習題教學中學生良好情態\\價值結構的構建

一、 習題教學中忽視情感、態度和價值目標引起“負效教學”分析

新課程引起學科教學目標的深刻變化，學科整體教學目標體現多維性，注重學生個體在認知、情感、態度和價值觀等方面在共同基礎上的差異發展. 習題教學是物理教學的一個重要組成部分，然而我們發現，較多教師比較注重學生認知領域的研究與實踐，而忽視了對學生進行情感、態度和價值觀領域的研究與實踐，從而導致在習題教學中產生比較嚴重的“負效教學”，具體表現如下.

1. 習題難度偏大

出現較多超綱題、偏題、怪題，超出學生認知水平. 結果增大了學生的學習困難和負擔，打擊了學生的學習自信性、積極性.

2. 習題結構混亂

習題系統缺乏針對性、層次性和有意義內在邏輯關系. 結果攪亂了學生認知結構，挫傷了學生的學習興趣和熱情，導致學生心理恐懼和厭學情緒.

3. 問題類型單一

注重類似小球、斜面等理想化的封閉性物理習題，缺乏以實踐性、探究性、趣味性、人文性等為背景的開放性物理習題. 導致學生探究解答物理問題的態度和精神沒有得到較好的培養，學生解答問題的興趣和熱情沒有得到很好的激發和培養，沒有形成對學習物理積極的情感體驗和正確的價值取向.

4. 教學模式單一

注重以教師講授為主的講授式教學，缺乏學生自主探究和師生、學生之間協作探究的多樣化教學模式構建和實施. 學生在解答物理問題過程中沒有進行有效的探究活動，從而導致認知結構對知識和方法的同化沒有得到內化，發生常發性錯誤，學生逐漸消失了對解答問題的自信心和興趣.

上述習題教學中出現的“負效教學”不僅導致情感態度和價值觀教學目標沒有實現，而且也間接地影響學生認知水平的發揮，導致物理習題教學效益低下，學生學業負擔加重，三維教學目標沒能較好實現. 因而探索實施習題教學中學生情感、態度和價值觀教學目標策略，對于有效實現習題三維教學目標，提高習題教學效益具有十分重要的意義.

二、 習題教學中情態、價值結構構建的具體內容

學生解答物理問題過程不單是原有認知與新的物理問題的相互作用，同時也涉及到原有情感、態度和價值觀與新的問題的相互作用，而且情感、態度和價值觀因素對于解決問題、完善學生認知結構起著十分重要的作用. 基于新的物理課程標準中對有關情感、態度和價值觀內容的闡述比較一般和籠統，同時相對知識和實驗教學而言，習題教學中知識和技能、過程和方法教學比較強勢，由此導致在習題教學中較多教師忽視情感、態度和價值觀教學目標的實施. 為了在物理習題教學中實施情感、態度和價值觀教學，首先必須根據物理課程標準有關情感、態度和價值觀闡述的一般性結合物理習題教學的特殊性，確定習題教學中情感和態度（以下簡稱“情態”）、價值結構構建的具體內容. 筆者認為，物理習題教學中，學生情態、價值結構構建的內容可以從以下幾個方面進行.

1. 具有探究解答物理問題的積極性、主動性和自信心

例如，能積極探究解答教師交給的物理問題，在課外自主地探究解答一些有意義的物理問題，具有成功解決問題的信心.

2. 對物理問題產生好奇心向，具有強烈的解答問題的動機

例如，對一些包含奇異物理現象（極光、磁單極、超導、黑洞、中子星等）產生強烈好奇心向，對一些“悖論型”“矛盾型”問題產生強烈的探究欲望和動機.

3. 對解答物理問題產生濃厚的興趣，并形成持續的探究熱情

例如，學生樂于解答一些有一定難度的挑戰性問題，在探究解答問題的過程中，伴隨著探究成功獲得了滿足感和成功感，從而對探究解答挑戰性問題的產生濃厚興趣和持續的熱情.

4. 在解答物理問題過程中，具有頑強的意志和勇于探究的精神

例如，學生在解答較難力、電綜合問題時，由于缺乏解題思路導致解答錯誤，但面對困難、失敗和錯誤，不是畏縮，而是鍥而不舍和頑強拚博，并通過分析、討論、交流、檢索等方式，進行不斷地嘗試探索，直到最后解決問題、從失敗到成功、從錯誤到正確的探索中，培養了頑強的意志和勇于拼博的探究精神.

5. 具有勇于探索新的解題思路和方法的創新精神

例如，解答力和運動問題時，不滿足于原有解答（常規的隔離分析法），而是敢于另辟蹊徑，積極探索其他的創新方法（圖象法，巧選參照系法，整體方法等）來簡化解題過程.

6. 正視解答結果，具有實事求是的科學態度

例如，能從實際和一般原理角度分析判斷解題結果的正確性，正確對待錯誤、失敗解答，不是回避，而是分析導致錯誤或失敗的原因.

7. 體驗解答問題過程中物理學的應用性，形成應用價值觀

例如，能認識物理問題中物理知識和方法的多樣化應用，感受到物理學在解釋自然、生活現象以及在生產、工業、技術和軍事上的重要作用，形成應用價值觀.

8. 體驗方法功能和物理問題中包含的科學美，形成科學的價值觀

例如，能運用科學探究方法（猜想、證偽、特殊化、實驗方法、控制變量方法、等效、類比、對稱、整體等方法）、思維方法（比較、推理、分析、綜合等方法）、具體解題方法（圖象方法、圖示方法等）解答具體物理問題，并能體驗這些方法在探究解答疑難物理問題、簡化解題過程中的重要作用，能感受物理問題中的科學美（統一美、自洽美、相似美、對稱美、簡單美等）. 通過體驗和感受解答物理問題過程中科學美和方法的重要功能，培養學生的科學價值觀.

三、 習題教學中情態、價值結構構建的策略

心理學理論和教學實踐表明，只有積極的體驗活動才能促進學生構建有效的情態和價值結構. 體驗式教學方式是學生構建新的情態、價值結構的有效策略. 體驗式教學框圖流程如圖1所示.

它的特點是：教師針對學生原有的情態和價值結構，創設包含情感、態度和價值觀等因素的有效化問題系統，然后針對不同學生通過多種方式從不同層面引導學生經歷積極的探究和體驗活動，從而構建新的情態和價值結構.

考慮到學生情態和價值體驗具有階段性和層次性，同一時間，不同學生具有不同層次的情感需求、態度表現和價值取向. 因而，在物理習題教學中，我們應根據不同的學生、不同的情態、價值體驗，引導學生經歷多樣化的探究和積極體驗活動，切實有效地構建良好的情態和價值結構.

1. 鋪設問題的認知“臺階”，加強情感投入，增強學生探究解答物理問題的自信心

習題教學中我們發現，有些學生基礎薄弱，解答問題能力較弱，對物理問題產生恐懼心理，導致探究解答問題的自信心消失. 為此可鋪設問題的認知“臺階”，即創設“梯度”合適的物理問題系統. 例如，物理情境從特殊到一般，從簡單到復雜，從具體到抽象等. 又如，求解比較復雜、疑難的物理問題時，可以鋪設相對簡單、容易的物理問題，加強解題所需知識和方法的銜接，促使學生解答問題所需的知識和思維能連續展開. 同時增加情感投入，關心幫助他們克服解答物理問題過程中遇到的困難，引導他們通過不斷嘗試來獲得成功，通過情感投入有效地轉化為學生的認知投入，再有效地轉化為學生的行為投入，從而培養學生的成功感，增強解答物理問題的自信心.

例如，在動生電動勢習題教學中，可創設附1中“梯度”合適的問題系統. 題1問題是直棒有效長度不變的平動切割問題，題2是直棒有效長度變化的平動切割問題，題3是直棒轉動切割問題，題4是線圈整體平動切割問題. 這4個問題從簡單到復雜，從特殊到一般，難度依次增大. 教學中教師針對學生解答情況，再進行點撥啟發，鋪設解答問題的認知臺階，幫助學生克服解答過程中遇到的困難，使學生能夠逐一解答上述問題，不僅把握動生電動勢相關知識和解答問題的方法，而且獲得成功感，增強了解答問題的自信心.

附1《電磁感應》中“梯度”性問題

題1如圖2所示，平行金屬導軌間距為l，電阻不計. 勻強磁場的磁感強度為B，電阻阻值為R. 阻值為R/2的金屬棒垂直導軌，以速度v向右勻速滑動. 試求棒上a、b兩點間電壓.

題2如圖3所示，光滑金屬導軌彎角為θ，放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，金屬棒與導軌的OQ邊垂直放置，從O點開始以速度v向右勻速運動t時間. 試求t時刻棒產生感應電動勢.

題3如圖4所示，金屬導軌寬度為L，左右足夠長，勻強磁場的磁感應強度為B. 電阻的阻值為R，其他電阻都不計. 金屬棒長為2L，可以繞下端P以ω的角速度從圖示位置順時針勻速轉動. 試求：金屬棒在轉動過程中通過電阻上電流強度最大值.

題4如圖5所示，正方形線圈邊長l=1m，電阻為R0=4Ω，以v=4m/s的速度勻速通過有明顯邊界的兩勻強磁場，已知左右勻強磁場的磁感應強度 分別為B1=1T，B2=1T. 開始時刻cd與磁場分界線重合，試求：線圈通過分界線過程中感應電流及a、b兩點電壓.

2. 創設 “悖論”探究教學情境，激發培養學生探究動機、興趣和熱情

在物理學發展中，物理學悖論出現就意味著一個激動人心的重大科學問題的提出，激發物理學家探索一個新的物理學領域. 在物理習題教學中，可運用 “悖論”探究教學情境來實施情感教學. 創設“悖論型”（例如，推理結果與事實矛盾，推理結果與正確原理矛盾，二種不同解題方法矛盾等）問題情境，能激發學生探究動機，通過引導學生探究解答“悖論型”問題，使悖論得到消除，從矛盾到統一，更進一步培養了學生探究解答物理問題的興趣和熱情.

“悖論”探究教學情境案例

【悖論問題】如圖6所示，水平金屬導軌間距為l，導軌左端接有阻值為R的電阻，質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上，導軌和導體棒的電阻均不計. 矩形區域內勻強磁場磁感應強度為B，方向如圖. 導體棒始終在磁場區域內，當磁場以速度v2勻速向右移動時，導體棒受到大小為f的恒定阻力. 試金屬棒運動最大速度. 某學生解答為：由E=Blv，I=E/R，Blv=f，解答得vm=fR/B2L2.

由上述解答可知，當f=0時，vm=0. 但事實上，當磁場運動時，通過閉合回路的磁通量發生變化，棒上有感應電流通過，棒受磁場力作用而運動，vm≠0，上述解答與事實矛盾. 試分析評價上述解答錯誤原因，并給出正確解答.

在電磁感應習題教學中，我們編制了上述“悖論型”問題. 教學中發現，這個悖論的出現使學生認識到題中解答的錯誤，迫切想知道錯誤的原因，探究的動機和興趣得到極大的激發. 在此基礎上，教師引導學生進行探究解答. 通過探究解答，揭示了錯誤原因，明確動生電動勢ε=Blv中v的含義（即為相對磁場的切割速度），伴隨著矛盾的消除，學生獲得了成功感，探究的熱情得到進一步的培養.

3. 運用“問題拓展探究”教學，培養學生頑強意志、勇于探究的態度和精神

內在的興趣和熱情能使學生對探究解答問題產生積極的情感體驗，并提供持續的動力. 但事實上，探究過程中往往會遇到很多曲折和困難，若要保持持續的探究動力，還需要具有頑強的意志和勇于探究的態度和精神. 在物理習題教學中，應創設接近學生認知“最近發展區”的具有挑戰性的問題情境（例如，研究對象由單體變為多體，研究問題由線性變為非線性、平衡變為非平衡、由簡單變為復雜、由特殊變為一般），深化對問題的探究，運用“問題拓展探究”教學引導學生探究解答物理問題，教育和鼓勵學生要敢于探究解答挑戰性的問題. 通過解決挑戰性問題，經歷了從失敗到成功、從錯誤到正確、從片面到全面、從傳統到創新的轉化過程，使學生體驗到探究過程艱辛和喜悅，從而培養學生頑強的意志、科學探究的態度和精神.

例如，附2中題5問題的情境和求解目標比較特殊和簡單，學生能夠運用牛頓第二定律和電磁感應等知識求解穩定狀態下速度. 我們可以對此問題進行拓展，創設題6、題7和題8等接近學生認知“最近發展區”的具有挑戰性的拓展問題. 題6是在原有問題情境的基礎上，探究動態變化過程中有關物理量. 這種情形下，運用牛頓定律求解比較困難，要求學生綜合運用牛頓運動定律、電磁感應、能量守恒等知識結合累加方法求解問題. 題7、題8問題是對原有問題情境進行拓展，由單棒拓展到線圈，由靜止磁場拓展到運動磁場，需要運用新的知識和方法進行求解. 這些“挑戰性”問題雖然激發了學生探究解答動機，但具有一定的難度，學生探究解答時會遇到一定困難. 在教學中，運用問題拓展探究教學方式實施上述問題教學，教師鼓勵和教育學生要堅信自己的實力，要勇于探究解答，不怕困難. 學生在教師啟發引導和同學間的協作討論下，進行自主性的探究解答，不僅解答了問題，獲得了新的知識和解題方法，而且培養頑強意志、勇于探究的態度和精神.

附2《電磁感應》中“拓展探究性”問題

題5如圖7所示，平行光滑金屬導軌間距為l，電阻不計. 勻強磁場的磁感強度為B，方向如圖，電阻阻值為R，阻值不計、質量為m的金屬棒受到水平向右恒力F作用，試求金屬棒的最大速度.

題6題5中，當金屬棒速度達到最大時，撤去力F. 試求撤去力F后：（1） 電阻上產生的熱量；（2） 棒通過的位移.

題7如圖8所示，若題5中導體棒變為線圈，放在光滑導軌上，線圈邊長為L，電阻為R，磁場變為等距離分布的勻強磁場B1和B2，且B1=B2=B，每個磁場的長都是L，相間排列. 線圈受到水平恒力F作用向右運動. 試求線圈運動的最大速度.

題8若題7中線圈開始靜止，不受到恒力F作用，而所有磁場都以速度v向右勻速運動，線圈受到的導軌阻力恒為f. 則線圈能達到的最大速度為多大？

4. 展現“實踐型”、“方法型”問題的價值性，培養學生應用價值觀和科學價值觀

某些物理問題往往來源于實際和科研問題，包含著豐富的具有價值性的信息. 在物理習題教學中，可創設“實踐型”“方法型”問題情境，展現“實踐型”“方法型”問題價值性. 在所創設的“實踐型”問題中滲透物理學知識、方法、技術，引導學生進行探究解答，使學生體驗到物理學在生活、生產、科技和社會中廣泛應用，從而培養學生應用價值觀；在所創設的“方法型”問題情境中，滲透科學研究方法、物理學思維方法以及具體解題方法，引導學生在探究解答“方法型”問題過程中，直接和間接展示科學研究方法和物理思維方法、具體解題方法的作用，使學生領略方法的重要價值和功能，從而培養學生的科學價值觀.

例如，附3中題9問題以航天飛機發電為背景的“實踐型”問題，向學生展示了萬有引力、電磁感應等知識在當代高科技中重要應用，使學生體驗到物理學的重大應用價值；又如，可創設方法為背景的題10問題，此題向學生展示函數方法、模型方法和等效方法的運用. 解答題10問題時，可運用函數方法（以橫截面積為自變量，運用電磁感應、歐姆定律、安培力等知識求出穩定速度等物理量與橫截面積函數關系），但解題過程比較復雜，而運用模型方法和等效方法（把b線圈等效為n個相同a線圈組成的）解答這個問題比較簡潔. 題10問題展示模型方法和等效方法在解答疑難問題中的功能，使學生認識到物理學思維方法在解決實際問題中的重要作用和科學價值，培養了學生的科學價值觀.

附3《電磁感應》中“實踐型”“方法型”問題

題9航天飛機在地球赤道上空由西向東正常運行，衛星位于航天飛機的正下方，衛星與航天飛機之間用一根長20km的金屬纜繩相連，纜繩的總阻值為800Ω，設航天飛機速度大小為6.5×103m/s，衛星所在處地磁場的磁感應強度為4.0×10-5T，該金屬纜繩構成的電路中能產生3A的電流. 試求：（1）纜繩中產生的感應電動勢多大；（2）航天飛機獲得多大的電功率.

題10如圖9所示，兩個用同種金屬做成的粗細均勻、邊長相同的正方形導線框a、b，已知a的橫截面積比b大. 它們都從勻強磁場的上邊界處無初速釋放，在它們全部進入磁場前，就已經達到了各自的穩定速度. 下列說法正確的是（）

A． a的穩定速度一定比b大

B． a、b進入磁場運動時間相同

C． 進入磁場全過程通過a線圈截面的電荷量較大

D． 各自以穩定速度下落過程兩線圈安培力的功率相同

5. 展現物理問題中科學美，培養學生科學價值觀

很多物理問題中往往滲透和包含科學美的因素. 例如，解答物理問題的理論和方法具有統一美和自洽美，不同領域二種物理現象和過程具有相似美，物理形態和物體運動過程具有對稱美，描述某一物理現象和過程知識以及解答物理問題的方法具有簡潔美等. 在物理習題教學中，挖掘和展現物理問題中所包含的科學美，引導學生欣賞和感受科學美能有效地培養學生的科學價值觀.

例如，對于附4中題11問題，部分學生運用牛頓第二定律和圓周運動知識得出電子的速率變大. 但部分學生認為洛侖茲力對電子不做功，電子速率應不變. 針對學生上述困惑，教師引導學生從變化磁場產生感生電場角度來分析，得出感生電場對電子做正功，電子速率變大. 感生電場理論和牛頓運動、洛侖茲力理論解答結果是一致的，從而使學生感受到物理理論的自洽性，感受到科學理論的自洽美.

附4《帶電粒子在磁場中運動》中“科學美”問題

題11如圖10所示，氫原子核外電子繞原子核順時針方向做高速圓周運動，現加一個與軌道平面垂直向里的勻強磁場，假若加了磁場后，電子軌道半徑近似不變，不計電子受到重力. 則電子運動速率將（）

A． 變大B． 變小

C． 不變 D． 不能確定

又如，帶電粒子在勻強磁場中運動是高中物理中熱點問題，習題教學中可以總結展示如圖11、12、13所示的帶電粒子運動軌跡. 圖11（a）為帶電粒子進入一絕緣彈性圓形磁場，圖11（b）為帶電粒子的運動軌跡，類似一顆對稱的“明星”；圖12（a）為帶電粒子經勻強電場加速后進入方向相反的有界磁場，圖12（b）為帶電粒子在電磁場中周期性運動的軌跡，類似一滴對稱的水珠；圖13（a）為帶電粒子經圓筒間電場加速后進入勻強磁場，圖13（b）為帶電粒子在電場和磁場中的運動軌跡，類似一朵對稱的“梅花”. 通過展示和欣賞帶電粒子的對稱運動，使學生感受到物理學的對稱美，提高了對物理學科學價值的認識，培養了科學價值觀.