進階型教學(xué)模式實踐初探*
——以自由落體運動的習(xí)題教學(xué)為例

曹錢建

(無錫市第六高級中學(xué) 江蘇 無錫 214023)

黃皓

(無錫市第一女子中學(xué) 江蘇 無錫 214002)

1 問題的提出

為了幫助學(xué)生盡快掌握習(xí)題的解法，有的教師習(xí)慣于“一個概念、兩點注意、三個例題、四個練習(xí)”的教學(xué)活動．在初步交代基本概念的基礎(chǔ)上，或?qū)W(xué)生可能發(fā)生的誤解逐一告誡記載，強調(diào)“結(jié)果”的重要性；或身體力行，逐一示范求解，強調(diào)“規(guī)范”的重要性．

筆者以為，這種“重解法，輕探究”、“重結(jié)果，輕過程”的做法固然在短期內(nèi)對提高考分有效，但其“重知識，輕智慧”、“重眼前，輕未來”的缺陷不利于培育學(xué)生適應(yīng)未來的關(guān)鍵能力．

在實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)采用進階型教學(xué)模式，即立足基礎(chǔ)知識—面向生活實踐—培育關(guān)鍵能力，以習(xí)題教學(xué)為載體，不斷變換問題背景，不僅可以夯實雙基，還可引導(dǎo)學(xué)生多角度，深層次地挖掘問題本質(zhì)．自認(rèn)為頗有成效，故與同行分享，敬請批評指正．

2 教學(xué)實例

2.1 立足基礎(chǔ)知識

著名教育家波利亞說過：“好問題同某種蘑菇有些相似,它們大都成堆的生長,找到一個以后,你應(yīng)當(dāng)在周圍找找,很可能在附近就有幾個”．好問題不僅具有豐富的基礎(chǔ)知識，還能激發(fā)學(xué)生參與的熱情，提高學(xué)生自主探究的積極性，讓學(xué)生在獨立思考中夯實雙基．

教學(xué)片斷1：

師：一只蘋果砸出了牛頓的萬有引力定律，今天我們也來探討一個由一只蘋果引發(fā)的問題．

【例1】果園內(nèi)一只熟透的蘋果從樹上落下來，在時間t=0.2 s內(nèi)通過豎立在地面上的高度為h=2 m的梯子，請估算出蘋果到地面的距離．(取g=10 m/s2)

師：題中為什么要加一個“估”字？

全體學(xué)生：因為蘋果下落受到空氣阻力作用，所以要近似成自由落體運動來計算．

師：很好！那么哪位“中國牛頓”來談一談思路？

師：大家贊成生甲的分析過程嗎？有沒有不同意見？

生乙：t=0.2 s是蘋果通過梯子的時間，而不是蘋果落到到梯子上端的時間．

師：鼓勵學(xué)生對兩種回答進行討論、辨析，待學(xué)生形成有傾向性的意見后再小結(jié)．

生乙指出的正是生甲存在的問題，對于復(fù)雜情境很容易出現(xiàn)過程對應(yīng)錯誤．為避免生甲問題的出現(xiàn)，我們需對特殊位置加以標(biāo)注．如圖1所示，蘋果開始位置標(biāo)為A點，梯子的頂端為B點，地面為C點．

圖1 圖中特殊位置加以標(biāo)注

標(biāo)注完成后，請生乙重新表述．

然后解方程組，求解hAC．(片刻后)解得

tAC=1.1 shAC=6.05 m

師：肯定學(xué)生的表現(xiàn)并點評．生乙解法的優(yōu)點在于，采用逆向分析方法著手研究問題，先對AC段整體分析，由于條件不足，進而去分析與之有相同規(guī)律的AB段，列出形式統(tǒng)一的方程組，求解出hAC，計算簡捷，思路順暢自然．

師：追問全體學(xué)生，還有沒有其他意見？

生丙(討論后)：生乙用逆向思考，我采用正向突破，直接分析條件較多的BC段，先求出B點的速度，再求AB段的高度，然后整個問題就迎刃而解了．

師(點頭)：請具體說一下你的想法．

hAC=hAB+h=6.05 m

師：很好，生丙對條件豐富的BC段進行重點分析，并推導(dǎo)出隱含條件vB，進而再研究AC段，先局部重點分析，再整體考察，目標(biāo)明確，思路清晰，還有人有補充嗎？

生丁：受生丙的啟發(fā)，求出vB后，在BC段，求出vC=vB+gt=11 m/s，可得

生甲(有點迫不及待)：在他們的啟發(fā)下，我突然發(fā)現(xiàn)得到vB后，根據(jù)vB=gtAB，很容易求出AB的時間，這樣我最初的方法也就能用了．

師：的確如此，同學(xué)們還有其他想法嗎？

生戊(有點猶豫的樣子)：我的方法有點麻煩，我對AB，BC，AC3段分別列出方程，然后嘗試解方程組，竟然也求出了正確答案．

師(期待地)：具體說說看呢！

tAB=0.9 svC=11 m/s

所以

師：肯定生戊的大膽嘗試并點評．生戊綜合分析題中的各個過程，在思考中嘗試，在嘗試中分析，分析透徹，問題解決水到渠成．

師：大家從不同角度，應(yīng)用基本公式進行了求解，那么是否可以利用運動學(xué)的推論來分析求解呢？(抓住學(xué)生思維高度活躍的時機，提出新問題．)

生己：抓住BC段的條件比較多這一特征，并利用勻變速直線運動中時間中點的速度與平均速度的關(guān)系，如圖2所示.

圖2 時間中點D的速度

師：高度肯定生己的嘗試．

生己的解法簡潔明了，他巧用時間中點與平均速度的關(guān)系這一結(jié)論，構(gòu)建并求解出D點的速度，不僅簡化了過程，連計算量也更小了．這一善用、巧用已有結(jié)論解題的思路值得大家學(xué)習(xí)．

師生集體鼓掌以示鼓勵．

在教學(xué)片斷1中，師生之間、生生之間立足基礎(chǔ)知識，從真實情境出發(fā)，通過不同角度、維度的思考、辨析與交流，初步開始整體認(rèn)識問題，思考問題的本質(zhì)，感悟物理的思想方法，顯然，這對培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性和批判性大有裨益．

2.2 面向生活實踐

建構(gòu)主義理論認(rèn)為：學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)是一個內(nèi)化與外化交互的雙重建構(gòu)過程，教師向?qū)W生傳授系統(tǒng)的經(jīng)過抽象的間接經(jīng)驗，本質(zhì)上是認(rèn)知的內(nèi)化建構(gòu)過程，外化建構(gòu)則是學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的過程[1]．很多時候，學(xué)生面對真實情境，往往束手無策，或者東拼西湊勉強為之．那么，教師該怎樣幫助學(xué)生呢？

教學(xué)片斷2：

師：給出例2．

【例2】一質(zhì)點做自由落體運動，在落地前最后0.2 s內(nèi)通過的距離為2 m，求質(zhì)點下落的總高度．(取g=10 m/s2)

師：隨機指定一位學(xué)生簡述解題思路．

生庚：我把題中的最后0.2 s內(nèi)的2 m位移等效地看成上面例1中的梯子高度，問題解決了．

點評：生庚把剛學(xué)到的方法進行了合理遷移，達到了觸類旁通的效果．

師：給出例3，待學(xué)生思考片刻后讓他們搶答．

【例3】一根長為2 m的鐵鏈懸掛于天花板，當(dāng)它自由下落時，通過其正下方的一顆鐵釘用了0.2 s，求靜止時鐵鏈上端到鐵釘?shù)木嚯x．(取g=10 m/s2)

生辛：我覺得，由運動特征和題中所給的數(shù)據(jù)來看，這個問題和前面的問題應(yīng)該差不多，結(jié)果甚至都會相同．

生壬：不一定，我倒認(rèn)為兩個問題應(yīng)該不同，主要是因為前面問題中，研究對象是蘋果這樣一個質(zhì)點模型，而這里的鐵鏈顯然無法看作質(zhì)點．

師：說得都有道理，生辛好像“嗅出了點什么”，生壬則“發(fā)現(xiàn)”了兩個問題的區(qū)別，孰是孰非呢？

生：辨析、討論，沒有形成一致意見．

師：問題引導(dǎo)．

大家不妨先思考這兩個問題．

(1)鐵鏈這個非質(zhì)點通過鐵釘?shù)臅r間，到底對應(yīng)的是哪一段運動的時間？

(2)鐵鏈端點的運動情況是否與鐵鏈的運動情況相同？

全體學(xué)生：作圖分析并討論．

生辛：老師，我前面說的沒錯.首先，鐵鏈通過鐵釘?shù)臅r間，指的是鐵鏈的下端到達鐵釘直到上端離開鐵釘?shù)臅r間．如圖3所示，即就是上端到達位置B(此時下端正好到達鐵釘位置C處)，直到上端到達位置C的時間．然后，鐵鏈上每一點的運動情況與整根鐵鏈的運動相同．所以，題中的0.2 s就是鐵鏈上端發(fā)生從B到C這2 m的位移所用的時間，求的依然是A到C的距離．

圖3 鐵鏈經(jīng)過鐵釘

師：講得非常好，特別是將非質(zhì)點模型巧妙地轉(zhuǎn)化成熟悉的質(zhì)點模型來處理后，發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)和前述例題完全相同．大家還有什么疑問或補充嗎？

生壬：我認(rèn)為如果用相對運動的觀點，就直接變成質(zhì)點模型了．

師(喜出望外)：快說說你的詳細思路．

生壬：我把鐵鏈看作不動，那么鐵釘就在向上加速運動，就是把運動倒過來看，題中的時間就是鐵釘通過鐵鏈的時間了，再求出鐵釘運動到鐵鏈上端的距離，這樣就和例題完全一樣了．

師：非常棒，雖然思維跨度上有點大，但能從另一個視角來看問題，并凸顯出問題的本質(zhì)．

師：給出例4，讓學(xué)生思考后搶答．(現(xiàn)場生成的高價值學(xué)習(xí)資源務(wù)必善加利用，因此執(zhí)教者決定繼續(xù)深入發(fā)掘．)

【例4】如圖4所示，展廳內(nèi)有一根長為l=0.5 m的戒尺AB，懸掛在墻壁上，它自由下落時經(jīng)過一高為d=1.5 m的畫框，通過畫框所用的時間為0.2 s，求戒尺下端離畫框上端的距離h．(不計空氣阻力，取g=10 m/s2)

圖4 例4題圖

生癸：我研究戒尺上端點A的運動，題中的0.2 s就是A點通過戒尺與畫框的總長度2 m所用的時間，這樣和蘋果經(jīng)過梯子的問題本質(zhì)上就沒有區(qū)別了．

師：非常到位！答案也和例1一樣嗎？

生癸：如圖4所示，應(yīng)減去l與d的長度，所以h=4.05 m．

全體學(xué)生表示高度認(rèn)同，掌聲響起．

在教學(xué)片斷2中，執(zhí)教者引導(dǎo)學(xué)生將陌生問題轉(zhuǎn)化為熟悉問題，將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為簡單問題，著力培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性與深刻性，這才能使得學(xué)生以不變應(yīng)萬變，從容應(yīng)對變幻莫測的題海與真實生活．

2.3 培育關(guān)鍵能力

新課標(biāo)倡導(dǎo)高中物理課程在內(nèi)容上注重與學(xué)生生活的聯(lián)系，關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用帶來的社會問題．因此，在日常教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生感興趣的素材為中心來創(chuàng)設(shè)生活問題情境，讓學(xué)生在對話交流的活動中運用分析、綜合、抽象、類比等科學(xué)方法來研究這種基于事實背景的實際問題的物理本質(zhì)．

教學(xué)片段3：

案例：高空墜物事件是當(dāng)前的社會熱點問題之一．無錫某小區(qū)某單元陽臺正下方停放的一輛汽車，被樓上掉下來的一盆“多肉”將擋風(fēng)玻璃砸碎了．事后，保安和車主調(diào)取了附近監(jiān)控，由于探頭角度問題，監(jiān)控只拍攝到“多肉”下落時經(jīng)過其中兩層樓的過程，誰能幫助車主想辦法找到肇事者呢？

生子：截個圖，作為證據(jù)，去樓上問啊！

師：“多肉”現(xiàn)在是網(wǎng)紅，同款很多，這個證據(jù)不充分啊．可否運用物理知識把證據(jù)坐實呢？

生丑：只要能知道“多肉”是從多高的地方下落就可以了．

師：不錯，利用下落高度就可以推算出下落的樓層了，那如何測算呢？

生丑：一盆“多肉”受到的空氣阻力應(yīng)該是可以忽略不計的，只要不是特意砸下來的，我覺得可以當(dāng)成自由落體運動來處理．

師：分析得很到位！我們設(shè)定初速度為零，忽略阻力的影響，且已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，那還需要哪些信息呢？(此時不少同學(xué)好像有了一些想法，躍躍欲試．)

生寅：利用玻璃的破損程度，應(yīng)該可以求出“多肉”的末速度．

師：想法不錯，但玻璃的破損程度較難定量測算．

生卯：題中有監(jiān)控錄像，我認(rèn)為可以從時間上來考慮．

生辰：但攝像機沒有記錄“多肉”的完整下落過程啊！

生卯：我只要測出兩層樓的高度，再結(jié)合“多肉”通過兩層樓的時間，不就和例1一樣了．

師：同學(xué)們的分析相當(dāng)精彩．大家充分利用物證，適當(dāng)?shù)亟＃俳Y(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律，已經(jīng)很接近事情的真相了．恭喜大家初步具備一個偵探的潛質(zhì)了．(掌聲自發(fā)響起)

師：在高興之余，我們還要認(rèn)識到，我們是把“多肉”的下落當(dāng)成自由落體運動來處理的，實際情況下又是怎樣的呢？

生巳：那就要考慮空氣阻力了，實際加速度偏?。?/p>

師：對，這樣導(dǎo)致我們的分析結(jié)果與實際高度有什么差別呢？

師：分析得相當(dāng)?shù)轿?，?dāng)然若要具體分析出阻力，以及下落速度對阻力的影響，則需要更為系統(tǒng)和深入的物理知識．

課堂教學(xué)不能滿足于給出正確答案，還需要讓學(xué)生掌握探究問題的一般方法．在教學(xué)片斷3中，執(zhí)教者不斷引導(dǎo)學(xué)生將生活實踐轉(zhuǎn)化為物理模型，將未知問題轉(zhuǎn)化為已知問題，并適時地滲透相應(yīng)的社會責(zé)任意識；再運用所學(xué)知識，解決實際問題，讓學(xué)生真切地感受、習(xí)得物理知識的應(yīng)用價值，獲得學(xué)習(xí)上的成就感．學(xué)生關(guān)鍵能力的培育就是落實在這些細節(jié)中．

3 教學(xué)感悟

在上文所述各教學(xué)片斷中，執(zhí)教者精選進階問題、設(shè)置最佳的教學(xué)序列來設(shè)計教學(xué)．讓學(xué)生在對話、交流、質(zhì)疑、思考、改進等活動中多角度、多層次地形成多種解決方案，充分體現(xiàn)了學(xué)生主體地位．其后，教師精心設(shè)置逐步進階的問題情境，通過合理的引導(dǎo)，將陌生的、復(fù)雜的問題層層進階地轉(zhuǎn)化為熟悉的、簡單的問題，將學(xué)生的認(rèn)知由感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用．最后，執(zhí)教者結(jié)合真實問題創(chuàng)設(shè)情境，編制物理原始問題，引導(dǎo)學(xué)生將實際問題抽象概括為物理和數(shù)學(xué)模型，再運用物理基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)工具解題，從定性和定量兩個方面進行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論，最終解釋生活現(xiàn)象或還原生活問題，提升了學(xué)生的關(guān)鍵能力，為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展和終生學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)．

4 結(jié)語

實踐表明，進階型教學(xué)模式注重促進學(xué)生去探究研究對象的內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系，促進學(xué)生運用分析綜合、推理論證等多元化的方法來內(nèi)化認(rèn)知的建構(gòu)，有利于培養(yǎng)學(xué)生基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗和修正的意識，進而培育學(xué)生的關(guān)鍵能力．

它的力量值得關(guān)注！