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【摘要】新课程标准提倡自主、探究、合作等多元的学习方式,但无论哪种学习方式,“问题”始终是学习活动的主线,贯穿于整个教学过程中。在课堂教学中,通过创设新颖的问题情境,能够有效地引起学生的注意,引发学生的认知心理失衡,激发学生的学习动机,启迪学生的思维,从而达到培养学生创新能力的目的。本文从问题情境的概念入手,就高中物理教学中如何创设问题情境,进行了探讨。
【关键词】物理教学,问题情境,思维活动
The problem scenario establish in the senior high school physics teaching
Ding Yuan
【Abstract】New curriculum standards promote independence, exploration, cooperation and other diverse learning styles. However, no matter what kind of learning, 'question' is always the main line of learning activities throughout the whole teaching process. In classroom teaching, the creation of novel question situations is effective to attract students' attentions, help students recognize their psychology imbalances, stimulate students' motivation to learn, inspire students' thinking, and finally to achieve the purpose of cultivating students' creative ability. The paper is started with the concept of question situation, and then discusses how to creat the question situations in the high school physics teaching.
【Key words】Physics teaching,Question situation,Thinking activities
学生的学习活动是一种思维活动,思维贯穿于学习活动的始终。离开了思维活动,任何能力都难以形成和发展。心理学研究表明,在思维主体——人的内部条件中,“问题情境”占有极其重要的地位,可以说,思维总是在一定的问题情境中产生的,思维过程就是不断发现问题和解决问题的过程。发现问题既是思维的起点,更是思维的动力。因此在课堂教学中努力创设恰当的问题情境,通过问题启发学生积极的思维活动,以问题为主线来组织和调控课堂教学,就能充分调动学生学习的主体性,促进学生学习能力的形成和发展。
1.问题情境的内涵
一切可以引发学生探究活动的情境,都可以说是问题情境。
认知心理学家把知识分为陈述性知识和程序性知识两大范畴。对物理学来说,所谓陈述性知识指的是物理学的现象、概念、规律及科学方法等,程序性知识指的是为学习物理知识而进行的观察、实验、想象、分析、推理、综合等思维及思维程序、方法等。前者是学习的内容,后者既是学习的方法,又是学习的内容。按认知心理学的观点,程序性知识比陈述性知识更具有概括性和恒定性,具有更广泛的适用性,因此更有价值。创设问题情境、开展问题研究的过程,就是进行程序性知识学习的过程。
物理学习中的问题情境,可能是教学过程中随机或偶然产生的,但更多地必须依靠教师的创设和引导。因此,从这个意义上来说,教师的问题意识和创设情境的能力,是营造问题情境的首要环节。而学生从问题情境的进入到产生自发探究问题,以及进一步的探究活动,又必须依靠学生这个主体的积极参与和师生的双边活动。
2.问题情境的构成要素
一个物理问题的情境应该包括下列要素:背景材料,生活经验(或旧知识),兴趣和热情,冲突和生疑。
背景材料包括阅读材料,教师的语言描述和介绍,自然或实验现象的观察,教师提供的习题或讨论题,等等。背景材料是学生进入情境的门槛,关系到学生是否能够了解事情的原委、看清现象的全貌。因此,背景材料又可认为是从情境到问题的奠基石和产生问题的发源地。
生活经验(或旧知识)包括学生原有的生活经验、主观想象(错误概念)、局限性知识,等等。它是与背景材料所产生的情境不相适应或产生矛盾之处,是产生问题的导火线。
兴趣和热情包括学生对背景材料的关注度、兴趣度,以及由此而产生的好奇心、参与意识和动手实验、积极思维、讨论交流、相互合作。显然,它是引发学生产生知识(经验)冲突,由问题情境转化为情境问题的催化剂。同时,也是学生学习、思维、探究、创新的激励剂。
冲突和生疑是指学生通过对背景材料的研究,发现现有情况与头脑中的原有经验或原有知识之间的差异、矛盾,并通过多次研究,由对某一旧知识(经验)的生疑逐步发展为质疑,发生思维、知识质的突破和飞跃,为自己大胆地提出探究的核心问题做好准备。
根据上述讨论,问题情境四要素的相互作用关系可表示为:
3.问题情境的创设
3.1创设的指导思想。
新课程标准的重要目标就是让学生体验科学过程与方法,培养学生科学探究能力。而在科学探究基本过程的六个要素中,“提出科学问题”是第一要素。普通高中“研究性学习”实施指南指出:研究性学习的实施一般可分三个阶段,第一阶段即为“进入问题情境”阶段。
问题情境的创设是教师课前精心设计的,目的是为了启发学生思维,激发学生的兴趣,为学生独立探索知识提供引导,使学生在创设的教学情境中,激活知识储存,使问题与激情互动。
3.2创设问题情境的原则。
问题情境是思维的本源,创设什么样的问题情境才能激发学生的学习动机、启迪学生的思维呢?根据学生的认知心理特点,问题情境的创设应遵循以下原则:
3.2.1诱发性原则。学习是学生主动地获取知识的一种积极的反应,而不是被动行为。有效的学习应该是在学生认知需要的情境中进行的。在创设问题情境时,一定要引起学生认知结构上的不平衡,造成心理上的悬念,从而唤起学生的求知欲望,激发学生的学习兴趣,把学生带入一种与问题有关的情境中去,促使他们产生积极的思考。实践表明,那些和学生已有知识、经验有一定的联系,学生知道一些,但是凭已有的知识又不能完全解决的问题,或者说在新旧知识的结合点上产生的问题,最能激发学生的认知冲突,最能驱使学生有目的地积极思考、探索。所以教师在创设问题情境时必须对学生已有的知识经验有深刻的了解,对教材内容要进行全面、科学的分析,从而找到新旧知识的结合点,创设出最能引起学生认知冲突的问题情境。
3.2.2适度性原则。教师在创设问题情境时,首先必须根据特定的教学内容及教学目标,将学生已有的知识、经验与将要学习的知识联系起来,并在此基础上设置问题。其次,教师必须了解自己的学生对已有知识的掌握程度。问题不能过于简单,也不能过于复杂。问题过于简单,学生不需要思考就能得到答案,久而久之,容易使学生形成一种不爱深入思考问题和不善于从复杂的联系中思考问题的习惯;而问题过于深奥,超出了学生知识能力水平,学生无法解决问题,就容易挫伤他们的学习积极性,对发展学生的思维能力也是不利的。只有那些难易适度,使学生觉得自己能解决却又一时解决不了的问题,才是构成问题情境的最佳素材。
3.2.3层次性原则。心理学研究表明:人认识事物的过程是一个从易到难、从简单到复杂的循序渐进的过程。学生的学习活动过程就是一个认识事物的过程,也必然遵循这个规律。在教学过程中,对于那些具有一定深度和难度的内容,在创设问题情境时,要求教师根据学生的认知特点,设计出科学的、有层次的问题组;要考虑好问题之间的衔接和过渡,用组合、铺垫或设台阶等方法来提高问题情境的整体效应;要及时引导学生把问题讨论的结果进行有机整合,形成系统的知识结构。通过一个问题组来引导学生进行深入思考,从而理解有关知识,形成系统的认知结构。在创设问题情境时,切忌将问题设计得非常具体、琐碎,把系统知识分解得支离破碎,这不利于培养学生思维的深刻性和独立性,也不利于学生形成相对完整的认识思路和掌握知识的整体结构。
3.2.4共振性原则。在教学过程中,教师通过创设问题情境能够引导学生积极思考。但如果教师只是提出问题,把学生的思路朝教师设置的既定答案上引导,就会将学生的思维限制在教师的思维框架之中,学生仍处于被动学习的状态,不利于学生发散性思维和创造性思维能力的培养。教师在创设问题情境时,应积极引导和鼓励学生自己去发现问题、提出问题,充分发挥学生学习的主体性。学生提的问题越多,说明学生的思维越活跃,学习的积极性也越高。教师也可据此及时了解学生思维动态,在和学生的相互讨论和交流中,二者的思维会发生碰撞,相互启发,相互引导,最终达到和谐共振。这是教学艺术的最高境界,也应是教师追求和应该达到的目标。
3.3创设问题情境的一般方法。
创设“问题情境”就是在教学内容和学生求知心理之间搭建一座桥梁,把学生引入一种与问题有关的情境的过程。物理的问题情境有多种多样,但其实质都是引导学生提出核心问题,诱发学生探究的动机。根据物理学科的特点,问题情境的创设主要有下面几种类型。
3.3.1通过实验演示创设问题情境。
利用趣味性、直观性强的演示实验激发学生的学习兴趣与探究欲望,创设乐学情境,让学生积极主动地去分析现象背后的本质。在利用演示实验创设问题情境时,教师要善于制造认知冲突,让学生在观察与思考中发现问题、提出问题。
例如,在进行“自由落体运动”的教学时,教师首先演示:让两个大小一样的纸片和金属片从同一高度由静止释放,请学生观察哪个先落到桌面上。观察的结果是金属片先落到桌面上。为什么金属片先落到桌面上?直觉告诉学生:因为金属片比纸片重。接着教师将纸片揉成很小的纸团后重复演示一次,结果这次是纸团先落到桌面上。剧烈的思维冲突开始了:到底是重的物体下落快还是轻的物体下落快?这个问题情境促使学生提出一系列问题:物体下落的快慢与物体的质量有关吗?如果没有空气阻力结果会怎样?这时教师再拿出抽成真空的钱羽管让一个学生上台亲自做实验,其他学生一定会瞪大了眼睛仔细观察。
3.3.2利用学生的已有经验或原有认知创设问题情境。
在物理教学过程中,针对一个实际问题引导学生根据自己的经验或原有认知进行判断、推理得到结论,再通过物理实验得到结论,两者相比较出现“相异或相反”,促使学生对原有观念产生不满,在认知冲突中萌发科学问题,激发学生的兴趣和探究的热情。
例如,在学习“闭合电路欧姆定律”前,用如图1所示的电路做实验,E1为新电池,E2为用久的旧电池,L为2.5V的小灯泡,先将开关S合到1,灯L很亮,然后再将开关S合到2,这时学生很容易根据初中已有的知识认为小灯泡被烧坏,但实验结果是小灯泡非但没有烧坏,反而其亮度比接1时还要暗,从而学生在惊奇中提出“为什么电压大了,灯泡反而暗了”等问题,激发对形成这种矛盾原因的探究热情,最后经过讨论、分析总结出闭合电路欧姆定律。
3.3.3利用学生的典型错误创设问题情境。
在学生的作业、试卷和课堂回答、讨论中,会出现各种各样的错误认识,以这些错误创设问题情境,具有针对性强、易引起学生高度重视的特点。然后通过学生自评、互评或教师点评等方法,使学生进一步理解和深化所学知识。有时为了教学需要,甚至教师也可以故意设计一些错误认识供学生评述。学生的学习过程在问题情境中进行,可以充分发挥学生的学习主体作用,有利于培养学生自主学习能力和探究能力。
例如,关于机车启动问题的两种不同方式及两种运动的特点,许多学生混淆不清,在解题时乱套公式而出现错误,为此,可设计如下问题:
某汽车从静止开始以恒定功率启动,经过40s前进了400m后速度达到最大,以后做匀速运动,汽车所受的阻力始终为车重的0.05倍。求汽车的最大速度。
解法一:由x=12at2、vm=at可得vm=20m/s;
解法二:由F=ma、F=μmg、vm=at可得vm=20m/s;
解法三:由Pvx-Fx=12mvm2、Pvmt-Ft=mvm可得vm=20m/s;
解法四:汽车以恒定功率P行驶时,F牵是变力,当汽车的速度达到vm时,a=0,牵引力等于阻力,则P=F牵vm,F牵=F=μmg,由动能定理可得:Pt-Fx=12mvm2可知vm=20m/s.
通过对比以上四种解法,学生很惊讶,迫切地想知道哪个对哪个错,激发了探索动机,促进了学生的质疑和自省。
3.3.4利用知识的联系创设问题情境。
物理学的理论体系主要由物理概念、物理规律等组成。物理概念反映了物理现象和过程的本质属性,而物理规律描述了物理现象和过程在一定条件下必然发生的本质联系,这些知识的联系也往往是物理教学时创设发现问题情境的素材。教学中可以利用物理知识的联系来引导学生对相关知识进行分析推理,以发现问题并提出问题。
例如,学生习惯于将熟悉的方法迁移到新的情境中解决问题,当问题形同而质不同,且方法又迁移不当,就会导至错误。相关速度的合成与分解是常犯的的错误,也是高中物理教学的难点。可设计如下问题进行教学:
如图2所示,在光滑水平面上放一个物体,人通过细绳跨过高处的定滑轮拉物体,使物体在水平面上运动,人以大小不变的速度v运动,当绳子与水平方向成θ角时,求物体的瞬时速度?
(1)学生自解,暴露错误。学生首次处理这样的问题时,几乎都是用如图3所示的分解方法,得出v1=vcosθ。让学生分别谈自己的想法,发现导致相同的错误有两个不同的原因:①把“力的分解”的方法迁移过来;②认为题目所给的速度v就是合速度,并想当然地将其正交分解。
(2)教师提出问题。按照学生的分解思想,当物体越靠近墙壁时,θ越大,则速度将越来越小。而物体受到绳子的拉力有一个水平分量F1,根据牛顿第二定律,物体具有水平向左的加速度,则物体的速度应越来越大。两种结果截然相反,谁对谁错呢?学生之间开始交流讨论:“牛顿第二定律”没有错,哪么肯定是分解错误,错在哪里?产生了强烈的探究欲望。
总之,创设问题情境已成为新教学模式的一个显著特征,问题情境是影响学生学习的重要因素,创设问题情境是培养学生学习能力的一项有效的教学策略。在教学中,教师应该深入地分析教材,结合学生的认知心理特点,来创设恰当的问题情境,以激发学生的学习欲望,激活学生的思维活动,从而培养和提高学生的学习能力。
参考文献
[1]阎金铎主编.《物理教学论》,广西教育出版社,1996年版.
[2]《普通高中“研究性学习”实施指南》(试行),教基[2001]6号附件.
[3]薛彩菊.《问题教学法在物理教学中的实验研究》,《中学物理教学参考》,2002年第7期.
[4]汤君富.《创设课堂教学情境的策略》,《中学物理教学参考》,2008年第4期.
【关键词】物理教学,问题情境,思维活动
The problem scenario establish in the senior high school physics teaching
Ding Yuan
【Abstract】New curriculum standards promote independence, exploration, cooperation and other diverse learning styles. However, no matter what kind of learning, 'question' is always the main line of learning activities throughout the whole teaching process. In classroom teaching, the creation of novel question situations is effective to attract students' attentions, help students recognize their psychology imbalances, stimulate students' motivation to learn, inspire students' thinking, and finally to achieve the purpose of cultivating students' creative ability. The paper is started with the concept of question situation, and then discusses how to creat the question situations in the high school physics teaching.
【Key words】Physics teaching,Question situation,Thinking activities
学生的学习活动是一种思维活动,思维贯穿于学习活动的始终。离开了思维活动,任何能力都难以形成和发展。心理学研究表明,在思维主体——人的内部条件中,“问题情境”占有极其重要的地位,可以说,思维总是在一定的问题情境中产生的,思维过程就是不断发现问题和解决问题的过程。发现问题既是思维的起点,更是思维的动力。因此在课堂教学中努力创设恰当的问题情境,通过问题启发学生积极的思维活动,以问题为主线来组织和调控课堂教学,就能充分调动学生学习的主体性,促进学生学习能力的形成和发展。
1.问题情境的内涵
一切可以引发学生探究活动的情境,都可以说是问题情境。
认知心理学家把知识分为陈述性知识和程序性知识两大范畴。对物理学来说,所谓陈述性知识指的是物理学的现象、概念、规律及科学方法等,程序性知识指的是为学习物理知识而进行的观察、实验、想象、分析、推理、综合等思维及思维程序、方法等。前者是学习的内容,后者既是学习的方法,又是学习的内容。按认知心理学的观点,程序性知识比陈述性知识更具有概括性和恒定性,具有更广泛的适用性,因此更有价值。创设问题情境、开展问题研究的过程,就是进行程序性知识学习的过程。
物理学习中的问题情境,可能是教学过程中随机或偶然产生的,但更多地必须依靠教师的创设和引导。因此,从这个意义上来说,教师的问题意识和创设情境的能力,是营造问题情境的首要环节。而学生从问题情境的进入到产生自发探究问题,以及进一步的探究活动,又必须依靠学生这个主体的积极参与和师生的双边活动。
2.问题情境的构成要素
一个物理问题的情境应该包括下列要素:背景材料,生活经验(或旧知识),兴趣和热情,冲突和生疑。
背景材料包括阅读材料,教师的语言描述和介绍,自然或实验现象的观察,教师提供的习题或讨论题,等等。背景材料是学生进入情境的门槛,关系到学生是否能够了解事情的原委、看清现象的全貌。因此,背景材料又可认为是从情境到问题的奠基石和产生问题的发源地。
生活经验(或旧知识)包括学生原有的生活经验、主观想象(错误概念)、局限性知识,等等。它是与背景材料所产生的情境不相适应或产生矛盾之处,是产生问题的导火线。
兴趣和热情包括学生对背景材料的关注度、兴趣度,以及由此而产生的好奇心、参与意识和动手实验、积极思维、讨论交流、相互合作。显然,它是引发学生产生知识(经验)冲突,由问题情境转化为情境问题的催化剂。同时,也是学生学习、思维、探究、创新的激励剂。
冲突和生疑是指学生通过对背景材料的研究,发现现有情况与头脑中的原有经验或原有知识之间的差异、矛盾,并通过多次研究,由对某一旧知识(经验)的生疑逐步发展为质疑,发生思维、知识质的突破和飞跃,为自己大胆地提出探究的核心问题做好准备。
根据上述讨论,问题情境四要素的相互作用关系可表示为:
3.问题情境的创设
3.1创设的指导思想。
新课程标准的重要目标就是让学生体验科学过程与方法,培养学生科学探究能力。而在科学探究基本过程的六个要素中,“提出科学问题”是第一要素。普通高中“研究性学习”实施指南指出:研究性学习的实施一般可分三个阶段,第一阶段即为“进入问题情境”阶段。
问题情境的创设是教师课前精心设计的,目的是为了启发学生思维,激发学生的兴趣,为学生独立探索知识提供引导,使学生在创设的教学情境中,激活知识储存,使问题与激情互动。
3.2创设问题情境的原则。
问题情境是思维的本源,创设什么样的问题情境才能激发学生的学习动机、启迪学生的思维呢?根据学生的认知心理特点,问题情境的创设应遵循以下原则:
3.2.1诱发性原则。学习是学生主动地获取知识的一种积极的反应,而不是被动行为。有效的学习应该是在学生认知需要的情境中进行的。在创设问题情境时,一定要引起学生认知结构上的不平衡,造成心理上的悬念,从而唤起学生的求知欲望,激发学生的学习兴趣,把学生带入一种与问题有关的情境中去,促使他们产生积极的思考。实践表明,那些和学生已有知识、经验有一定的联系,学生知道一些,但是凭已有的知识又不能完全解决的问题,或者说在新旧知识的结合点上产生的问题,最能激发学生的认知冲突,最能驱使学生有目的地积极思考、探索。所以教师在创设问题情境时必须对学生已有的知识经验有深刻的了解,对教材内容要进行全面、科学的分析,从而找到新旧知识的结合点,创设出最能引起学生认知冲突的问题情境。
3.2.2适度性原则。教师在创设问题情境时,首先必须根据特定的教学内容及教学目标,将学生已有的知识、经验与将要学习的知识联系起来,并在此基础上设置问题。其次,教师必须了解自己的学生对已有知识的掌握程度。问题不能过于简单,也不能过于复杂。问题过于简单,学生不需要思考就能得到答案,久而久之,容易使学生形成一种不爱深入思考问题和不善于从复杂的联系中思考问题的习惯;而问题过于深奥,超出了学生知识能力水平,学生无法解决问题,就容易挫伤他们的学习积极性,对发展学生的思维能力也是不利的。只有那些难易适度,使学生觉得自己能解决却又一时解决不了的问题,才是构成问题情境的最佳素材。
3.2.3层次性原则。心理学研究表明:人认识事物的过程是一个从易到难、从简单到复杂的循序渐进的过程。学生的学习活动过程就是一个认识事物的过程,也必然遵循这个规律。在教学过程中,对于那些具有一定深度和难度的内容,在创设问题情境时,要求教师根据学生的认知特点,设计出科学的、有层次的问题组;要考虑好问题之间的衔接和过渡,用组合、铺垫或设台阶等方法来提高问题情境的整体效应;要及时引导学生把问题讨论的结果进行有机整合,形成系统的知识结构。通过一个问题组来引导学生进行深入思考,从而理解有关知识,形成系统的认知结构。在创设问题情境时,切忌将问题设计得非常具体、琐碎,把系统知识分解得支离破碎,这不利于培养学生思维的深刻性和独立性,也不利于学生形成相对完整的认识思路和掌握知识的整体结构。
3.2.4共振性原则。在教学过程中,教师通过创设问题情境能够引导学生积极思考。但如果教师只是提出问题,把学生的思路朝教师设置的既定答案上引导,就会将学生的思维限制在教师的思维框架之中,学生仍处于被动学习的状态,不利于学生发散性思维和创造性思维能力的培养。教师在创设问题情境时,应积极引导和鼓励学生自己去发现问题、提出问题,充分发挥学生学习的主体性。学生提的问题越多,说明学生的思维越活跃,学习的积极性也越高。教师也可据此及时了解学生思维动态,在和学生的相互讨论和交流中,二者的思维会发生碰撞,相互启发,相互引导,最终达到和谐共振。这是教学艺术的最高境界,也应是教师追求和应该达到的目标。
3.3创设问题情境的一般方法。
创设“问题情境”就是在教学内容和学生求知心理之间搭建一座桥梁,把学生引入一种与问题有关的情境的过程。物理的问题情境有多种多样,但其实质都是引导学生提出核心问题,诱发学生探究的动机。根据物理学科的特点,问题情境的创设主要有下面几种类型。
3.3.1通过实验演示创设问题情境。
利用趣味性、直观性强的演示实验激发学生的学习兴趣与探究欲望,创设乐学情境,让学生积极主动地去分析现象背后的本质。在利用演示实验创设问题情境时,教师要善于制造认知冲突,让学生在观察与思考中发现问题、提出问题。
例如,在进行“自由落体运动”的教学时,教师首先演示:让两个大小一样的纸片和金属片从同一高度由静止释放,请学生观察哪个先落到桌面上。观察的结果是金属片先落到桌面上。为什么金属片先落到桌面上?直觉告诉学生:因为金属片比纸片重。接着教师将纸片揉成很小的纸团后重复演示一次,结果这次是纸团先落到桌面上。剧烈的思维冲突开始了:到底是重的物体下落快还是轻的物体下落快?这个问题情境促使学生提出一系列问题:物体下落的快慢与物体的质量有关吗?如果没有空气阻力结果会怎样?这时教师再拿出抽成真空的钱羽管让一个学生上台亲自做实验,其他学生一定会瞪大了眼睛仔细观察。
3.3.2利用学生的已有经验或原有认知创设问题情境。
在物理教学过程中,针对一个实际问题引导学生根据自己的经验或原有认知进行判断、推理得到结论,再通过物理实验得到结论,两者相比较出现“相异或相反”,促使学生对原有观念产生不满,在认知冲突中萌发科学问题,激发学生的兴趣和探究的热情。
例如,在学习“闭合电路欧姆定律”前,用如图1所示的电路做实验,E1为新电池,E2为用久的旧电池,L为2.5V的小灯泡,先将开关S合到1,灯L很亮,然后再将开关S合到2,这时学生很容易根据初中已有的知识认为小灯泡被烧坏,但实验结果是小灯泡非但没有烧坏,反而其亮度比接1时还要暗,从而学生在惊奇中提出“为什么电压大了,灯泡反而暗了”等问题,激发对形成这种矛盾原因的探究热情,最后经过讨论、分析总结出闭合电路欧姆定律。
3.3.3利用学生的典型错误创设问题情境。
在学生的作业、试卷和课堂回答、讨论中,会出现各种各样的错误认识,以这些错误创设问题情境,具有针对性强、易引起学生高度重视的特点。然后通过学生自评、互评或教师点评等方法,使学生进一步理解和深化所学知识。有时为了教学需要,甚至教师也可以故意设计一些错误认识供学生评述。学生的学习过程在问题情境中进行,可以充分发挥学生的学习主体作用,有利于培养学生自主学习能力和探究能力。
例如,关于机车启动问题的两种不同方式及两种运动的特点,许多学生混淆不清,在解题时乱套公式而出现错误,为此,可设计如下问题:
某汽车从静止开始以恒定功率启动,经过40s前进了400m后速度达到最大,以后做匀速运动,汽车所受的阻力始终为车重的0.05倍。求汽车的最大速度。
解法一:由x=12at2、vm=at可得vm=20m/s;
解法二:由F=ma、F=μmg、vm=at可得vm=20m/s;
解法三:由Pvx-Fx=12mvm2、Pvmt-Ft=mvm可得vm=20m/s;
解法四:汽车以恒定功率P行驶时,F牵是变力,当汽车的速度达到vm时,a=0,牵引力等于阻力,则P=F牵vm,F牵=F=μmg,由动能定理可得:Pt-Fx=12mvm2可知vm=20m/s.
通过对比以上四种解法,学生很惊讶,迫切地想知道哪个对哪个错,激发了探索动机,促进了学生的质疑和自省。
3.3.4利用知识的联系创设问题情境。
物理学的理论体系主要由物理概念、物理规律等组成。物理概念反映了物理现象和过程的本质属性,而物理规律描述了物理现象和过程在一定条件下必然发生的本质联系,这些知识的联系也往往是物理教学时创设发现问题情境的素材。教学中可以利用物理知识的联系来引导学生对相关知识进行分析推理,以发现问题并提出问题。
例如,学生习惯于将熟悉的方法迁移到新的情境中解决问题,当问题形同而质不同,且方法又迁移不当,就会导至错误。相关速度的合成与分解是常犯的的错误,也是高中物理教学的难点。可设计如下问题进行教学:
如图2所示,在光滑水平面上放一个物体,人通过细绳跨过高处的定滑轮拉物体,使物体在水平面上运动,人以大小不变的速度v运动,当绳子与水平方向成θ角时,求物体的瞬时速度?
(1)学生自解,暴露错误。学生首次处理这样的问题时,几乎都是用如图3所示的分解方法,得出v1=vcosθ。让学生分别谈自己的想法,发现导致相同的错误有两个不同的原因:①把“力的分解”的方法迁移过来;②认为题目所给的速度v就是合速度,并想当然地将其正交分解。
(2)教师提出问题。按照学生的分解思想,当物体越靠近墙壁时,θ越大,则速度将越来越小。而物体受到绳子的拉力有一个水平分量F1,根据牛顿第二定律,物体具有水平向左的加速度,则物体的速度应越来越大。两种结果截然相反,谁对谁错呢?学生之间开始交流讨论:“牛顿第二定律”没有错,哪么肯定是分解错误,错在哪里?产生了强烈的探究欲望。
总之,创设问题情境已成为新教学模式的一个显著特征,问题情境是影响学生学习的重要因素,创设问题情境是培养学生学习能力的一项有效的教学策略。在教学中,教师应该深入地分析教材,结合学生的认知心理特点,来创设恰当的问题情境,以激发学生的学习欲望,激活学生的思维活动,从而培养和提高学生的学习能力。
参考文献
[1]阎金铎主编.《物理教学论》,广西教育出版社,1996年版.
[2]《普通高中“研究性学习”实施指南》(试行),教基[2001]6号附件.
[3]薛彩菊.《问题教学法在物理教学中的实验研究》,《中学物理教学参考》,2002年第7期.
[4]汤君富.《创设课堂教学情境的策略》,《中学物理教学参考》,2008年第4期.