基于真實(shí)問(wèn)題的物理教學(xué)探討

趙 瑩 沈志斌

(江蘇省無(wú)錫市輔仁高級(jí)中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214123)

現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)是一種主體參與情境而持續(xù)建構(gòu)的過(guò)程，教師的作用在于引起學(xué)習(xí)、維持學(xué)習(xí)和促進(jìn)學(xué)習(xí)。有利于學(xué)習(xí)發(fā)生的情境是一種真實(shí)的社會(huì)情境、實(shí)踐情境、文化情境，要使學(xué)習(xí)在課堂上真正發(fā)生，應(yīng)提供真實(shí)的問(wèn)題情景，引起學(xué)習(xí)愿望、激發(fā)認(rèn)知沖突是關(guān)鍵。筆者結(jié)合教學(xué)案例，探討基于真實(shí)問(wèn)題的物理課堂教學(xué)策略。

1 教學(xué)案例1

1.1 真實(shí)問(wèn)題

在“應(yīng)用牛頓第二定律解決問(wèn)題”的教學(xué)中，筆者創(chuàng)設(shè)了圖1所示的真實(shí)問(wèn)題情境，由于是重大交通事故，學(xué)生看后心情很沉重，迫切希望了解其中的原因以及如何避免事故發(fā)生，學(xué)習(xí)由此發(fā)生。但是引發(fā)了學(xué)習(xí)愿望，并不意味著學(xué)習(xí)真正發(fā)生，還需要教師通過(guò)將真實(shí)問(wèn)題建構(gòu)為可處理的物理問(wèn)題并建立模型，認(rèn)知沖突產(chǎn)生后，學(xué)習(xí)才得以真正發(fā)生。

圖1

1.2 物理問(wèn)題

圖2

(1) 要確保水泥管與車廂不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),汽車的最大加速度為多大?

(2) 為確保在緊急剎車的情況下,水泥管不能撞擊駕駛室,對(duì)卡車緊急剎車前的速度有何要求?

1.3 問(wèn)題解決

通過(guò)受力分析、運(yùn)動(dòng)分析，綜合應(yīng)用力學(xué)知識(shí)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可以解決較為復(fù)雜的問(wèn)題。

(1) 取水泥管為研究對(duì)象,靜摩擦力能產(chǎn)生的最大加速度滿足μ1mg=ma1，汽車的最大加速度a1=4m/s2。

圖3

1.4 概括推廣

實(shí)際問(wèn)題更為復(fù)雜，在概括推廣環(huán)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題：為避免事故發(fā)生，你能給駕駛員提供什么建議？學(xué)生的建議有：“水泥管要捆扎牢靠”“生命至上，減行慢行”“降低車速，避免緊急剎車”“與前方車輛保持安全距離，避免緊急剎車”等。在概括推廣環(huán)節(jié)中，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的動(dòng)態(tài)分析與反饋，評(píng)估學(xué)習(xí)真正發(fā)生的路徑，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，改進(jìn)教師的教學(xué)行為。

2 教學(xué)案例2

2.1 真實(shí)問(wèn)題

如圖4所示是校園廣播系統(tǒng)中草坪上的音響(已損壞)，揚(yáng)聲器為什么要與一個(gè)變壓器相連？此真實(shí)問(wèn)題應(yīng)用于課堂教學(xué)，意在探究變壓器的另一種應(yīng)用——阻抗匹配。

圖4

2.2 物理問(wèn)題

(1) 計(jì)算此時(shí)用電器獲得的功率；

(2) 為使用電器獲得最大功率，在電源和用電器之間可接入一個(gè)理想變壓器(圖5)，求此變壓器原副線圈的匝數(shù)比。

圖5

2.3 問(wèn)題解決

(1) 流過(guò)用電器的電流有效值I=E/(R+r)=2A，此時(shí)用電器獲得的功率P=I2R=16W。

2.4 概括推廣

通過(guò)阻抗變換，我們可以將接在次級(jí)線圈的電阻等效轉(zhuǎn)化為接在初級(jí)線圈的電阻。運(yùn)用等效思維，學(xué)生更容易接受在高壓輸電中，由負(fù)載變化引起的線路中各個(gè)物理量的變化。

例1(2010年江蘇高考)：在如圖6所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說(shuō)法中正確的有( )。

圖6

A. 升壓變壓器的輸出電壓增大

B. 降壓變壓器的輸出電壓增大

C. 輸電線上損耗的功率增大

D. 輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大

解析：發(fā)電廠輸出電壓不變，所以升壓變壓器次級(jí)電壓不變，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤。發(fā)電廠輸出功率的增大源于用戶電阻R用

3 結(jié)語(yǔ)

選擇真實(shí)問(wèn)題切入物理課堂教學(xué)，能夠較好地引起認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲，是有效教學(xué)的重要手段。物理教學(xué)要理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)注物理學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活方面的廣泛應(yīng)用。教師應(yīng)用自己的教學(xué)智慧，減少一些陳舊的、缺乏情景的、理想化的問(wèn)題訓(xùn)練，善于選擇真實(shí)問(wèn)題，挖掘其中的物理教學(xué)資源，為學(xué)生提供更多、鮮活的物理情景，以有助于學(xué)習(xí)真正發(fā)生的方式組織起來(lái)，提升教學(xué)的實(shí)效。