)和激起求知欲,沒有問題,感覺不到問題的存在,學(xué)生就不會去深入思考,那么學(xué)習(xí)也就只能停留在表層和形式上,為此,要求教師善于巧妙地把學(xué)科教學(xué)內(nèi)容(思想、方法、知識)轉(zhuǎn)換成一連串具有潛在意義的問題[1]。

“問題導(dǎo)學(xué)法”是將目標(biāo)和內(nèi)容設(shè)定為問題,通過創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生主動獲取和運(yùn)用各種信息創(chuàng)造性地解決問題,并從中構(gòu)建出有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法[2]。其實(shí)質(zhì)是以問題串為抓手,引導(dǎo)學(xué)生理解知識、發(fā)現(xiàn)規(guī)律,從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的課堂教學(xué)方法,也是中學(xué)物理“思維型”課堂教學(xué)中采用較多的方法之一?！八季S型”課堂教學(xué)要求將認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、思維監(jiān)控以及應(yīng)用遷移等基本原理融入物理規(guī)律教學(xué)中,在規(guī)律教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動探究,促進(jìn)學(xué)生對物理規(guī)律的深度理解,提升學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)[3]。

2 導(dǎo)學(xué)問題的設(shè)計策略

問題導(dǎo)學(xué)法能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)態(tài)度,是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的直接體現(xiàn),為學(xué)生真正參與課堂、促進(jìn)有效學(xué)習(xí)提供了重要的途徑。在運(yùn)用問題導(dǎo)學(xué)法進(jìn)行教學(xué)時,導(dǎo)學(xué)問題的設(shè)計是關(guān)鍵,問題設(shè)計中存在的問題主要有:教師在教學(xué)中對問題的系統(tǒng)性、層次性的關(guān)注不夠等[4],那么究竟在導(dǎo)學(xué)問題的設(shè)計過程中,應(yīng)當(dāng)采用什么策略?下面以“研究勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律”為例,展示我們的思考。

2.1 確定重、難點(diǎn),力求問題準(zhǔn)確有效

在設(shè)計導(dǎo)學(xué)問題時,首先要研究課程標(biāo)準(zhǔn)與教材,高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于圓周運(yùn)動規(guī)律的要求是:知道向心加速度,能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動的向心力[5]。分析人教版、滬科版兩個版本教材,發(fā)現(xiàn)本節(jié)內(nèi)容是勻速圓周運(yùn)動的核心知識點(diǎn),其中包括勻速圓周運(yùn)動的向心加速度、向心力兩個重要物理量,是后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。

根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗,確定本節(jié)知識學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)為:通過實(shí)驗探究及理論推導(dǎo),建立并理解向心力、向心加速度的概念,自主總結(jié)出相應(yīng)計算公式。學(xué)習(xí)難點(diǎn)為:在具體問題中尋找并分析向心力來源。

確定了重、難點(diǎn)之后,設(shè)計導(dǎo)學(xué)問題時便有了明確的方向,為有效導(dǎo)學(xué)提供了基礎(chǔ)。問題設(shè)計的有效性主要要求問題具有思維價值,并且難易適中,問題情境應(yīng)是學(xué)生所熟知的。

2.2 了解學(xué)生認(rèn)知現(xiàn)狀,促進(jìn)完善必要基礎(chǔ)

提高課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵在于教師要了解學(xué)情,提高教學(xué)的針對性,主要了解不同層次學(xué)生掌握了什么?還未掌握什么?力求使得教學(xué)實(shí)現(xiàn)無錯位對接。在調(diào)研學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)時,我們設(shè)計的課前預(yù)習(xí)問題串一如下:

(1) 幾何中圓的弧長、半徑、圓心角有什么關(guān)系?圓心角、圓周角、弦切角有什么關(guān)系?

(2) 受力分析的步驟、方法、注意事項有哪些?

(3) 牛頓第二定律的內(nèi)容、含義是什么?加速度的物理意義是什么?

(4) 生活中的圓周運(yùn)動實(shí)例有哪些?

筆者對所在學(xué)校高一年級中等層次兩個班級進(jìn)行了抽樣調(diào)查,關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn)方面有以下結(jié)論:學(xué)生普遍對初中幾何圓的知識掌握比較扎實(shí),關(guān)于受力分析有一部分學(xué)生基礎(chǔ)不牢、分析不夠準(zhǔn)確,至于對生活中圓周運(yùn)動實(shí)例的了解,學(xué)生普遍停留在知道或見過這一層面,缺乏對現(xiàn)象本質(zhì)的思考。

為了體現(xiàn)分層教學(xué),在問題串一中并沒有涉及性質(zhì)力與效果力的區(qū)分、加速度的深層次內(nèi)涵等問題,而是在學(xué)生課前預(yù)習(xí)過程中,通過口頭詢問、交流的方式，了解學(xué)生可能存在的思維障礙,并與預(yù)設(shè)難點(diǎn)進(jìn)行比對，詢問的題目為:

(1) 知道力可以分為性質(zhì)力、效果力嗎?

(2) 加速度是用來描述物體速度變化快慢的物理量,其中的“變化”有什么含義?

同樣在以上兩個班級中展開調(diào)查,所得結(jié)論為:大部分學(xué)生能夠區(qū)分清楚性質(zhì)力、效果力,但主要思維障礙在于具體到實(shí)際問題時分析受力往往不能準(zhǔn)確、全面把握；理解加速度的物理意義時,學(xué)生對于速度的矢量性理解普遍存在偏差,學(xué)生能夠關(guān)注到速度大小的變化，而忽視了速度方向的變化,不理解速度方向變化時為什么也需要討論其變化快慢問題。

在對學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)、思維障礙做了充分調(diào)研后,結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平和認(rèn)識規(guī)律,就可以設(shè)置問題串二,由易到難,層層遞進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

2.3 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,問題連貫、環(huán)環(huán)相扣

“興趣是最好的老師”,通過創(chuàng)設(shè)情境、演示實(shí)驗、設(shè)置懸念等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,能夠激活學(xué)生思維,破解教學(xué)低效的難題。本節(jié)課因圓周運(yùn)動與生活聯(lián)系密切,可選做導(dǎo)課情境的素材較多,如:水流星雜技表演、飛車走壁、過山車等。

導(dǎo)入新課之后,可通過大屏幕展示問題串二:

(1) 為什么物體會做圓周運(yùn)動?

引起學(xué)生探究興趣后，讓學(xué)生拿出預(yù)先準(zhǔn)備的系有小球的細(xì)繩,在水平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn),以感受向心力的存在。之后,針對向心力的字面意思,與學(xué)生共同完善向心力的概念。說明向心力會產(chǎn)生“向心”效果,是一種效果力,方向指向圓心。

(2) 影響向心力的因素是什么?

引導(dǎo)學(xué)生分析所有可能的影響因素包括:速度、繩長、小球質(zhì)量等。滲透控制變量思想,讓學(xué)生先后改變旋轉(zhuǎn)速度、繩長、小球質(zhì)量,分別感受向心力的大小,鼓勵學(xué)生大膽猜想向心力與各影響因素之間的關(guān)系。學(xué)生可分組討論,體現(xiàn)合作探究的優(yōu)勢。

2.4 體現(xiàn)物理學(xué)科特點(diǎn),實(shí)驗巧妙，推理嚴(yán)密

物理教學(xué)是以實(shí)驗為基礎(chǔ)的,在選編題目時,應(yīng)注意與自然科學(xué)、生產(chǎn)、生活實(shí)際相結(jié)合,在題目設(shè)置過程中，需設(shè)計必要的、具可操作性的題目,如:對自然現(xiàn)象的思索、與現(xiàn)代高科技緊密聯(lián)系、可用高中物理知識來解釋的現(xiàn)象等，這樣的問題更有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力。

在學(xué)生猜想出影響向心力因素之后,可設(shè)置系列問題誘導(dǎo)學(xué)生分析推理、合作討論、設(shè)計實(shí)驗、操作探究，以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。設(shè)計的問題串三如下:

(1) 如何驗證猜想?

提示學(xué)生結(jié)合牛頓第二定律的實(shí)驗探究設(shè)計思想進(jìn)行思考,得出:F∝mrω2,鼓勵學(xué)生用DIS系統(tǒng)、傳感器等驗證猜想。

(2) 在豎直面、水平面內(nèi)圓周運(yùn)動物體的向心力來源于哪里?

該問題是為解決在圓周最高點(diǎn)、最低點(diǎn)向心力來源這一類典型問題奠定基礎(chǔ)，可以先讓學(xué)生感受在水平平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)與豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時,向心力的大小差異,然后引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合重力的影響進(jìn)行理論推導(dǎo),分析差別。

(3) 既然有向心力,那么是否存在向心加速度?向心加速度又該如何表達(dá)?

此問題主要讓學(xué)生把握知識之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合牛頓第二定律,自行推導(dǎo)出向心加速度的公式。

3 結(jié)語

在物理規(guī)律新授課教學(xué)中,通過問題導(dǎo)學(xué)，展開課堂教學(xué),我們總結(jié)了導(dǎo)學(xué)問題設(shè)計的策略,概括起來就是:根據(jù)重、難點(diǎn)定目標(biāo),以學(xué)生基礎(chǔ)為起點(diǎn),激發(fā)興趣的問題要有層次,引導(dǎo)學(xué)生自主探究，提升其思維能力。我們在實(shí)驗班級采用問題導(dǎo)學(xué)教學(xué)法,學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng),分析、解答物理問題的思維更顯縝密,不僅促進(jìn)了教學(xué)效果的提升,更重要的是我們還感受到了這種方法帶來的教學(xué)理念、教學(xué)模式、師生關(guān)系等方面的諸多變化,這是我們進(jìn)行課題研究的最大收獲,為我們后續(xù)研究注入了源源不斷的活力。

[1] 余文森.有效教學(xué)的實(shí)踐與反思[M].西安:陜西師范大學(xué)出版社,2011.

[2] 卞志榮.用“問題導(dǎo)學(xué)法”進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)[J].物理教學(xué),2012,(2).

[3] 王長江,胡衛(wèi)平.中學(xué)物理思維型課堂中規(guī)律教學(xué)探討[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2015,(5).

[4] 張子書.高中數(shù)學(xué)課堂中“問題導(dǎo)學(xué)”的實(shí)施現(xiàn)狀及改善對策[D].武漢：華中師范大學(xué),2015.

[5] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗稿)[M].北京:人民教育出版社,2003.