高中物理教學(xué)中情境問題教學(xué)法的課程設(shè)計

朱鳳龍 阮偉文

摘 ? 要：物理是一門探究自然科學(xué)的學(xué)科，在課堂教學(xué)中，采用創(chuàng)設(shè)情境問題的方法來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力具有較強的可行性?！傲Φ姆纸狻边@一章節(jié)的知識點綜合性較強，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生一些困惑。本文針對這章節(jié)的內(nèi)容，精心創(chuàng)設(shè)問題情境，以實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué);力的分解;問題情境

高中物理相較于初中物理而言，其涉及的知識點更深入、公式概念更抽象，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會碰到一些困惑。同時，新課改中還明確提出，應(yīng)加強學(xué)生對高中物理學(xué)科探究能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生對物理知識的實際運用能力。因此，為使得學(xué)生能夠順利掌握物理知識，并達到學(xué)以致用的能力，授課教師的教學(xué)方法就顯得至關(guān)重要。

情境問題教學(xué)法是將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成一系列相關(guān)聯(lián)且具有探究意義的問題，通過提出不同的問題，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，在不斷地解答老師設(shè)計的問題過程中，循序漸進地將本章節(jié)的知識點全部吸收，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。情境問題教學(xué)法不僅能調(diào)動起學(xué)生積極性，而且能讓學(xué)生參與其中，增強師生互動，提高學(xué)生自主思考能力，增強學(xué)生對知識點的理解和掌握。

“力的分解”這一章節(jié)的內(nèi)容在高中課程體系中有著舉足輕重的地位。對于從初中剛跨入高中的學(xué)生來說，其對力的矢量性的理解往往不夠精準(zhǔn)，容易對力的分解的理解產(chǎn)生諸多困惑。因此，本文以“力的分解”為例，精心創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境問題，以實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

1 ?問題導(dǎo)向，引入新課

視頻短片：《2014中國杯帆船賽——逆風(fēng)賽》片段視頻。

現(xiàn)場模型演示：用吹風(fēng)機逆風(fēng)向吹動帆船。

教師活動：（1）為什么視頻中的風(fēng)帆是逆風(fēng)行駛？

（2）為什么行駛過程中船身有大幅度的傾斜？

學(xué)生活動：在視頻觀看和現(xiàn)場體驗之后，對以上兩個問題進行思考。

設(shè)計思路：通過視頻觀看，并把視頻中帆船賽搬到現(xiàn)場進行模擬，然后拋出問題，讓同學(xué)親身感知，引起同學(xué)們的興趣，培養(yǎng)同學(xué)們自主思考的能力，有利于引導(dǎo)學(xué)生進入課堂主題。同時，給學(xué)生下發(fā)本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)，利用本節(jié)知識解決上述問題，把理論應(yīng)用到實際問題中。

2 ?知識回顧，推進新課

2.1 ?力的分解

回顧前面所學(xué)的力的合成的相關(guān)知識點，為介紹力的分解做好鋪墊，并成功引出力的合成的逆運算——力的分解。

2.1.1 ?定義：求已知力的分力

教師活動：①將橡皮筋的兩端固定，用拉力F拉動懸線使橡皮筋的長度伸長，使結(jié)點到達O位置，如圖1。

②再用利用兩個力分別為F1、F2拉動橡皮筋使得結(jié)點重新回到O位置。

③提問F力與F1、F2之間的關(guān)系？

圖1

學(xué)生活動：觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)合前面所學(xué)知識，理解合力與分力之間的等效替代關(guān)系。

設(shè)計思路：實驗展示出F與F1、F2之間是等效替代的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生在畫出力的分解圖時要遵循矢量平行四邊形定則，為接下來學(xué)生自己動手畫力的分解圖做準(zhǔn)備。

2.1.2 ?一個力可以有無數(shù)個分力

教師活動：為學(xué)生準(zhǔn)備好透明塑膠板，同時在每片塑膠板上畫好大小相等、方向相同的力F，分發(fā)給每位學(xué)生，讓學(xué)生在塑膠玻璃板上對已知力F進行力的分解。

教師活動：讓前后左右桌的同學(xué)將已經(jīng)畫好的力的分解塑膠板重疊放在一起，并且引導(dǎo)學(xué)生能夠根據(jù)自己所得的觀察現(xiàn)象并思考其中的原因。

學(xué)生活動：畫出所給已知力的分力，將身邊同學(xué)的塑膠玻璃板重疊，觀察現(xiàn)象，分析原因。

設(shè)計思路：引導(dǎo)學(xué)生思考，若不加任何限制分力方向的條件，力的分解是任意的，可以有無數(shù)解;若確定兩個分力的方向，力的分解則是唯一的，為接下來力按效果進行唯一分解做好鋪墊。

2.2 ?探究實際生活中相關(guān)的力的分解

（1）探究一：斜推拉模型

提供器材：精確電子秤、綁有細繩的重物。

演示：將重物輕放在電子秤上，邀請一位學(xué)生上臺演示斜拉重物，臺下的同學(xué)們仔細觀察斜拉重物情況下電子秤示數(shù)的變化。

學(xué)生活動：觀察實驗所得現(xiàn)象，思考斜拉重物中拉力所產(chǎn)生的效果，并對該力進行按效果分解。

實驗結(jié)論：人斜拉重物，對重物產(chǎn)生水平向前和豎直向上的效果。

設(shè)計思路：使學(xué)生通過實驗來尋找力的作用效果，并根據(jù)力的作用效果確定分力方向，進行力的唯一分解。

實例：斜拉橋

教師活動：利用多媒體演示斜拉橋圖片，如圖2，引導(dǎo)學(xué)生觀察不同斜拉橋中的共同特點，并利用上述學(xué)到的知識對斜拉橋中的鋼索按照對橋梁所產(chǎn)生的效果進行力的分解，當(dāng)受力對象轉(zhuǎn)換為立柱時，同樣分析鋼索對立柱的作用效果進行力的分解。為斜拉橋的構(gòu)建方法做進一步解釋。

圖2

學(xué)生活動：認真觀察多媒體演示，分析出鋼索上所產(chǎn)生的力的方向，利用數(shù)學(xué)中的幾何關(guān)系計算出對于立柱及橋梁分力與合力的大小關(guān)系。

設(shè)計思路：通過實例應(yīng)用，讓學(xué)生能從理論聯(lián)系實際體會物理知識在生活中的應(yīng)用。

（2）探究二：直角斜面模型

演示：在斜面和垂直斜面擋板上貼有易形變的海綿體，將小球輕放在斜面上，觀察海綿形狀變化，如圖3。

圖3

學(xué)生活動：觀察海綿體的形狀變化，根據(jù)形狀變化確定小球?qū)χ苯切泵嫠a(chǎn)生的效果方向，再對重力按其效果進行分解，確定分力與合力的幾何關(guān)系。

設(shè)計思路：學(xué)生通過分析實驗現(xiàn)象，建立物理關(guān)系，進一步加深了平行四邊形定則的應(yīng)用，同時也使學(xué)生對力按效果進行分析有更透徹的理解。

（3）探究三：支架（塔吊）模型

演示：讓每位同學(xué)用準(zhǔn)備好的細繩、輕桿、鉤碼完成實驗。

學(xué)生行為：參與動手，親身體會該實驗中因鉤碼重力引起的支架對手指和手掌力的作用效果，根據(jù)感受力的作用效果來分析對應(yīng)的分力，用所學(xué)的幾何知識定量分析出重力與其分力的關(guān)系。

設(shè)計思路：從教室演示實驗過渡到學(xué)生自己動手完成實驗，使學(xué)生感受自己動手完成實驗的魅力，引導(dǎo)學(xué)生將實際生活涉及的物理問題轉(zhuǎn)化為構(gòu)建相關(guān)物理模型來解決。

2.3 ?力的分解的一般步驟

首先研究受力對象力的作用效果→ 確定出其中分力的效果方向→利用矢量平行四邊形法則→幾何三角函數(shù)相關(guān)知識→分別計算出分力的大小。

教學(xué)活動：對于上述所探究的問題進行總結(jié)，得出力按照其效果分解的一般步驟，計算合力與分力的定量關(guān)系。

學(xué)生活動：對上述力的分解中的各個過程進行總結(jié)。

設(shè)計思路：培養(yǎng)學(xué)生對于一般規(guī)律進行總結(jié)。

2.4 ?力的分解的生活應(yīng)用

問題1：如果你是索道設(shè)計師，讓你來處理索道的技術(shù)問題，請問索道設(shè)計是盡量繃直些好，還是適當(dāng)松弛些好？

問題2：現(xiàn)實生活中，如何利用一根繩子這個工具把陷在泥坑里的汽車拉出來？

設(shè)計思路：培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成能夠?qū)⑸钪械囊恍┢毡楝F(xiàn)象，與自己目前所學(xué)的物理知識聯(lián)系起來，理論結(jié)合實際，學(xué)會自主積極地去構(gòu)建物理知識體系。

2.5 ?課堂小結(jié)

對開篇的導(dǎo)入問題進行解釋，引導(dǎo)學(xué)生認識到物理在生活中應(yīng)用的普遍性，拓展其相關(guān)的知識，進一步開拓學(xué)生的視野、思維，使學(xué)生逐步學(xué)會從實驗中得到理論，再用理論解釋生活現(xiàn)象，逐步培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3 ?課后教學(xué)反思

（1）依托“教材綱要”。根據(jù)修訂后2017版新課標(biāo)[ 1，2 ]的要求，教師應(yīng)創(chuàng)造性地使用教材，仔細品味各個版本教材中對于本章節(jié)知識的不同編制。同時，問題情境設(shè)置應(yīng)具有合理性，應(yīng)充分考慮學(xué)生是在初中知識的前提下對力的分解進行探究，且要注意學(xué)生容易出現(xiàn)的問題——對力的分解所得的分力與力的平衡概念出現(xiàn)混淆。

（2）巧用“問題情境”。利用問題情境來引導(dǎo)整個教學(xué)過程，學(xué)生能在老師一步一步的引導(dǎo)下自主的從發(fā)現(xiàn)問題→思考問題→談?wù)搯栴}→解決問題中獲取知識，提高物理思維能力。因此在課堂教學(xué)過程中設(shè)立一系列問題情境也是幫助學(xué)生養(yǎng)成探究思維習(xí)慣的良好方式。

（3）注重“動手參與”。教師應(yīng)該給予學(xué)生自己操作實驗的空間，注重學(xué)生的自我“動手參與”，在課堂上可以讓學(xué)生自己多動手參與實驗，通過觀察實驗得到的現(xiàn)象，思考其中涉及的相關(guān)物理知識，并在實驗中驗證所學(xué)的知識。同時也能學(xué)會利用課堂中所學(xué)到知識去解釋生活現(xiàn)象，學(xué)以致用。

（4）突出“互動交流”?；咏涣魇钦n堂組織高效與否的重要表現(xiàn)，課堂中有了問題就要思考，有了思考才有互動，有了互動才能讓“教”與“學(xué)”兩手抓，“教”能從學(xué)情出發(fā)，沿著預(yù)設(shè)的問題情境逐步引導(dǎo)，“學(xué)”能促進學(xué)生主動積極參與思考并掌握知識。

通過不斷地教學(xué)實踐，教師在教學(xué)過程中采用設(shè)立不同層次的問題情境來循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生物理探究能力具有較強的可行性。在新修訂后的新課標(biāo)實施過程中，教師應(yīng)以“立德樹人”為首要目標(biāo)，除了問題情境法，還可以通過其他多種教學(xué)方法，以達到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018：1-4.

[2]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M] .北京： 高等教育出版社， 2018：142.