基于基礎(chǔ)性的物理習(xí)題教學(xué)

孫春成

(江蘇省江陰市青陽中學(xué)，江蘇 無錫 214401)

習(xí)題教學(xué)中凸顯基礎(chǔ)性，可以夯實學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本能力，讓學(xué)生能夠更好地遷移、應(yīng)用所學(xué)知識和方法，更好地進行下一階段的學(xué)習(xí)，避免陷入機械“刷題”式的低效教學(xué)。

1 基礎(chǔ)性的緣起及內(nèi)涵

在我國基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展歷程中，關(guān)于“基礎(chǔ)性”的提法比較典型的是“雙基教學(xué)”和教育部編寫的《中國高考評價體系》高考考查要求“四翼”中的“基礎(chǔ)性”?！半p基教學(xué)”與“基礎(chǔ)性”有所不同，但也存在聯(lián)系。首先，雙基教學(xué)是一種教學(xué)方式，它簡潔明快，在打牢基礎(chǔ)方面有重要作用。而“基礎(chǔ)性”則是高考考查的要求，主要用來指導(dǎo)命題人員出題，是命題的重要根據(jù)；其次，“雙基教學(xué)”強調(diào)基礎(chǔ)知識與基本技能，旨在打牢學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，這與中國高考評價體系中的“基礎(chǔ)性”基本一致。

在高中物理教學(xué)中體現(xiàn)基礎(chǔ)性，應(yīng)是“雙基教學(xué)”和中國高考評價體系中的基礎(chǔ)性的融合，至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：首先，教學(xué)中應(yīng)該將基礎(chǔ)的主干知識置于重要地位，這些知識是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，高中物理教學(xué)必須要夯實物理的基礎(chǔ)知識、主干知識、關(guān)鍵能力等，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)；其次，應(yīng)該在教學(xué)過程中為學(xué)生提供領(lǐng)會物理思想方法的機會，教會學(xué)生分析問題的基本方法；再次，高中物理考試應(yīng)以基礎(chǔ)和中等難度試題為主，考查學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握情況，這既是查缺補漏的需要，也是為了引導(dǎo)學(xué)生重視基本方法，養(yǎng)成重視基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，引導(dǎo)教師在教學(xué)中重視基礎(chǔ)知識的教學(xué)，避免片面追求繁、難、怪的教學(xué)。

2 凸顯基礎(chǔ)性是提高習(xí)題教學(xué)效率的前提

習(xí)題教學(xué)對學(xué)生運用知識、習(xí)得方法、學(xué)會遷移等都非常重要，然而在實際教學(xué)中經(jīng)常有教師會將習(xí)題教學(xué)帶入盲目刷題的誤區(qū)，習(xí)題教學(xué)效果差強人意。凸顯基礎(chǔ)性是提升習(xí)題教學(xué)效率的前提，可以引導(dǎo)學(xué)生夯實知識基礎(chǔ)，讓學(xué)生獲得問題解決的一般方法，可以避免繁、難、偏、怪，保護學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心，有利于學(xué)生形成物理觀念，習(xí)得科學(xué)方法。

3 凸顯基礎(chǔ)性的習(xí)題教學(xué)

3.1 例題與解析

例：如圖1所示，A、B、C為三個實心小球，A為鐵球，B、C為木球。A、B兩球分別連在兩根彈簧上，C球連接在細(xì)線上，彈簧和細(xì)線的下端固定在裝水的杯子底部，該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。不計空氣阻力，ρ木<ρ水<ρ鐵。若將掛吊籃的繩子剪斷，則剪斷的瞬間相對于杯底( )。

圖1

A.A球?qū)⑾蛏线\動，B、C球?qū)⑾蛳逻\動

B.A、B球?qū)⑾蛏线\動，C球不動

C.A球?qū)⑾蛳逻\動，B球?qū)⑾蛏线\動，C球不動

D.A球?qū)⑾蛏线\動，B球?qū)⑾蛳逻\動，C球不動

解析：本題考查了浮力、受力分析、超重失重、牛頓第二定律等重要知識。(1) 要求學(xué)生能夠形成運動與相互作用觀念，對應(yīng)于物理觀念的水平4：具有清晰的物理觀念，能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象，能綜合應(yīng)用物理知識解決實際問題，能指導(dǎo)工作和生活實踐。(2) 要求學(xué)生能夠構(gòu)建物理模型，運用所學(xué)物理知識對對物理問題進行分析和推理，對應(yīng)于科學(xué)思維的水平4：能將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型；能對綜合性物理問題進行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋。學(xué)生對于完全失重、平衡態(tài)、加速運動等情境學(xué)生都比較熟悉，但是將他們有機融合在一起，學(xué)生覺得熟悉又陌生，甚至有學(xué)生感到無從下手。

3.2 學(xué)生的典型錯誤

3.2.1 認(rèn)為小球受到的浮力不變

有學(xué)生認(rèn)為剪斷掛吊籃的繩子前后小球排開水的體積沒有變，根據(jù)浮力公式得出結(jié)論：水對小球的浮力沒有變。在完全失重狀態(tài)下小球所受重力不變，彈簧彈力不能突變，剪斷繩子前后小球受力沒有變化，于是陷入矛盾中。

3.2.2 審題不仔細(xì)

有學(xué)生審題不仔細(xì)，沒有抓住題目中的關(guān)鍵詞“瞬間”“相對于杯底”，導(dǎo)致任務(wù)不明確，不能正確描述3個小球的運動狀態(tài)，只去研究細(xì)繩剪斷瞬間的情況，且是以杯子為參考系。

3.2.3 受力分析出錯

學(xué)生受力分析不過關(guān)。首先，不能根據(jù)原來“靜止”這一平衡態(tài)狀態(tài)，分析出彈簧彈力和細(xì)線拉力的方向；其次，不清楚彈力突變情況，彈簧的彈力不能突變，而細(xì)繩的拉力可以突變；再次，在分析細(xì)繩彈力變化時，不清楚細(xì)繩拉力產(chǎn)生的原因，從而得出錯誤結(jié)論。

3.3 兩位教師的講解過程描述

3.3.1 教師A的講解

在上面繩子被剪短瞬間，小球處于完全失重狀態(tài)，浮力消失，由于浮力導(dǎo)致的繩子拉力也消失，只剩下重力和彈力，相對加速度就只與彈簧彈力相關(guān)。

3.3.2 教師B的講解

剪斷繩子后，整個吊籃做自由落體運動，加速度為g，以吊籃為參考系，其中的水和球都受到方向豎直向上的慣性力。水受到向上的慣性力，與水所受重力的作用相抵消，因此水由于自身重力引起的壓強消失，即水對小球的浮力消失。小球所受慣性力與其所受重力的作用抵消，因此球相當(dāng)于只受到彈簧的彈力作用，在初始時刻，連接A球的彈簧處于壓縮狀態(tài)，鏈接B球的彈簧拉長，因此A球相對于吊籃向上運動，B球相對于吊籃向下運動，C球不動，連接C球的繩子變松弛。

兩位教師的講解都言簡意賅，講清了物理的本質(zhì)，但學(xué)生在理解上仍然存在困難。在教師A的講解中，出現(xiàn)了一個概念：相對加速度，而教師B的講解中出現(xiàn)了慣性力，這對高中生來說很難理解。此外，兩位教師都講到在完全失重狀態(tài)下，浮力消失、細(xì)繩的拉力消失，對于這兩個力會消失的原因?qū)W生依然存在疑惑，有必要為學(xué)生進一步詳細(xì)解釋清楚。

3.4 基于基礎(chǔ)性的物理習(xí)題教學(xué)策略

3.4.1 厘清基礎(chǔ)性知識

(1) 浮力產(chǎn)生的原因

只有厘清了浮力產(chǎn)生的原因，學(xué)生才能明白為何在完全失重狀態(tài)下浮力會消失，而不是照搬浮力大小的公式得出錯誤結(jié)論。學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過浮力產(chǎn)生的原因，如圖2所示，液體內(nèi)部存在壓強，物體上下表面深度不同，壓強不同，液體對物體向上的壓力F2大于向下的壓力F1，上、下表面的壓力差就是浮力產(chǎn)生的原因。

圖2

剪斷細(xì)繩后，系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài)，液體重力導(dǎo)致的內(nèi)部壓強消失，上、下表面處不存在壓力差，故而浮力消失。

(2) 物體處于完全失重狀態(tài)時，其所受重力沒有發(fā)生變化

物體處于完全失重狀態(tài)時，其所受重力沒有發(fā)生變化，變化的是重力的作用效果。以本題中的小球A為例，當(dāng)它處于靜止?fàn)顟B(tài)時，其所受重力的作用效果是使彈簧產(chǎn)生形變，當(dāng)其處于完全失重狀態(tài)時，其所受重力的作用效果是產(chǎn)生重力加速度。再如，杯中水所受的重力在剪斷繩子前作用效果是產(chǎn)生壓強，剪斷后其作用效果為產(chǎn)生重力加速度。

(3) 參考系的選擇

本題中要求分析的三個小球在剪斷懸掛吊籃繩子的瞬間“相對于杯底”的運動情況，即要求以杯子為參考系，這是非慣性參考系，而牛頓第二定律只適用于慣性參考系，所以本題中需要以地面為參考系分析物體的運動情況后再變換參考系得出結(jié)論。

(4) 彈簧彈力和細(xì)線拉力的產(chǎn)生及變化

球A所受重力大于浮力，彈簧被壓縮，彈簧對球A有向上的支持力，球B所受重力小于浮力，彈簧被拉伸，彈簧對B產(chǎn)生向下的彈力作用，彈簧的形變不能在瞬間恢復(fù)，即彈力不能突變，所以剪斷細(xì)繩的瞬間可認(rèn)為球A和球B受的彈力不變。細(xì)線對球C的拉力是因為受到球C向上的浮力，且浮力大于重力，細(xì)繩被拉伸，對球C產(chǎn)生向下的拉力作用。在完全失重狀態(tài)下，物體受到的浮力消失，細(xì)繩的形變消失，拉力也消失。

3.4.2 稚化教師思維

教師的知識儲備遠(yuǎn)高于學(xué)生，教師在講解習(xí)題時，容易忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)起點，教師自以為已經(jīng)講解透徹，但學(xué)生依然存在理解障礙。在教學(xué)中教師要善于稚化自己的思維，將思考問題的起點降低，以貼近學(xué)生的知識儲備。前述兩位教師對本題的講解思路清晰，直指物理問題的本質(zhì)，但是教學(xué)效果一般，學(xué)生除了會對“相對加速度”“慣性力”感到困惑外，還會因為教師分析過程不夠詳細(xì)、沒有以地面為參考系分析小球的運動等因素而產(chǎn)生理解障礙。在教學(xué)中，應(yīng)以地面為參考系，分析出杯子及3個小球的運動情況，再以杯子為參考系得出3個小球的運動情況。

4 教學(xué)啟示

4.1 夯實基礎(chǔ)知識

凸顯基礎(chǔ)性，夯實基礎(chǔ)知識，可以保護學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。雖然在高中階段學(xué)生的學(xué)習(xí)強度和知識難度有所提高，但依然還處在為終身學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)的階段。保護學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)體驗，才能讓學(xué)生保持樂觀心態(tài)。因此，教學(xué)難度不應(yīng)太大，應(yīng)貼近學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，讓學(xué)生“跳一跳，能摘桃”。沒有堅實的基礎(chǔ)，學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)將會困難重重，如學(xué)生沒有理解浮力產(chǎn)生的原因，就無法明了在完全失重狀態(tài)下小球受到的浮力會消失。在習(xí)題教學(xué)中應(yīng)該針對學(xué)生的缺漏對基礎(chǔ)性知識進行梳理。例如在本題的講解中，先梳理浮力產(chǎn)生的原因、完全失重狀態(tài)下重力的作用效果、彈簧和細(xì)線彈力能否突變、參考系等基礎(chǔ)知識。

4.2 創(chuàng)設(shè)基礎(chǔ)性教學(xué)情境

問題的呈現(xiàn)常以情境為載體，學(xué)生需要讀懂情境、構(gòu)建模型后才能選擇合適的物理原理列出方程等，最終解決問題。在物理習(xí)題教學(xué)中應(yīng)通過設(shè)置復(fù)雜程度不同的情境，來體現(xiàn)“四層”考查內(nèi)容和“四翼”考查要求。簡單的情境活動對應(yīng)基礎(chǔ)性要求，通常對應(yīng)簡單的情境要素；中等水平的情境活動對應(yīng)一定的應(yīng)用性與綜合性，對應(yīng)稍多的情境要素；復(fù)雜的情境活動體現(xiàn)了“綜合性”“應(yīng)用性”與“創(chuàng)新性”的要求，通常對應(yīng)復(fù)雜的情境要素。復(fù)雜情境往往由多個簡單的基礎(chǔ)性情境構(gòu)成，只有讓學(xué)生處理好基礎(chǔ)性情境才能應(yīng)對復(fù)雜情境，例如本題中學(xué)生需要對平衡態(tài)、完全失重等基礎(chǔ)性情境非常熟悉才能解決問題。

4.3 凸顯基本方法

習(xí)題教學(xué)應(yīng)突出用一般思路來分析問題，用基本方法解決問題，避免過于追求技巧。首先，學(xué)生在掌握了分析問題的一般思路和方法后，才能找到不同問題之間的共性，實現(xiàn)遷移，創(chuàng)造性地解決問題。其次，只有學(xué)生掌握了基本方法，并能熟練運用，學(xué)生在遇到新問題、新情境時才能想到巧妙的解法。第三，采用基本方法解決問題才能使教學(xué)設(shè)計貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，才能貼近學(xué)生的認(rèn)知水平，才能通過習(xí)題教學(xué)實現(xiàn)學(xué)生能力的發(fā)展和提高。在本題的講解中選擇地面為參考系分別分析杯子和3個小球的加速度，然后再通過比較加速度的大小實現(xiàn)參考系的轉(zhuǎn)換，思路常規(guī)，符合大多數(shù)學(xué)生的思維習(xí)慣，學(xué)生比較容易接受。