實施物理題組教學 培養學生思維品質

章和燕

(諸暨市三都中學,浙江諸暨 311800)

實施物理題組教學 培養學生思維品質

章和燕

(諸暨市三都中學,浙江諸暨 311800)

物理教學中應重視培養學生良好的思維品質.題組教學法通過實施四步教學來提高學生的解題能力,激發學生學習興趣,培養學生的思維品質,不失為一種值得推行的習題教學模式.

思維品質;習題教學;題組教學法;四步教學

思維品質是思維能力的具體表現形式,是衡量一個人智能水平高低的重要指標和發展思維能力的突破口.它主要包括思維的廣闊性、思維的全面性、思維的深刻性、思維的靈活性、思維的批判性和思維的獨創性.物理教學的目的除了讓學生間接地接受前人的經驗,更重要的是培養學生在實際生活中運用知識分析問題和解決問題的能力.而習題教學是整個物理教學過程中的一個重要組成部分,它可以幫助學生深入理解和掌握物理學的基本概念和規律,促進學生把學到的理論知識跟生產實際、生活實際緊密結合,在一定范圍內能夠運用所學的基礎知識解決若干實際問題,使他們熟悉思考和處理物理問題的某些思想方法,從而培養學生的思維能力和獨立學習能力.因此教師要充分利用習題教學這一重要教學環節來訓練學生的思維品質,提高學生的思維能力.

1 當前習題教學的困惑和題組教學法的嘗試

在中學物理教學中,為了應對高考,師生對習題教學都很重視.但往往存在著重知識,輕情感;重解題,輕體驗;重數量,輕質量的現象.結果是教師教得累,學生做得累,效果并不佳,既不適應從知識立意向能力立意轉型的高考改革,也無法培養學生的思維品質.為此,我們一直在探索良好的習題教學模式,初次嘗試題組教學是源于巴彥淖爾市教研室數學特級教師陳河清老師的“題組教學”、“異步教學”、“四步教學”.

2 何謂題組教學法

所謂題組教學法,就是針對某一知識點的學習目標,設計出幾組訓練題,將有關物理的基礎知識、基本技能、基本方法與物理思想溶于其中.引導學生對題目進行分析、討論、研究和解答,教師則借題發揮、畫龍點睛,使學生在積極主動探索研究中,在解答題目的過程中鞏固所學的知識,發現規律性的東西,同時在題設條件的變化與拓展中,層層遞進拓展思維,培養分析綜合能力.下面談談本人在高三復習中實施題組教學的一些做法和體會.

3 題組教學法的實施

3.1 題組的設置原則

題組不是幾個題目的簡單堆砌,而是有機的整合,題組的設置要遵循以下幾個原則:

(1)題目的選擇要切合學生實際,既要給學生成就感,又要給學生挑戰性.

(2)題目的編排要有梯度.即每一組題目中,都有容易題、中等題和難題,以滿足不同學生的不同需求.

(3)物理環境呈現的方式不同,而物理過程的本質可相同.

(4)具體的物理過程不同,而處理問題的方法與手段可相同.

3.2 題組教學法的教學程序——“四步教學”

為了實施題組教學,就必須創設適應題組教學的課堂教學程序.題組教學法的課堂教學程序是:在“課題引入”以后,就進入“出示題組、探究展示、辨析正誤、點評小結”這4個步驟,并且對應每一組題使用一次4步程序.而在課時的安排上則要根據教學需要來定,可以是一節課解決一個題組或多個題組,也可以是幾節課解決一個題組.

3.3 題組教學法的操作案例

案例.“小球在圓形軌道內的運動問題”題組教學案例

基本模型如圖1所示.

圖1

出示題組1

題1.光滑圓軌道半徑為R,處在豎直平面內,如果要使小球不脫離軌道,則小球初速度應滿足什么條件?

出示題1后,給學生3～5分鐘的時間思考和解答.

探究展示

搜集學生各種解答進行展示,既要有正確的,又要有不正確的,既要有規范的,又要有不規范的.

辨析正誤

師生共同探討辨析各種解答.歸納起來主要錯誤有以下2種:

(1)認為小球恰能到軌道的最高點時速度為零;

點評小結

做題后由學生自己來談體會,作出點評.結果發現他們感受頗多,點評得非常好,最后由教師歸納總結如下:

(1)審題要仔細,考慮問題要全面,要深刻理解物理語言的含義;

(2)一個運動的發生并不只是遵守能量守恒就可以了,還得符合力與運動的關系;

(3)圓形軌道內的曲線運動一般可以綜合運用向心力知識與功能觀點來解決;

(4)是否脫離軌道的本質,在于軌道彈力是否為零.

題2.如果在豎直平面內加一豎直向下的勻強電場E,并且給小球帶上正電荷q,要使小球能在軌道內做完整的圓周運動,則小球初速度應滿足什么條件?

題3.如果在豎直平面內加一豎直向上的勻強電場E,并且給小球帶上正電荷q,要使小球能在軌道內做完整的圓周運動,則小球初速度應滿足什么條件?

這3個題是在題1的基礎上引進了復合場的概念,變換了小球運動的環境,但是物理過程的本質仍是相同的,旨在強化圓周運動需要向心力的特點和符合能量守恒的規律,培養思維的廣闊性、深刻性,并且在難度上有一定的梯度.題2較為容易,題3需要討論,題4需要尋找等效最高點,教師可根據學生的實際情況給出適當的引導.在課堂上,全體學生快者快做,慢者慢做,“八仙過海,各顯其能”,人人都有事干;在課堂上,學生沒有干與教學無關的事情的,一節課下來,人人都能進步.這是其他教學很難實現的一個良好局面.

圖2

題5.如圖2所示,組裝成S形的軌道平放在水平面上,Oa部分由薄壁細圓管彎成,半徑為R,ab部分半圓形軌道的半徑為r=1.6m,兩部分在a處圓滑連接.在水平面內有一足夠大的勻強電場E,場強大小E=2.0×105V/m,方向水平向左.一個質量m=0.01 kg、帶正電荷q=5×10-7C的小球(可視為質點),以10m/s的速度從管口O點進入軌道,發現帶電小球恰好能從b處飛出,試求Oa部分的半徑R.(不計一切摩擦,小球運動過程中電荷量不變,取g=10 m/s2.)

由于受思維定勢的影響,許多學生仍將情景定位在豎直平面而無法解答,反映出來的主要錯誤有以下3種情況:

(1)審題不清:軌道是水平放置還是豎直放置未看清,導致不能正確處理重力問題;

(2)認為小球到b處時速度恰好為零;

(3)認為小球到b處時速度恰好為gr.

題5雖然在具體過程上跟前幾題不同,但是處理問題的方法與手段是相同的.為了使學生能夠應對各種題境,提高審題、辨析能力和物理建模能力,最后筆者再安排了一個開放性設置情景的環節,由學生來暢想各種可能的情景,他們還真提出了不少的想法,例如:(1)可以再加磁場;(2)將軌道由光滑換成粗糙;(3)將軌道換成彎管;(4)將軌道換成輕繩;(5)將軌道換成輕桿;(6)將裝置放到月球表面等等一些有創意的想法,這有利于培養學生物理思維的廣闊性、靈活性、批判性和獨創性.

布置課后作業

題6.(2009年全國統一考試安徽卷第24題,20分)過山車是游樂場中常見的設施.圖3是一種過山車的簡易模型,它由水平軌道盒和在豎直平面內的3個圓形軌道組成,B、C、D分別是3個圓形軌道的最低點,B、C間距與C、D間距相等,半徑R1=2.0 m、R2=1.4 m.一個質量為m= 1.0 kg的小球(視為質點),從軌道的左側A點以v0=12 m/s的初速度沿軌道向右運動,A、B間距L1=6.0 m.小球與水平軌道間的動摩擦因數μ=0.2,圓形軌道是光滑的.假設水平軌道足夠長,圓形軌道間不相互重疊.重力加速度g=10m/s2,計算結果保留小數點后一位數字.試求:

(1)小球在經過第1個圓形軌道的最高點時,軌道對小球作用力的大小;

(2)如果小球恰能通過第2個圓形軌道,B、C間距L應是多少;

(3)在滿足(2)的條件下,如果要使小球不脫離軌道,在第3個圓形軌道的設計中,半徑R3應滿足的條件;小球最終停留點與起點A的距離.

圖3

課后作業的設置仍要有梯度,以滿足不同學生的不同需求,使每個學生都有所收獲,都能獲得學習成就感,而且要對學生的作業給出及時的、鼓勵性的指導和評價.

由于這塊內容是高中物理的重點和難點,所以這套題組教學在課時的安排上一般是2～3個課時,而類似的原創題我們可以去搜索歷年各省市的高考卷,如2009年高考浙江卷第24題(遙控賽車比賽問題)結合了圓周運動與平拋運動;2008年高考山東卷第24題(“2008”字樣的玩具軌道內小球的運動).通過不斷變換物理環境和物理過程,讓學生感受到:物理環境呈現的方式雖不同,而物理過程的本質是相同的;具體物理過程雖不同,而問題處理的方法與手段是相同的.實踐證明,通過這一套題組的教學后,學生對解決豎直平面內的圓運動這一類問題的能力就會大有提高.

4 題組教學法的教學功效

高中物理總復習中的題組教學法的成功嘗試,證明了它是一種值得借鑒的效果較好的復習方法.它改進了教材的組織形式和呈現形式,用有針對性、有層次的“問題”為核心,激發學生求知的迫切心理,使復習在生動、活潑中進行,改變了傳統的教師羅列梳理知識、學生教條地記憶,教師例題示范、學生套用模式的教學方法.

(1)實現了班級授課制下的“分層教學”,從而減小了學習成績的“兩級分化”

由于我們編擬的每一組題,都是圍繞教學目標,由易到難、由舊知到新知逐步過渡,還有為”學有余力”的學生專門設置的難題,以解決他們”吃不飽”的問題,可以滿足不同學生的不同需求,所以能使每個學生都有所學有所獲,從而實現了班級授課制下的“分層教學”,減小了學習成績的“兩極分化”.

(2)切實體現了“教師為主導,學生為主體”的教學原則,極大地提高了課堂教學效益,提高了學生的解題能力,培養了學生的物理思維品質.

在實施過程中教師和學生都各司其職:教師要命題,要指導學生解題,要組織學生展示解題的結果和進行討論、辨析,還要對物理知識和物理思想方法進行總結.這樣,課堂的進程完全掌控在教師的手中,真正地體現了教師是學習的組織者、引導者和合作者;而學生要親自參與解題、展示,參與辨析正誤.他們中的每一個人都有充分的發言機會,以表達各種不同的想法和意見.特別是在解決問題的過程中,無論教師提示、指導到什么程度,但最后問題的解決,還是要由學生親自去完成,教師絕不包辦代替.這樣,學生真正地成了學習的主人,真正地有了自己的物理思維能力.

5 題組教學法的實施心得

實施題組教學一年多以來,感覺到比較辛苦又費時的事就是編擬題組.這項前期準備工作既需要每個教師善于搜尋和積累題組素材,又需要同學科組教師的分工合作.我們的做法是:在開始一個單元的復習之前,先由同學科組教師共同商定本單元要開展哪幾個題組的教學,然后再分工到各個教師去準備,每個教師對分到的內容都要精心選題、精心組題.雖然辛苦了點,但是學生的積極性很高;剛開始實施時雖然比較吃力,但是熟練以后會得心應手,總體感覺是題組教學既愉快又高效,值得我們進一步為之努力和改進.

2010-06-08)