情境教學(xué)之物理模型的整合與反思

何錦興 王越

【摘要】新高考最大的特點(diǎn)是試題情境化，要從解題向解決問(wèn)題轉(zhuǎn)變。大多都是以生產(chǎn)生活等為背景，在情境化的試題里考查學(xué)生的核心素養(yǎng)。物理情境化試題通常要求學(xué)生能夠通過(guò)題目所給情境進(jìn)行物理模型建構(gòu)，因此讓學(xué)生熟悉并用好物理模型至關(guān)重要。在高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)中進(jìn)行物理模型的歸類整理，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、舉一反三的創(chuàng)新推理能力對(duì)于學(xué)生適應(yīng)新高考將會(huì)帶來(lái)很大助力。本文根據(jù)一些教學(xué)實(shí)踐談?wù)勄榫郴锢砟Ｐ偷膹?fù)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】情境教學(xué);物理模型;整合;反思

2021年高考命題要堅(jiān)持立德樹(shù)人，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考查和引導(dǎo)。要優(yōu)化情境設(shè)計(jì)，增強(qiáng)試題開(kāi)放性、靈活性，充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用，引導(dǎo)減少死記硬背和“機(jī)械刷題”現(xiàn)象。

很多學(xué)生為解題而解題，解題后缺少對(duì)過(guò)程的反思，缺少對(duì)模型的歸納整理，過(guò)段時(shí)間該犯的錯(cuò)照犯;或在一個(gè)新的情境中根本就不會(huì)選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ瓦M(jìn)行解題，思維混亂。而新高考最大的特點(diǎn)又恰恰是情境化，要從解題向解決問(wèn)題轉(zhuǎn)變。新高考試題大多是以生產(chǎn)生活等為背景，在情境化的試題里考查學(xué)生的核心素養(yǎng)。

高三的物理模型復(fù)習(xí)課都是圍繞著整理、復(fù)習(xí)、提高這一主題。模型復(fù)習(xí)的目的是為了鞏固已學(xué)知識(shí)，提升技能，促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化，進(jìn)而提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。物理模型復(fù)習(xí)課應(yīng)把握兩點(diǎn)，一是整理，把學(xué)生已學(xué)的物理模型進(jìn)行系統(tǒng)的歸類、梳理，系統(tǒng)化零散的知識(shí)，清晰化容易混淆的知識(shí);二是重新學(xué)習(xí)，提升能力。在原有的物理知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行高層次的再學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加深物理知識(shí)的理解，提升應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，如2015年前廣東高考中的多模型組合問(wèn)題。物理課須“授之以漁”，學(xué)生才能更好的適應(yīng)新高考的要求。上好物理模型課，則是授之以漁的關(guān)鍵，以下談?wù)勆虾梦锢砟Ｐ驼n的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

一、物理過(guò)程模型歸類比較，掌握通用思想和方法

物理模型是同一類基礎(chǔ)知識(shí)，物理過(guò)程，思維過(guò)程的高度概括，是同一類問(wèn)題最本質(zhì)的知識(shí)、能力思維的結(jié)合體。人們一旦認(rèn)識(shí)并掌握了它，就可以利用它去分析、理解和解決同一類問(wèn)題。物理模型課上，必須引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理模型進(jìn)行整合歸類。在中學(xué)物理有許多的物理模型，在這里主要針對(duì)過(guò)程模型進(jìn)行探討。

（一）直線勻加速減速模型

教師在歸納講解時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生分析這類運(yùn)動(dòng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，歸納出他們的物理規(guī)律是一樣的，都指向了勻變速直線運(yùn)動(dòng)，區(qū)別在于具有不同的加速度，而合外力又決定著物體的加速度，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)牛頓第二定律把不同情境下的加速度求出來(lái)代入即可。

（二）平拋運(yùn)動(dòng)模型

（三）勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型

（四）變速圓周運(yùn)動(dòng)

（五）子彈打木塊模型（滑板模型）

對(duì)物理模型進(jìn)行歸類整理，有利于學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使知識(shí)清晰明了化，有利于學(xué)生在新物理情境中的知識(shí)遷移。

二、精選例題，創(chuàng)設(shè)物理探究情境

習(xí)題很多，選取高效的例題進(jìn)行講解將達(dá)到事半功倍的效果，有助于學(xué)生知識(shí)模型的清晰化和理解。高三的物理復(fù)習(xí)課要做到精選精煉，選取物理思維含量高、解題方法普適性強(qiáng)、模型典型化的題目，通過(guò)適當(dāng)?shù)那榫匙兓M(jìn)行變式訓(xùn)練，夯實(shí)基礎(chǔ)、提升思維、舉一反三。

學(xué)生在閱題審題的時(shí)，教師應(yīng)加以引導(dǎo)：（1）題目中有多少個(gè)物理過(guò)程？（2）“題眼”在哪里，即構(gòu)建物理模型的關(guān)鍵字眼在哪里？（3）用到了什么物理概念和規(guī)律，這些概念和規(guī)律使用時(shí)需要注意什么？（4）聯(lián)系前后兩個(gè)物理過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)在哪里？（5）還有其它解題方法嗎？例如：

例1. 如圖所示，在豎直面內(nèi)有一光滑水平直軌道與半徑為R=0.4m的光滑半圓形軌道在半圓的一個(gè)端點(diǎn)B相切，半圓軌道的另一端點(diǎn)為C。在直軌道上距B為1.0m的A點(diǎn)，有一可看作質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平恒力F=1.25N將小物塊推到B處后撤去，小物塊沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到C處后，落回到水平面上，取g=10m/s2。

求：小物塊落地點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離。

三、合理分解綜合題，實(shí)現(xiàn)分步推進(jìn)，提高學(xué)生遇到陌生物理情境的知識(shí)遷移能力

高考試題是專家精心設(shè)計(jì)的典型題，不僅在一定程度上濃縮了課本重要的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，而且蘊(yùn)涵著豐富的物理思想和思維方法。歷年的廣東高考綜合題都含有幾個(gè)物理過(guò)程，看起來(lái)很復(fù)雜，學(xué)生往往看到題目就害怕，感覺(jué)無(wú)從下手。按程序法分析物理模型是解決這類問(wèn)題最常規(guī)有效的方法，學(xué)生在要習(xí)題訓(xùn)練中不斷熟練模型規(guī)律，逐步提高解題的能力。

例2 如圖所示的坐標(biāo)系xOy，在x軸上方空間的第一、第二象限內(nèi)，既無(wú)電場(chǎng)也無(wú)磁場(chǎng)，在第三象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直xOy平面（紙面）向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第四象限存在沿y軸負(fù)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小與第三象限電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)相等的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，從y軸上y=h處的P1點(diǎn)以一定的水平初速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入第二象限。然后經(jīng)過(guò)x軸上x=-2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第三象限，帶電小球恰好能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。之后經(jīng)過(guò)y軸上y=-2h處的P3點(diǎn)進(jìn)入第四象限。已知重力加速度為g。求：

（1）粒子到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;

（2）第三象限空間中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;

（3）帶電小球在第四象限空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最小速度的大小和方向。

三個(gè)簡(jiǎn)單的模型單獨(dú)拿出來(lái)大部分的學(xué)生都會(huì)做，但一組合，學(xué)生解題時(shí)往往出現(xiàn)思維混亂，根本原因就是物理模型、物理過(guò)程不清晰，不會(huì)找前后兩個(gè)模型的聯(lián)系點(diǎn)，不會(huì)進(jìn)行物理模型的遷移。合理分解綜合題，實(shí)現(xiàn)分步推進(jìn)有利于學(xué)生對(duì)多過(guò)程模型的理解。

多過(guò)程的物理情境經(jīng)逐步分解后，每個(gè)過(guò)程的物理模型，物理規(guī)律都很清晰，解題的思路馬上就有了，那說(shuō)明已學(xué)會(huì)了物理。

物理模型是物理知識(shí)的濃縮，是結(jié)構(gòu)化、整合的知識(shí)，掌握了物理模型，也就掌握了物理規(guī)律，學(xué)生在面對(duì)新問(wèn)題、新情境時(shí)，就能靈活利用它們解釋新現(xiàn)象，快速的找到解題的方向，真正的從解題走向解決問(wèn)題。同時(shí)構(gòu)建物理模型的過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)思維也在潛移默化地提升著，思維的進(jìn)階可期。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)教育部.關(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知.2021，02.