“問(wèn)題導(dǎo)引，有效建?！碧嵘锢斫虒W(xué)有效性方

友亭

摘? ?要：新一輪的高中課程改革，以“核心素養(yǎng)”統(tǒng)領(lǐng)高中課程方案、課程標(biāo)準(zhǔn)和課程實(shí)施。在2018年高考考試大綱中，著重明確了高考“考什么”，即必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值。此次課程標(biāo)準(zhǔn)首次提出 “學(xué)科核心素養(yǎng)”。物理學(xué)科核心素養(yǎng)中包含“模型建構(gòu)”這一重要因素。本文嘗試通過(guò)“問(wèn)題導(dǎo)引? 有效建?！钡慕虒W(xué)方法來(lái)提升課堂有效性，減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}導(dǎo)引;有效建模;物理教學(xué);課堂有效

“核心素養(yǎng)”背景下的學(xué)校教育的目標(biāo)，是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是每一名學(xué)生獲得成功生活、適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展都需要的、不可或缺的共同素養(yǎng)。素養(yǎng)教育反映在學(xué)校的教育教學(xué)過(guò)程之中。教師作為學(xué)校教育的工作者，教學(xué)中也要適應(yīng)時(shí)代潮流，跟上時(shí)代步伐，從知識(shí)的傳授者向引導(dǎo)者轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來(lái)，啟動(dòng)思維，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，獲得能力。

物理學(xué)是一門(mén)理論嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)、實(shí)用性廣的自然科學(xué)，高中物理難度較大，學(xué)科性強(qiáng)，很多學(xué)生不易學(xué)懂，久而久之，學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)就缺乏興趣，學(xué)習(xí)只是為了完成高中學(xué)業(yè)和應(yīng)對(duì)高考，完全處于一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，更談不上養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的意愿和終身發(fā)展的能力[ 1 ]。興趣是最好的老師，而引發(fā)學(xué)生興趣的途徑之一，便是以“問(wèn)題”來(lái)驅(qū)動(dòng)課堂，來(lái)引發(fā)學(xué)生思維，來(lái)聚焦學(xué)生注意力。所以，筆者認(rèn)為，要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升物理課堂教學(xué)有效性，形成學(xué)生關(guān)鍵能力，為他們終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，“問(wèn)題導(dǎo)引，有效建模”是一種有效的教學(xué)方法。

1? “問(wèn)題導(dǎo)引，有效建模”教學(xué)策略分析

“問(wèn)題導(dǎo)引，有效建?！闭n堂教學(xué)模式的教學(xué)流程：?jiǎn)栴}導(dǎo)引、思維調(diào)控、方法指引、有效建模。具體做法是：

（1）課前“經(jīng)歷”——課前教師預(yù)設(shè)問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)引，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，“經(jīng)歷”過(guò)程，獲得經(jīng)驗(yàn);

（2）課中“體會(huì)”——課中教師通過(guò)思維調(diào)控、方法指引，學(xué)生通過(guò)“體會(huì)”，總結(jié)共性的地方，領(lǐng)悟物理學(xué)的思想和方法，培養(yǎng)終身發(fā)展的能力;

（3）課中“理解”——課中教師通過(guò)思維調(diào)控、方法指引，學(xué)生通過(guò)“理解”，總結(jié)成立條件，建立相應(yīng)的物理模型，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力;

（4）課中“應(yīng)用、選用、轉(zhuǎn)換”—— 課中學(xué)生建立有效模型后，再利用具體問(wèn)題，由簡(jiǎn)到繁，逐步深入，教師通過(guò)思維調(diào)控、方法指引，達(dá)到應(yīng)用、選用和轉(zhuǎn)換的目的，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力;

（5）課后，教師再布置相關(guān)問(wèn)題加以練習(xí)鞏固，達(dá)到熟練應(yīng)用。

2? “問(wèn)題導(dǎo)引，有效建模”的具體實(shí)施

下面以“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)習(xí)題課為例，來(lái)具體闡述。

（1）帶電粒子以“速度方向相同，大小不同”垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

課前，讓學(xué)生完成下面的例題：

問(wèn)題1：如圖1所示，在平面直角坐標(biāo)系中有存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m，帶電量為-q的電荷以速度v0，從坐標(biāo)原點(diǎn)O處沿x軸正方向垂直射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。（1）在圖中畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)軌跡;（2）粒子入射速度方向不變，畫(huà)出速度大小分別為：2v0 ，3v0 ，4v0 ，5v0 ……時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡;（3）總結(jié)出速度分別為v0，2v0 ，3v0 ，4v0 ……時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)? ? ? ? ? ，周期特點(diǎn)? ? ? ? ? ?，圓心特點(diǎn)? ? ? ? ? ?。

課前，學(xué)生通過(guò)圓規(guī)畫(huà)出速度分別為：2v0 ，3v0 ，4v0 ……時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，親身“經(jīng)歷” 帶電粒子以大小不同，方向相同的速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑隨著速度的增大而增大，因此其軌跡為半徑放大的動(dòng)態(tài)圓，體驗(yàn) “放縮圓法”這一動(dòng)態(tài)圓的特點(diǎn)。

課中，先檢查學(xué)生的作業(yè)，了解完成情況，投影部分學(xué)生的課前作業(yè)，肯定學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，點(diǎn)評(píng)學(xué)生的不足之處。接著，利用多媒體畫(huà)出速度分別為v0，2v0 ，3v0 ，4v0 ……時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖2所示。再接著，讓學(xué)生觀察，總結(jié)問(wèn)題1中的第（3）個(gè)問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)軌跡是內(nèi)切圓且v越大，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r也越大，但周期T相同（利用動(dòng)畫(huà)展示，如圖3所示），圓心都與v方向垂直（y軸負(fù)方向）?！绑w會(huì)”總結(jié)速度方向相同，大小不同的帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡、周期及圓心分布特點(diǎn)。然后學(xué)生“理解”得出“ 放縮圓法”模型的條件：速度方向相同，大小不同。最后學(xué)生建立以“速度方向相同，大小不同”的帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。

僅接著，根據(jù)建立的模型，加以應(yīng)用和轉(zhuǎn)換。

問(wèn)題2：如圖4所示，左邊界為PP′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為m、電荷量為-q的微觀粒子，沿與PP′成θ=30o角以不同的速率v從O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)。求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

學(xué)生利用已建立的“放縮圓法”模型，通過(guò)作圖發(fā)現(xiàn)，以不同速率v從O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)的粒子，從左邊界PP′射出時(shí)，如圖5所示。由幾何知識(shí)可知在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角相等，都為300o，所以不同速率v的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等，為5πm/3qB。

問(wèn)題3：若在PP′右側(cè)加一豎直邊界QQ′，左右邊界PP′、QQ′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，如圖6所示，求粒子不從右邊界射出磁場(chǎng)的v最大值。

問(wèn)題4：若在距O點(diǎn)上方d/3處加上磁場(chǎng)的上邊界，求粒子能從右邊界射出磁場(chǎng)的v范圍。

問(wèn)題5：若再在距O點(diǎn)下方d/3處加上磁場(chǎng)的下邊界，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。

教師通過(guò)問(wèn)題3—問(wèn)題5不斷增加條件，引導(dǎo)學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉的模型，使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，從而從容解決問(wèn)題3—5。

課后，利用問(wèn)題練習(xí)鞏固（略）。

（2）帶電粒子以“速度大小相同，方向不同”垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

課前，讓學(xué)生完成下面的例題：

問(wèn)題1：如圖7所示空間內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電量為-q的微觀粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O處沿x軸負(fù)方向垂直射入磁場(chǎng)。粒子入射速度大小不變，（1）畫(huà)出速度方向分別與x軸負(fù)方向成0o、45o、90o、135o、180o、-135o、-90o、-45o時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡并標(biāo)明各軌跡的圓心。（2）思考：各軌跡的圓心有什么特點(diǎn)？

課前，學(xué)生通過(guò)圓規(guī)畫(huà)出速度大小不變，速度方向分別與x軸負(fù)方向成0o、45o、90o、135o、180o、-135o、-90o、-45o時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，親身“經(jīng)歷” 帶電粒子從同一點(diǎn)以大小相等，方向不同的速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡為半徑不變、圓心不斷變化的動(dòng)態(tài)圓，體驗(yàn) “旋轉(zhuǎn)圓法”這一動(dòng)態(tài)圓的特點(diǎn)。

課中，先檢查學(xué)生的作業(yè)，了解完成情況，投影部分學(xué)生的課前作業(yè)，肯定學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，點(diǎn)評(píng)學(xué)生的不足之處。接著，利用多媒體畫(huà)出速度大小不變，速度方向分別與x軸負(fù)方向成0o、45o、90o、135o、180o、-135o、-90o、-45o時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并利用動(dòng)畫(huà)展示，如圖8所示。再接著，讓學(xué)生觀察，總結(jié)問(wèn)題8中的第（2）個(gè)問(wèn)題，各圓心都分布在以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心與圓軌跡半徑相等的圓面上（如圖9所示）?！绑w會(huì)”總結(jié)速度大小相同，方向不同的帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡及圓心分布特點(diǎn)。然后學(xué)生“理解”得出“旋轉(zhuǎn)圓法”模型的條件：速度大小相同，方向不同。最后學(xué)生建立以“速度大小相同，方向不同”的帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。

接著，根據(jù)建立的“旋轉(zhuǎn)圓法”模型，加以應(yīng)用和轉(zhuǎn)換。

問(wèn)題2：如圖10所示，空間平面內(nèi)有一熒光屏MN，在熒光屏MN左側(cè)有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。距熒光屏MN左側(cè)為d的位置有一粒子源，能夠向空間平面各個(gè)方向發(fā)射速度大小恒為v0、質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子（不計(jì)粒子重力，d<2mv0/qB）。求：熒光屏的發(fā)光范圍（O為熒光屏的中心）。

學(xué)生應(yīng)用已建立的“旋轉(zhuǎn)圓法”模型，利用圓規(guī)作圖或硬幣逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或在圖9移動(dòng)邊界，得到粒子打在熒光屏上距O上方的最高點(diǎn)A和距O下方的最低點(diǎn)B（如圖11所示），然后利用幾何知識(shí)得出粒子打在熒光屏的范圍，即為熒光屏的發(fā)光范圍。

課后，利用練習(xí)鞏固（略）。

3? 關(guān)于實(shí)施“問(wèn)題導(dǎo)引，有效建模”的思考

本節(jié)課教師是利用“問(wèn)題導(dǎo)引，有效建模”教學(xué)方法的含義及具體操作的一節(jié)習(xí)題課，主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、邏輯思維能力、抽象思維能力、創(chuàng)新能力、歸納總結(jié)的能力，這些正是物理核心素養(yǎng)所在，也是讓學(xué)生具備個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的素養(yǎng)。

高中階段的物理模型有很多，學(xué)生如能透徹地掌握 “問(wèn)題導(dǎo)引，有效建?！钡姆椒ǎ谝院笞鲱}的過(guò)程中，有意識(shí)地、自主地去建構(gòu)模型，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多在華麗包裝下的題目，就是一個(gè)個(gè)常見(jiàn)的、簡(jiǎn)單的、具象化的物理模型，解題思路走向、方法技巧就會(huì)了然于心中，具體應(yīng)用的時(shí)候，就會(huì)得心應(yīng)手、方便順暢。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師如果對(duì)這一建模方法引導(dǎo)的好、應(yīng)用的好，不僅可以活躍課堂氣氛，還可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好物理的信心和興趣，對(duì)提高課堂有效性有積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]林明華. 高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑 [J]. 福建基礎(chǔ)教育研究，2016（2）：4-6.