高三物理復習中滲透問題探究式

朱 琦

(江蘇教育學院附屬高級中學,江蘇南京 210000)

新課程標準把“問題教學”提到了議事日程,把培養學生“提出問題的能力”、“質疑能力”、“分析、解決問題能力”作為課程標準寫進了高中《物理課程標準》,新形勢下高中新課程改革賦予了高中物理新的內容,也對物理教師提出了更高的要求.教師不僅是知識的傳遞者,更應該是問題意識的培養者.

心理學研究表明,意識到問題的存在是思維的起點,沒有問題的思維是膚淺的思維、被動的思維,問題意識在人的認識活動中占有重要的地位.所謂問題意識指學生在認識活動中意識到一些難以解決的、疑惑的實際問題或理論問題時產生的一種懷疑、困惑、焦慮、探究的心理狀態,這種心理狀態驅駛學生積極思維,不斷提出問題和解決問題.只有當學生深入思考后,需要問個“為什么”的時候,思維才算是真正地啟動.課堂教學過程應該是以不斷地提出問題并解決問題的方式來獲得知識的問題性的思維過程,而教師創設一定的問題情境是學生發現問題和提出問題的動因.問題探究式是根據教學內容及要求,由教師創設問題情境,揭示事物的內在矛盾,以發現問題、探究和解決問題來激發學生的求知欲、創造欲和主體意識,喚起學生的思維活動,激發學生巨大的內驅力,使學生進入探索者的角色,并真正地參與到學習活動之中,從而獲得認知和能力,培養學生創造能力的一種教學模式.

高考對學生能力要求之一是分析綜合能力.分析綜合能力是指學生能夠獨立地對所遇到的一系列問題懷著探究的心理狀態進行具體分析,弄清其中的物理狀態、物理過程和物理情境,找出其中起重要作用的因素及相關條件;能夠把一個復雜問題分解為較簡單的問題,找出它們之間的聯系;能夠理論聯系實際,運用物理知識綜合解決所遇到的問題.但高三的復習由于時間緊迫、成績的需要,常用的復習方法是教師提出問題、學生大量做題訓練,在訓練中提高應試的能力和技巧.教師在問題情境的設計上、在學生問題意識的進一步培養上關注度有所降低.高三階段的學生,隨著年齡的增長,情感、情緒的隱密性比較突出,不是很愿意、也不是很及時把自己發現的問題拿出來與大家分享;在高考重壓下,大部分學生埋頭于題海,心思更多地放在“熟能生巧”上,對問題的關心度和感悟力有所降低.

那么,在高三物理復習教學過程中,教師怎樣進一步培養學生的問題意識,進而提高學生的學習能力、應考能力,培養學生的科學精神和態度,是一個值得探討的問題.

1 創設問題情境,激活思維

“問題探究”教學,問題是主線,要培養學生發現問題、提出問題的能力,首先要給學生創設一個現實的問題情境,并且這一情境不僅有提出問題的必要性,而且還要聯系學生思維的“最近發展區”,根據學生現有的心理和智力水平,使學生能較容易地發現問題、提出問題.其次,教師還要留給學生發現問題、提出問題的時間和空間.通過這種課堂教學氛圍營造,讓學生成為“問”的主體,成為一個“信息源”,充分激發學生學習的積極性和主動性,誘導學生沿著“發現問題——提出問題——解決問題”的認識道路前進.

例如,由于微積分已經引入了高中數學課標,列入理科學生的高考考試范圍,故也應成為高考的物理試題中運用數學工具的熱點之一,因此高三復習應關注導數與積分,滲透微積分思想,但這又是學生感到難上加難的問題.

對于“微元思想運用”這個專題,首先出示一道題目,如圖1所示,兩根相距為 d足夠長的光滑平行金屬導軌位于水平的xOy平面內,導軌與 x軸平行,左端接有阻值為 R的電阻.在 x＞0的一側存在豎直向下的磁場,金屬棒質量為 m,電阻為 r,與金屬導軌垂直放置,且接觸良好.開始時,金屬棒位于 x=0處,現給金屬棒一大小為 v0、方向沿x軸正方向的初速度,金屬棒沿導軌滑動,金屬導軌電阻可忽略不計.問:若導軌間的磁場是勻強磁場,磁感應強度為B,導體棒最終在導軌上靜止時的坐標x1.

首先學生發現棒在磁場中所受到的安培力在逐漸減少,棒做加速度減少的減速運動,用動能定理或動力學手段都無法直接求解,立即產生如何求解類似變速運動的問題的疑問,由此激發了學生的求知欲,使學生迅速進入主動學習的角色.

圖1

2 積極思考,尋解問題,培養能力

建構主義認為,學生的學習過程是一個自我建構的過程,也是一種再創造的過程.教師在問題解決的過程中是以指導者、促進者的身份出現的.學生應成為分析問題、解決問題的主體,即“變教為誘,變學為思,以誘達思,促進發展”.

例如,在上述“微元思想運用”專題中,當創設問題情境后,接著設置如下問題:(1)雖然棒在整個過程中做變減速運動,如果取 Δt很小,Δt→0時,棒可看作什么運動?Δt時間內速度的變化與加速度有何關系?加速度與速度有何關系?以這些問題為增長點,激勵學生探究討論,激起思維的火花.學生自己便可以得出

3 回味問題,拓展延伸,促進飛躍

物理問題的回味過程是師生間積極的雙邊活動,是師生間再度的交匯和溝通,是使學生的認識由低級向高級發展的又一途徑.通過問題的延伸拓展,使學生從不同的角度運用不同的知識和方法處理問題,從而培養學生的思維品質,提高分析、探索問題的能力和創新能力.

例如前面案例中,當學生在教師的誘導下解決問題后,教學并沒有到此結束,而是進一步提出問題,拓展延伸,繼續提問:(1)若導軌間的磁場是非勻強磁場,磁感應強度B沿x軸正方向增加,且大小滿足B2=kx,導體棒最終在導軌上靜止時的坐標 x2是多少?(2)若把質量為m棒彎成如圖2所示邊長為 L的正方形閉合線圈從有理想邊界的水平勻強磁場上方h高處由靜止起下落,磁場區域的邊界水平,磁感應強度大小為B.線圈的電阻為R,線圈平面始終在豎直面內并與磁場方向垂直,ab邊始終保持水平.若線圈一半進入磁場時恰開始做勻速運動,重力加速度為g.線圈cd邊進入磁場到開始做勻速運動所經歷的時間t是多少?(3)若棒變成兩根,在間距為L的兩條足夠長的平行金屬導軌與水平面的夾角為θ,導軌光滑且電阻忽略不計.場強為 B的條形勻強磁場方向與導軌平面垂直,磁場區域的寬度為 d1,間距為d2.兩根質量均為 m、有效電阻均為R的導體棒a和b放在導軌上,并與導軌垂直.(設重力加速度為 g)如圖 3所示,若 a進入第2個磁場區域時,b恰好離開第1個磁場區域;此后a離開第2個磁場區域時,b又恰好進入第2個磁場區域.且a、b在任意一個磁場區域或無磁場區域的運動時間均相等.a穿出第k個磁場區域時的速率v是多少.

圖2

圖3

通過變式,拓展延伸,學生在解決問題的過程中,開闊了眼界,擴展了思維,激發了興趣,感悟到前面的實例雖然情景不同,但都是加速度變化的變速運動,在取Δt很小,Δt→0時,都可看作勻加速運動,都有由此學生自己可總結出微元法的解題思路是:①選取“微元”,將瞬時變化問題轉化為平均變化問題(避免直接求瞬時變化問題的困難);②利用數學“極限”知識,將平均變化問題轉化為瞬時變化問題(充分利用數學工具,既完成問題“轉化”且保證所求問題的性質不變,又能簡單地求得結果).

問題不僅是教學的開端,也是教學的主線,還是教學的歸宿,教學的最終目的不是用所授的知識消滅問題,而是在初步解決問題的基礎上引發新的問題,最終還能把學生引上創造之路.問題探究教學方式,學生在解決問題的過程中,往往不是一帆風順,需要經過醞釀—假設—驗證—再假設的多次反復過程中,學生堅強的意志品質和追求真理的科學精神得到錘煉,故問題探究解決的過程也是有效地塑造學生創造性的個性品質的過程.