注重新教材習(xí)題的挖掘 提升學(xué)生核心素養(yǎng)

褚祝文

深圳市光明區(qū)高級(jí)中學(xué)，廣東 深圳 518106

1 新教材習(xí)題的分析

隨著新高考改革的推進(jìn)，2019年人教版普通高中物理教材（以下簡稱“新教材”）正式進(jìn)入高中課堂，經(jīng)過幾年使用，發(fā)現(xiàn)新教材的習(xí)題有如下特征：（1）在題型設(shè)置上，新教材的習(xí)題以簡答題和計(jì)算題分層次呈現(xiàn)，這樣能夠監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)的思維過程，能很好地幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與不足，注重學(xué)生物理過程的學(xué)習(xí)診斷和評(píng)價(jià)。（2）在素材選取和解法上，新教材的習(xí)題更加注重內(nèi)容情境化，涉及很多社會(huì)、生活和科技前沿情境。部分習(xí)題在解法上具有多解性，能很好地引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象—規(guī)律—本質(zhì)—應(yīng)用等進(jìn)行物理探究，得出正確的解答，提出多種解法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新的能力，讓學(xué)生很好地認(rèn)識(shí)世界，激發(fā)學(xué)生去改造世界的熱情。（3）在物理實(shí)驗(yàn)、方案設(shè)計(jì)和課題研究上，新教材將科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任做了很好的引導(dǎo)?？傊?，新教材的習(xí)題有利于教與學(xué)有效銜接，有利于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2 部分教師對(duì)新教材習(xí)題使用的現(xiàn)狀

自主學(xué)習(xí)能力被視為核心素養(yǎng)的本質(zhì)與核心，自主學(xué)習(xí)能力特別強(qiáng)調(diào)批判性思維能力、反思性思維、有效合作和溝通能力。核心素養(yǎng)的提升需要學(xué)生在具體的問題情境中借助問題的解決而逐步培養(yǎng)和發(fā)展。筆者在平時(shí)的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)部分教師對(duì)新教材的習(xí)題應(yīng)用停留在“就題講題”，沒有挖掘其價(jià)值，為了多講多練，馬不停蹄地講題練題。學(xué)生忙于被動(dòng)接受，剛剛領(lǐng)會(huì)題意，就馬上進(jìn)入下一題，久而久之，學(xué)習(xí)效率下降，甚至失去學(xué)習(xí)物理的熱情和興趣。少數(shù)教師沒有重視新教材課后習(xí)題的使用，以教“教輔資料”為主。本文以新教材必修二課后的一道習(xí)題為例，以一題多解引導(dǎo)學(xué)生多視角思考問題，以一題多變創(chuàng)設(shè)具體問題情境，讓學(xué)生一起經(jīng)歷探究，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新的能力，培養(yǎng)有效合作和溝通的能力，提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

3 例題分析

3.1 原題呈現(xiàn)

跳臺(tái)滑雪是一項(xiàng)勇敢者的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員穿專用滑雪板，在滑雪道上獲得一定速度后從跳臺(tái)飛出，在空中飛行一段距離后著陸?，F(xiàn)有某運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)a處沿水平方向飛出，在斜坡b處著陸，如圖1所示。測得a、b的距離為40 m，斜坡與水平方向的夾角為30°……不計(jì)空氣阻力，g=10 m/s。

圖1 題目示意圖

有興趣的同學(xué)可以計(jì)算一下運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離。

引導(dǎo)學(xué)生找運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離，運(yùn)用類比的方法，類比斜拋運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生回憶斜拋運(yùn)動(dòng)模型，斜拋物體什么時(shí)候離拋出點(diǎn)高度最大，此時(shí)速度有什么特點(diǎn)。然后按圖2所示建立坐標(biāo)系：運(yùn)動(dòng)員沿y軸方向先做勻減速運(yùn)動(dòng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)v=0時(shí)運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的距離最大，解答如下：a=gcos30°，v=vsin30°

圖2 建立坐標(biāo)系

解法二：引導(dǎo)學(xué)生在運(yùn)動(dòng)軌跡畫出任意時(shí)刻的速度方向，分析運(yùn)動(dòng)員離斜坡面距離最大時(shí)速度的特點(diǎn)是速度方向與斜坡平行。速度反向延長線與拋出時(shí)速度延長線的交點(diǎn)是此時(shí)水平位移的中點(diǎn)（圖3）。過中點(diǎn)作斜坡垂直線，此時(shí)垂線長度就是運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離，設(shè)x為運(yùn)動(dòng)員從a點(diǎn)離開到離斜坡最遠(yuǎn)這個(gè)過程的水平位移，則有：

圖3 原題解法二示意圖

解法三：設(shè)p點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面距離最大的點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析從a點(diǎn)到p點(diǎn)與從p點(diǎn)到b點(diǎn)的時(shí)間關(guān)系是t=t，則c為ab水平位移的中點(diǎn)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，得出 y∶y=1∶3，pO為垂直斜坡的直線（圖4）。pO長度就是運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的最大距離：

圖4 原題解法三示意圖

點(diǎn)評(píng)：筆者聽一部分老師講這道題時(shí)，直接把速度和加速度按垂直斜坡和平行斜坡進(jìn)行正交分解，垂直斜坡速度減到零，離斜坡距離最大。期中考試中出現(xiàn)類似的一道物理考試題，部分班級(jí)得分率非常低，分析原因：教學(xué)過程中缺少把實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為合理模型構(gòu)建的引導(dǎo)過程。沒有對(duì)新教材的習(xí)題進(jìn)行深挖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。筆者按情境描述—物理描述—模型構(gòu)建—分析解決—評(píng)價(jià)優(yōu)化等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角思考問題，讓學(xué)生提出不同解答方案，效果比較好，真正以學(xué)生為主體，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，點(diǎn)燃學(xué)習(xí)物理的好奇心，讓學(xué)生從不同維度理解平拋的模型，使物理觀念得到內(nèi)化、提升和升華。

3.2 變式拓展

圖5 變式1示意圖

解法二：平拋運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻速度反向延長線必過水平位移的中點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生猜想在斜拋運(yùn)動(dòng)中速度v的反方向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點(diǎn)是否也是中點(diǎn)（圖6）。讓學(xué)生證明。

圖6 變式1解法二示意圖

圖7 變式2示意圖

解法一：其運(yùn)動(dòng)軌跡恰好能與半圓柱體相切，已知B點(diǎn)速度方向，把B點(diǎn)速度正交分解：

解法二：引導(dǎo)學(xué)生分析題目中哪些物理量已知，水平位移、在B點(diǎn)速度偏轉(zhuǎn)角（速度方向與水平方向夾角）已知，能夠把速度偏轉(zhuǎn)角與水平位移聯(lián)系在一起，B點(diǎn)速度反向延長線必過水平位移的中點(diǎn)（圖7）：

假設(shè)某滑雪運(yùn)動(dòng)員（運(yùn)動(dòng)員可以看作質(zhì)點(diǎn)）在進(jìn)行障礙賽訓(xùn)練（圖8），障礙網(wǎng)高度為6 m。他訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)自己滑到離障礙網(wǎng)前5 m某一高度為h處水平向右飛行時(shí)，無論自己的速度為多大，不是觸障礙網(wǎng)就是越過離障礙網(wǎng)15 m的右邊邊界，不計(jì)空氣阻力，求h的值？速度比較小就不能越過障礙網(wǎng)，速度比較大就越過右邊邊界。

圖8 變式3示意圖

解法二：運(yùn)動(dòng)員滑到離障礙網(wǎng)前5 m某一高度為h處水平向右飛行時(shí)，恰好觸障礙網(wǎng)，落到離障礙網(wǎng)15 m的右邊邊界上。設(shè)從h處到接觸障礙網(wǎng)的時(shí)間為t，從h處到落在右邊邊界的時(shí)間為 t，引導(dǎo)學(xué)生分析得出 t∶t=1∶4，運(yùn)動(dòng)員恰好觸障礙網(wǎng)和落地時(shí)，速度反向延長線交于水平位移中點(diǎn)（圖9）。設(shè)β是觸網(wǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角，β是落地時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角：

圖9 變式3解法二示意圖

點(diǎn)評(píng)：通過3道變式題，引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問題，變式1解法二由平拋運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻速度反向延長線必過水平位移的中點(diǎn)，讓學(xué)生猜想斜拋運(yùn)動(dòng)中速度v任意時(shí)刻的反向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點(diǎn)也是中點(diǎn)，并且讓學(xué)生證明。培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新、探究和推理論證的能力。變式2引導(dǎo)學(xué)生分析題目特點(diǎn)，用兩種方法解答。變式3引導(dǎo)學(xué)生如何分析平拋運(yùn)動(dòng)臨界問題。從時(shí)間規(guī)律入手，讓學(xué)生自己歸納拋體運(yùn)動(dòng)任意時(shí)刻v的反向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點(diǎn)也是中點(diǎn)及其應(yīng)用?；蜇Q直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)入手讓學(xué)生分析問題，培養(yǎng)學(xué)生建模等關(guān)鍵能力。讓學(xué)生認(rèn)知從傳統(tǒng)教學(xué)模式的“記憶、理解、應(yīng)用”上升到新課改的“分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”。

4 結(jié)束語

反思性與自主性是自主學(xué)習(xí)能力的要素，因此，在平常教學(xué)中，需要教師注意新教材學(xué)習(xí)情境和習(xí)題挖掘，設(shè)計(jì)一些真實(shí)性、研究性或開放性的問題引導(dǎo)學(xué)生從多視角、多維度思考問題，讓學(xué)生探究，提出自己的獨(dú)特見解，然后讓他們在實(shí)踐中對(duì)所提出的每一種假設(shè)進(jìn)行否定或肯定。培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和創(chuàng)新能力。