基于提高學(xué)生問題解決能力的教學(xué)設(shè)計與實踐研究

馮晨

一、依托優(yōu)學(xué)向上互動平臺，營造開放互動的教學(xué)情景

隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式不光是課堂上的學(xué)習(xí)，學(xué)生解決問題需要思考的時間，而課堂上的時間有限，不能讓學(xué)生進行充分的思考。本節(jié)課通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（優(yōu)學(xué)向上互動平臺）引導(dǎo)全體學(xué)生課堂之外的學(xué)習(xí)參與。

課前在平臺布置了三個開放性任務(wù)：

1.用實例或者現(xiàn)象說明物體在液體中受浮力

2.猜想浮力大小的影響因素，并說出你猜想的依據(jù)

3.利用老師提供的彈簧測力計和生活中的物品，通過實驗驗證自己的猜想是否正確。

學(xué)生調(diào)動原有的學(xué)習(xí)認(rèn)知，利用生活中常見的物品，完成老師發(fā)布的任務(wù)，在親身實踐中提高自身的問題解決能力。

對于學(xué)生反饋到平臺的信息，有兩方面應(yīng)用，第一教師第一可以從中準(zhǔn)確了解學(xué)生的原有認(rèn)知以及思維的障礙點，第二可以將反饋信息作為課堂的教學(xué)資源，在課上播放，讓其他同學(xué)依照科學(xué)探究的標(biāo)準(zhǔn)對其進行評價以及提出改進意見，學(xué)生之間形成互動研討，提高學(xué)生的解決問題能力。

二、依托點陣筆，對學(xué)生做到及時反饋評價

課堂上教師布置了這樣兩個任務(wù)：

1.運用受力分析的方法，用G和F示表示出F浮的大小？

2.設(shè)計實驗，探究物體浸沒前，浮力與物體浸在液體中的深度是否有關(guān)？

這兩項任務(wù)都需要學(xué)生在學(xué)案上寫出分析過程以及畫圖，這樣就可以將學(xué)生的思維過程進行外顯，老師可以通過反饋到學(xué)案上的信息，清楚把握住學(xué)生在解決問題過程中，存在哪些不足之處。點陣筆可以將全班學(xué)生們所有填寫在學(xué)案上的信息同步傳到教師電腦端，教師可以及時了解全班所有學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況，做到及時反饋。

在最后的課堂檢測環(huán)節(jié)，點陣筆可以自動統(tǒng)計全班每道題的錯誤率以及每位同學(xué)的錯題題號。

三、注重運用數(shù)學(xué)方法解決物理問題

物理和數(shù)學(xué)是密不可分的兩個學(xué)科，愛因斯坦曾說：“我們對于自然現(xiàn)象的理解，必須要以高深的數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)”。 拋開數(shù)學(xué)單純地解決物理問題是很困難的。

在學(xué)生利用彈簧材探究出在水中會下沉的物體也受到浮力后，教師提問：如何用G和F示表示出F浮的大小，引導(dǎo)學(xué)生畫出受力分析圖，建立物理模型，根據(jù)力和運動相關(guān)知識，寫出平衡方程，將這個物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，通過數(shù)學(xué)運算表示出F浮大小。

在探究浮力產(chǎn)生的原因環(huán)節(jié)，通過實驗現(xiàn)象清晰的反映出浸在液體中的物體，側(cè)面壓力相等，下表面壓力大于上表面壓力。在這里進行追問：同學(xué)們分析下出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。引導(dǎo)學(xué)生建立一個邊長為L的立方體位于水面下h 深處的物理模型，如圖所示。運用液體壓強公式P=ρgh，表示出各個表面壓強大小，通過比較各個表面的深度關(guān)系，得出各個表面的壓強的大小關(guān)系，再依據(jù)F=PS，得出各個表面的壓力大小關(guān)系，從而得出浮力產(chǎn)生的原因。在這個過程用運用了數(shù)學(xué)的方程以及不等式相關(guān)知識。

四、注重運用物理實驗解決物理問題

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理問題的解決離不開實驗。本節(jié)課設(shè)計了如下幾個實驗：

1.探究在水中會下沉的物體是否受到浮力？學(xué)生設(shè)計出將物體浸在水中，發(fā)現(xiàn)了測力計示數(shù)減小了的現(xiàn)象，得出在水中會下沉的物體也受到浮力，如圖2所示。

2.我們?nèi)绾瓮ㄟ^一個實驗，直觀的反映出物體在水中各個表面所受壓力的情況呢？學(xué)生們聯(lián)想探究液體壓強規(guī)律的實驗，設(shè)計出了將一個矩形框架，各表面套上橡皮膜方法，通過橡皮膜的凹陷程度反映出各表面壓強的受到壓強以及壓力的大小關(guān)系，如圖3所示。還有的同學(xué)想到將物體表面換成微小壓強的探頭，然后通過U形管高度差反映出各表面壓強大小以及壓力的關(guān)系。學(xué)生們在這里想到了不同的解決方法，培養(yǎng)了發(fā)散思維。教師在這里運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，設(shè)計了一個實驗。一個長方體，兩個表面分別有一個液體壓強傳感器的探頭，它們可以直接測出兩個表面水的壓強的大小，分別顯示在兩個儀表盤上，單位是千帕，如圖4所示。通過數(shù)字實驗，給學(xué)生提供創(chuàng)新實驗方式，開拓視野。

3.探究物體在浸沒前，浮力與物體浸在液體中的深度是否有關(guān)？學(xué)生們設(shè)計出將通過一個長方體橫放浸沒一半和豎著放浸沒一半的實驗方法，發(fā)現(xiàn)兩次測力計示數(shù)一樣，得出浮力不變。得出物體在浸沒前，浮力與物體浸在液體中的深度無關(guān)的實驗結(jié)論。

五、注重問題情境設(shè)置

提高學(xué)生問題的解決能力首要是讓學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，而問題的提出離不開老師的情境設(shè)置。有意義的學(xué)習(xí)活動總是憑借一定的教學(xué)情境來實施的，學(xué)生對知識的感悟，乃至素養(yǎng)的提升也只有在與情境的活動中才能達(dá)成。

在探究浮力的產(chǎn)生原因環(huán)節(jié)，我設(shè)置了這樣的問題情境。將兩個乒乓球放入瓶中，往瓶中倒水，發(fā)現(xiàn)一個乒乓球浮起來，一個浮不起來，如圖5（a）所示，堵住瓶口底部的乒乓球向上浮起，如圖5（b）所示。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：為什么剛開始的底部的乒乓球無法浮起，堵住瓶口后就浮起來了？浮力是如何產(chǎn)生的？浮力與液體對物體的壓力有何關(guān)系？

如圖5（a）?????? 如圖5（b）

在探究浮力大小的影響因素環(huán)節(jié)，設(shè)置了這樣的生活問題情境。不會有用的人，在河水中會下沉溺水，而在死海中，可以很輕松的浮在水面上。引發(fā)學(xué)生提出問題：浮力大小與液體密度有關(guān)嗎？浮力的大小還與哪些因素有關(guān)？

通過情景引出問題后，通過問題引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，通過探究實驗形成結(jié)論，應(yīng)用結(jié)論解決問題。