芻議物理習題的“情境化”教學

摘要:本文分類討論了物理習題教學中情境創設的類型及作用。

關鍵詞:問題情境;情境化;認知沖突

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)8(S)-0021-3

在習題教學中教師應努力創設合適的情境，引導學生主動參與學習，使習題課擺脫以往的枯燥單調、重復低效現象，讓教學更趨于生動、真實、有效。教師通過問題情境，促進學生思維能力的發展，以“情境化”培養學生的問題意識。

1 創設認知沖突情境

學生總是對習以為常的事物視而不見，但對與自己原來的認識偏差較大，甚至完全相反的事物感興趣，充滿好奇心。若教師能充分利用學生的好奇心，在教學中創設一種能夠引發學生思維碰撞的習題情境，使學生的認知結構產生激烈的思維沖突，然后再引導學生對認知沖突進行探究，增強學生進一步探究的主動性和積極性，提高教學的效率。某一次習題課上，筆者在板演一道計算題時，將往屆學生常犯的錯解寫在了黑板上，沒等寫完，下面已經議論紛紛。有的學生說就是這樣解的，有的說錯了，應該怎樣怎樣。筆者讓學生討論了一分鐘，然后請不同解法的學生都站起來說說他們的理解。學生通過爭辯、討論最終發現了錯在哪里。可見，教師通過制造認知沖突，能調動起學生的已有知識經驗，通過沖突再生成新的知識點，使課堂不斷呈現精彩。

2 創設物理實驗情境

物理是一門以實驗為基礎自然學科，但物理課堂上教師重理論、輕實驗，重分數、輕動手能力的陋習還是沒有太大的改變，尤其是習題課一講到底，完全和學科特點背道而馳。物理習題和實驗有效整合是改變這種現狀的好方法之一。學生動手摸實物、看現象，親身感受物理情景，完成與習題相關的小實驗，去感知物理知識，認識物理規律，在潛移默化中滲透科學思維方法。例如在“過山車”類習題的講解中，筆者請電焊工用細鋼筋焊了一套“過山車”模型，效果非常好，課間很多學生都跑過來動手玩一玩。小球從斜坡上不同位置釋放，產生幾種不同的結果，比上課空洞地講解，更具有是真實性和說服力。在處理外力作用在兩個疊放放一起的連接體問題，課堂上讓每位同學拿出兩本較厚的書，放在桌上，分別水平拉上面的書、下面的書、緩慢地拉、快速地拉，幾個臨界很容易就找到。同時，實驗也是破解學生對一些習題產生錯覺的最好辦法“以物明理”，實驗和思維同步。如下面的一道習題:

例題1 如圖1所示，用輕質細線把兩個質量未知的小球懸掛起來，今對小球a持續施加一個向左偏下30°的恒力，并對小球b持續施加一個向右偏上30°的同樣大的恒力，最后達到平衡，表示平衡狀態的圖可能是( )

這道題即使筆者用整體法給學生講授了是A答案，很多學生還是不理解，還是覺得C更有可能。這時筆者借助了如圖2所示實驗，使學生親眼見到了這種狀態，學生心服口服。習題教學中教師應當對鼓勵和培養學生利用實驗來解決問題的能力，這不僅有利于通過感性認識來理解習題的情景，而且可以進一步樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學價值觀。

3 創設開放探究情境

探究是發現物理規律的總要手段之一，科學探究活動通常包括以下幾個環節，提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等。創設開放式的探究情境，通過學生主體探究、主動思考、親身體驗獲得解決問題的思路，從而激發學生的內驅力，培養學生思維的預見性、嚴密性和創造性。

例題2 物理學規律的發現離不開科學探究，而科學探究可以分為理論探究和實驗探究。下面我們追尋科學家的研究足跡用兩種方法探究恒力做功和物體動能變化間的關系。

Ⅰ.理論探究:

根據牛頓運動定律和有關運動學公式，推導在恒定合外力的作用下，功與物體動能變化間的關系，請在答題紙上的對應位置寫出你的推導過程。

Ⅱ.實驗探究:

(1)某同學的實驗方案如圖乙所示，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為在實驗中還應該采取的兩項措施是:

a.________;b.________;

(2)如圖4所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計數點，相鄰計數點間的時間間隔為T。距離如圖4所示。則打C點時小車的速度為________;要驗證合外力的功與動能變化間的關系，除位移、速度外，還要測出的物理量有________。

解析 略。

4 創設日常生活情境

物理知識與實際生活密不可分，涉及了人類生活的整個空間。物理課程改革的理念之一就是要引導學生“從生活走向物理，從物理走向社會”。要將物理知識和生活體驗緊密地聯系起來，學以致用，用實踐去檢驗所學的知識，培養學生運用物理知識解決實際問題的思維和能力。教師在習題教學中，應將物理習題賦予生活實踐背景，讓學生在具有生活背景的物理問題中讀題、審題、解題，拉近學生習題的親近感，感覺物理就在身邊的每個地方，激發學習熱情，發展好奇心，培養他們的日常觀測能力。例如人教版3-3液體一節中就有很多關于液體性質與生活密切相關的現象和習題。如在表面張力作用下形成的水滴，浸潤和不浸潤現象，毛細現象等都是創設生活情境的最好材料。

例題3 消除噪聲污染是當前環境保護的一個重要課題，內燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都會發出噪聲，干涉型消聲器即可用來削弱高速氣流產生的噪音，其結構及氣流運行如圖5所示，該消聲器產生的波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達a處時分成兩束相干波，分別通過r1和r2路徑后在b點處相遇，即可達到削弱噪聲的目的。若Δr=r2-r1，則Δr等于( )

A.波長λ的整數倍

B.波長λ的奇數倍

C.半波λ2長的奇數倍

D.半波長λ2的偶數倍

解析 兩列波頻率相同、相位差恒定的機械波相遇時，產生干涉從而相消的條件是:兩列波的波程差必須是半波長λ2的奇數倍。對于消聲器來說，聲波到達a處時分成兩束相干波再在b處相遇，要達到削弱噪聲的目的，兩列波的波程程差必須是半波長λ2的奇數倍，因此選C。生活中的機動車的消聲器、抗眩太陽鏡鏡片、近視眼鏡鏡片的鍍膜等都是利用同樣的原理，課堂上可以通過學生自己聆聽教師錄制裝有消音器和不裝消音器的機動車發動機聲音對比，感受物理知識與生活的緊密關聯。

5 創設科技文化情境

物理知識是人類科學技術發展的基礎，物理課程應與現代科技發展相聯系，反映當代科學技術的重要成果和新的科學思想，關注物理學的技術應用發展動態，激發學生的求知欲和社會參與意識。通過圖片、視頻展示最近科技成果，如“神舟號”飛船、“嫦娥一號”、電磁炮、磁流體船等等。例如在講解電磁力時，觀看最近電磁炮研制成果，則可激發學生愛國主義和投身科研事業的熱情。

例題4 據報道，經過多年的研究，我國超高速電磁炮的研制已經到了最后階段，不久將問世。電磁炮的原理是利用電磁力推動彈頭達到每秒幾十千米的超高速狀態，常規武器望塵莫及。其原理如圖6所示。炮彈(可視為長方形導體)置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在軌道的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導軌另一端的出口高速射出。設兩導軌之間的距離d=0.10m，導軌長L=5.0m，炮彈質量m=0.30kg。導軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示。可認為，炮彈在軌道內運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為B=2.0T，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0×103m/s，忽略摩擦力與重力的影響，求通過導軌的電流I。

解析 略。

6 創設體育運動情境

體育運動是學生日常生活之一，學生大多熱愛運動，與體育運動相關的物理模型、物理習題很多，如賽跑、投擲鉛球、乒乓球、排球、跳高、跳水、蹬地摸高、蹦床等等。學生熟悉又有切身體會。學生通過觀看體育比賽錄像尤其是里面的慢鏡頭回放，能夠充分了解其中的各個過程，用自己熟悉的物理模型去解決問題。如蹬地摸高的習題，課堂上可以讓兩個學生來比一比，其他同學做裁判，課堂既豐富有趣，學生又在不知不覺中學到了知識。

下面這道習題是先通過一起觀看伊辛巴耶娃在北京奧運會的錄像片段(1分鐘)，里面的慢鏡頭可看清撐桿跳運動的整個過程，看完再從錄像中抽象出三個階段去用動力學模型去處理。

例題5 完整的撐桿跳高過程可以簡化成三個階段，如圖7所示。持桿助跑、撐桿起跳上升、越桿下落。在第二十九屆北京奧運會比賽中，俄羅斯女運動員伊辛巴耶娃以5.05m的成績打破世界紀錄。設伊辛巴耶娃從靜止開始以加速度a=1.25m/s2勻加速助跑，速度達到v=9.0m/s時撐桿起跳，到達最高點時過桿的速度不計，過桿后做自由落體運動，重心下降h2=4.05m時身體接觸軟墊，從接觸軟墊到速度減為零的時間t=0.90s。已知伊辛巴耶娃的質量m=65kg，重力加速度g取10m/s2，不計空氣的阻力。

求:(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距離;

(2)假設伊辛巴耶娃從接觸軟墊到速度減為零的過程中做勻減速運動，求軟墊對她的作用力大小。

解析 略。

小結 物理習題的情境還有很多，這里就不再一一列舉了。總之，教師在習題教學中為學生創設多種形式有聲有色的問題情境，不僅能夠活躍課堂、激發靈感，而且可以使解題變成充滿魅力和樂趣的探究性活動。

參考文獻:

[1]余小英.以實驗破解.中學物理.2006(3)

[2]傅雪平.新課程背景下物理習題情境創設的策略.2009(4)

(欄目編輯 黃懋恩)