關于物理習題的二次開發

習題教學是課堂教學的重要組成部分，通過習題的講解和演練，可以培養學生的理解、分析、推理等能力，從而熟練掌握知識。因此，如何設計用于課堂教學的習題直接關系到課堂的教學效果。高中物理新課程標準提倡教學方式應多樣化，在教學內容的選擇上提出要“優化練習和習題的選擇”，注重習題的設計和使用，激發學生學習物理的興趣，提高學生的物理綜合素質，增強他們對學習物理的自信心，進而提高學生的成績，促進學生終身學習能力的發展。因此，為了能讓學生更好地掌握所學知識，也為了打造更高效的課堂，教師必須重視對課堂習題的選擇和設計。

一、習題教學中常見的問題

教學過程中經常會有這種現象:一道題課堂上講了四五遍了，可很多學生還是不會做，真正能夠條理清楚地解答的學生不是很多。這種現象不能不引起我們的思考:如何提高習題教學的效果和效益，增強習題教學的有效性?

我認為，之所以會出現以上現象，從課堂教學的角度來講，主要有以下原因。

1.教師教學方式設計不夠合理。

教師在課堂教學中往往采取“滿堂灌”的方法，學生缺乏必要的思考和參與;課下則采用“題海戰術”，使學生的學習變成了一種體力勞動。教師搞題海戰術的初衷本是為提高學習效率而采取的一種反復訓練的強化措施，本著“熟能生巧”的基本思想，試圖使學生通過“記題型”的方式來達到提高解決實際問題的能力。但是，如果學生沒有真正理解，即使做再多的題，他們也無法真正能“熟”，更達不到“巧”的水平，而且學生終日陷于題海之中，無暇去鉆研、理解所學物理概念和規律，對所學知識來不及消化和吸收，而且過量的演算習題對物理概念和規律的理解還將會產生負遷移，使頭腦遲鈍、手不隨心、思維障礙、記憶失準、概念混淆、情緒低劣，最終嚴重挫傷學生的學習積極性。

2.教學所用例題設計不合理。

習題教學對于習題的選擇至關重要，教師在選擇例題過程中，常常存在下列一些問題。

(1)教學例題信息量少，往往一個題目就只解決一兩個問題。

(2)教學例題缺乏與其他知識點的聯系，致使學生知識凌亂，難以在腦中建立知識網絡。

(3)教學例題缺乏創新性，難以培養學生的創新思維。

(4)教學例題針對性不強，有些例題并沒有典型性，對學生掌握規律意義不大。

(5)教學例題不符合所教學生的實際水平，學生感覺難以掌握。

課堂教學的時間是有限的，要在這有限的時間內讓學生掌握盡量多的知識，教師在選擇習題過程中就不能隨意，應該根據學生的特點和教學目標的要求恰當地選取習題，必要的時候，還必須對習題進行二次開發。

二、根據教學內容對習題合理設計

1.側重概念、規律型習題設計:一題多點。

在進行章節復習時，如何用有限的時間復習盡量多的內容呢?我們可在一道習題的基礎上進行發散開發，把要掌握的知識點嵌入到這道題目中去，比如高中物理教材選修(人教版)3-1第一章，分析教材可以看出，本章主要研究的對象是靜電場，重點介紹了靜電場的力學性質和能的性質，涉及的主要物理概念是電場強度和電勢，主要知識點有:電場強度、電場線、電勢能、電勢、電勢差，以及靜電力做功和電勢能的關系，等等。通過分析發現，這一章概念較多，容易混淆。因此在復習過程中，為了達到理順概念的目的，教師可以用一道習題為基礎，把這些概念嵌入到該道習題中，在解決問題的過程中，既復習單獨的某個概念，又把這些概念串起來，這比單獨復習某個概念效率更高。我就曾設計了以下一個習題。

如圖1，在某電場中有一帶電粒子(不計重力)，其運動軌跡為圖中虛線所示。

(1)判斷該電場中a點和b點的電場強度的大小(知識點:電場線分布和電場強度的關系)。

(2)若粒子帶負電，a點的電場強度的方向怎樣(知識點:電場強度的方向的定義)。(先根據軌跡判斷靜電力方向)

(3)若粒子帶負電，電場線的方向如何(知識點:電場強度的方向和電場線的方向間的關系)?

(4)若粒子帶負電，比較a點和b點的電勢高低(知識點:用電場線判斷電勢高低)。

(5)比較粒子在a點和b點的電勢能高低(知識點:靜電力做功和電勢能變化的關系)。

(6)比較粒子在a點和b點的動能與電勢能的和的大小(知識點:只有靜電力做功，動能和電勢能的和守恒)。

在進行該類習題設計中要注意難度的把握，我認為，由于該類型問題的主要目的是理順學生的基本概念，掌握基本規律，而且習題中涉及的問題基本是并列的，不要求有太多的聯系。因此，這類問題在設計時要注重知識的“廣”，而不在“深”，即這類習題的二次開發應重在對“點”的廣度開發。

2.側重解題方法型習題設計:一題多解。

為了讓學生能靈活應用一些規律，我們通常要用不同的習題來對學生進行訓練，但這往往要耗用學生大量的時間。因此，為了提高教學的效率，我們可用一個基本問題為藍本，提出不同的解決方法，也就是通常說的一題多解，對于這類問題的設計，往往更應該側重于方法的發散，這種習題的應用既可以達到掌握解題方法的目的，又可以同時訓練學生的發散思維，最終達到高效的學習目的。在高中物理教材(人教版)必修1中關于勻變速直線運動問題的求解，就可以采用到這種方法進行教學。來看一個例子:一個小球從離地面125m高處自由下落(不計空氣阻力)，求小球在第3秒內的位移，對這個問題的求解，可有很多種方法:

方法①求差法:可以用前3秒的位移減去前2秒的位移得到。

方法⑤位移公式法:先求出2秒末的速度，然后利用位移公式，以2秒末的速度為初速度，時間為1秒，計算出第3秒的位移。

方法⑥比例法:自由落體運動是一種特殊的勻變速直線運動(初速度為零，加速度為g的勻加速直線運動)，根據初速度為零的勻加速直線運動第1秒、第2秒、第3秒……的位移之比為1∶3∶5∶7……可求出第3秒內的位移。

在這個問題中，我借助于自由落體這個基本習題，把有關勻變速直線運動的公式幾乎都用到了，學生在思考解題方法過程中，進一步熟悉了這些公式和他們的用法，加深了對基本規律的理解。

在對習題進行一題多解的開發中，我們更應注重解法的“廣”，由于更多強調不同方法的應用，因此我們也不必過多注重方法間的聯系。

3.側重知識聯系型習題設計:一題多面。

知識往往是有聯系的，在習題教學過程中，我們完全可以基于一個基本問題，把相關的知識點聯系起來，至于知識點的范圍，完全可以跳出章節限制，根據教學的需要和學生的知識準備，對習題從多角度進行開發設計，從而達到通過一個題目掌握相關知識點的聯系的目的。比如在復習高中物理教材(人教版)必修2的曲線運動一章中，由于本章主要是介紹了兩種典型的曲線運動——平拋運動和圓周運動，在具體設計問題時，可以把這兩種運動結合起來進行研究，如我們常用的一個例子:如圖2，質量為m的小球用長為L的輕繩連接，另一端固定在O點，O點離地高度為H，讓小球從A點自由釋放，當小球運動到O點的正下方時，繩子突然斷裂(不計空氣阻力)。根據這個模型，我們可以設計如下一些問題:

(1)小球運動到最低點的速度多大?

(2)小球運動到最低點繩子斷裂前繩上的彈力多大(即繩能承受的最大拉力)?

(3)繩子斷裂后，小球經過多少時間落到地面?

(4)小球落地的速度多大?

該習題中小球先做圓周運動，繩子斷裂后開始做平拋運動，通過這個問題把兩種獨立的運動結合起來了。當然，教師在教學過程中，根據教學的需要，還可以在此基礎上再加入更多過程。比如，我們可以讓小球下落的初始位置改變，讓它從更高處自由釋放(如圖3)，從而讓小球增加一個自由落體運動的過程。在對這個問題設計過程中，我們把兩種典型的曲線運動很好地用一個題目結合起來了。同時在解題的過程中，我們還用到了動能定理和機械能守恒定律。

如果教學需要復習電場，我們也可以在圖2的基礎上加入一足夠大的勻強電場，如圖4所示，可以再設計以下與電場有關的問題(設小球帶負電，電量為Q，勻強電場場強為E)，求:

①小球運動到最低點的速度;

②小球運動到最低點繩上的張力;

③小球從A點運動到最低點的過程中，靜電力做功是多少?該過程中小球的電勢能如何變化?

④若在最低點，繩子突然斷裂，小球落到地面的速度多大?

可見，根據課堂教學的需要，為了把平時獨立學習的知識點串聯起來，我們完全可以對一些簡單的問題進行二次開發，對題目重新設計，讓學生通過一個題目就能掌握盡量多的知識點。

三、習題二次開發中的問題

1.習題的發散程度應根據教學的需要。

由于每堂課的教學側重點不同，因此教師在對習題開發設計時應該掌握一定的度，不能偏離教學目的而漫無邊際地對習題發散，否則只會浪費時間，過程設計如果過于復雜，往往會增加學生的學習負擔，從而達不到希望的教學效果。

2.進行開發設計的“源題目”應該比較簡單。

在進行教學設計前，教師應該注意的一點就是作為基本骨架的“源題目”應該不能太復雜，只有這種習題才更容易進行二次開發。我們對“源題目”的二次開發過程就是使“源題目”不斷豐滿的過程，豐滿的程度如何由我們的教學目的決定。

3.習題的開發教學對教師提出了更高的要求。

對典型習題進行開發設計，教師可以把更多的時間用在教學設計上，而不是用在大量做題上。經過二次開發的習題可以使課堂教學效率大大提高，但是，這也無形中對教師提出了更高的要求，要求教師從更廣和更深的角度來看問題。因此教師應該加強學習，不斷思考，只有這樣才能開發出優秀的課堂例題。

4.習題的開發設計教學有利于學生的發展。

利用二次開發后的習題進行教學，有利于因材施教，教師可以根據自己的學生的實際情況對問題的發散程度適當控制，有利于學生的學習。

在課堂上對一道習題進行多角度的研究，有利于學生系統的掌握知識，也有利于對學生發散思維的培養。

5.習題的二次開發應注意學生的實際情況。

對一道“源題目”進行二次開發設計，應該考慮學生已有知識準備情況，在備課中對一道習題從哪些角度、什么深度，問題的設計側重深度還是廣度等這些方面進行綜合考慮。

總之，為了達到高效的課堂教學，教師應該打破傳統的教學方法，勤思考、多實踐，為打造高效的課堂而努力。

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