創(chuàng)設(shè)問題情境,突破規(guī)律教學(xué)

物理規(guī)律（包括物理定律、定理、原理、法則、公式等）反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。它反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭露了事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。在一定意義上說，物理規(guī)律揭示了在一定條件下某些物理量間內(nèi)在的、必然的聯(lián)系。

學(xué)生形成物理概念和掌握物理規(guī)律之間存在著不可分割的、辯證的聯(lián)系。一方面，形成物理概念是掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)，概念不清就談不到掌握規(guī)律；另一方面，掌握物理規(guī)律可以使我們從運(yùn)動(dòng)變化中，從物理對(duì)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系中去進(jìn)一步更深入地理解物理溉念。另外，有些概念本身就是建立在物理規(guī)律的基礎(chǔ)之上，如電阻就是建立在對(duì)同一導(dǎo)體電壓與電流之比是一常數(shù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律之上的。所以，二者是相輔相成、相互促進(jìn)的。

整個(gè)中學(xué)物理是以為數(shù)不多的基本概念和基本規(guī)律為主干而構(gòu)成的一個(gè)完整的體系，是由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。其中，基本概念是基石，基本規(guī)律是中心，基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，就必須使學(xué)生學(xué)好基本規(guī)律。所謂物理知識(shí)的應(yīng)用，主要是指運(yùn)用物理概念，特別是運(yùn)用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象、解決物理問題。在中學(xué)物理教學(xué)中，學(xué)生的智力和能力，也主要是在觀察、實(shí)驗(yàn)、探索和分析物理現(xiàn)象，理解、掌握和運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律的過程中不斷發(fā)展起來的。所以，我們應(yīng)當(dāng)在抓好物理概念教學(xué)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真抓好物理基本規(guī)律。

在中學(xué)階段，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律中常見的問題和心理障礙主要是：感性認(rèn)識(shí)不足，相關(guān)的準(zhǔn)備知識(shí)不足，日常生活中形成的錯(cuò)誤觀念的干擾，思維定勢(shì)帶來的負(fù)遷移，抽象思維能力不強(qiáng)和不會(huì)運(yùn)用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象，分析解決實(shí)際問題等。因此，在物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)必要的教學(xué)情境以幫助學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解和掌握是十分必要的。

一、在矛盾中創(chuàng)設(shè)規(guī)律問題情境

世界萬物均處于矛盾運(yùn)動(dòng)之中，矛盾是促進(jìn)事物發(fā)展的根本條件。在具體解決問題的過程中，矛盾是相對(duì)思維的沖撞，是學(xué)生認(rèn)知的沖突，如果矛盾解決了，也即問題解決了。

【案例一】

對(duì)牛頓第一定律的突破

牛頓第一定律是較抽象的物理規(guī)律，教師可先通過演示實(shí)驗(yàn)提出兩個(gè)相互矛盾的觀點(diǎn)：a、把小車輪朝上放在桌面上，用手推小車使其運(yùn)動(dòng)，停止用力時(shí)，小車就靜止，按照人們的生活經(jīng)驗(yàn)提出“力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因”。b、把小車翻過來，輪子朝下，向前一推，手離開了小車，小車還能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，又得出：“物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持”，“力不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因”。

【情境開發(fā)】

1.上述情境中所得的結(jié)論哪一個(gè)符合牛頓第一定律或者都不符合?

2.你能對(duì)上述情境中運(yùn)動(dòng)的小車進(jìn)行受力分析嗎?

3.你若認(rèn)為上述情境中所得的結(jié)論不正確，你認(rèn)為錯(cuò)誤的原因是什么?

【情境反思】

引起學(xué)生認(rèn)知的矛盾沖突，創(chuàng)設(shè)了問題情境，喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，以高度集中的注意力去探究上面提出的問題。這樣的問題情境能較好地突破學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解和深化，培養(yǎng)善于質(zhì)疑物理規(guī)律，質(zhì)疑權(quán)威，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

二、在習(xí)題中創(chuàng)設(shè)經(jīng)典物理規(guī)律問題情境

【案例二】

伽利略的理想實(shí)驗(yàn)

如右圖所示，伽利略理想實(shí)驗(yàn)將可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S結(jié)合起來，更深刻地揭示了自然規(guī)律。伽利略的“斜面實(shí)驗(yàn)”程序如下：

①減小第二個(gè)料面的傾角，小球在這料面上仍然要達(dá)到原來的高度。

②兩個(gè)對(duì)接的抖面，讓靜止的小球沿一個(gè)料面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)抖面。

③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙结尫诺母叨取?/p>

④繼續(xù)減小第二個(gè)抖面的傾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)。

【情境開發(fā)】

請(qǐng)按程序先后次序排列，并指出它究竟屬于可靠的事實(shí)，還是通過思維過程得到的結(jié)論。下列選項(xiàng)正確的是（）

A.事實(shí)→推論③→事實(shí)→推論④

B.事實(shí)→推論③→推論①→推論④

C.事實(shí)→推論①→推論③→推論④

D.事實(shí)→推論①→事實(shí)③→推論④

【情境所感】

面對(duì)這一問題，我們?cè)诮虒W(xué)中注意到許多學(xué)生不加思索地選擇了錯(cuò)誤選項(xiàng)A。深入了解后方知道學(xué)生在學(xué)習(xí)新課時(shí)大多只注意伽利略理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，這也是長期以來物理規(guī)律教學(xué)的極大缺失，并沒有在意其思想和過程。所以，學(xué)生不知道理想實(shí)驗(yàn)是不是實(shí)實(shí)在在的實(shí)驗(yàn)，更不知道這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)是在“理想化”和“極限”的科學(xué)思想指導(dǎo)下的一種基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)的推理過程和思維活動(dòng)。如果把這個(gè)失敗的學(xué)習(xí)情境放在牛頓第一定律教學(xué)過程去讓學(xué)生討論，就可以加深學(xué)生對(duì)理想實(shí)驗(yàn)這種思維活動(dòng)的理解，并從中學(xué)到“理想化”和“極限”推理等的科學(xué)方法。當(dāng)然，亡羊補(bǔ)牢，為期不晚。

三、在“理想”與“現(xiàn)實(shí)”的矛盾中創(chuàng)設(shè)經(jīng)典物理規(guī)律問題情境

經(jīng)典物理規(guī)律的得出往往是建立在“理想化”和“極限”推理的科學(xué)思想指導(dǎo)下的，但在現(xiàn)實(shí)世界中，即使是再好的實(shí)驗(yàn)器材也無法完美驗(yàn)證。但如果教師能恰當(dāng)好處地利用這個(gè)“理想”與“現(xiàn)實(shí)”的矛盾而創(chuàng)設(shè)問題情境。那么，規(guī)律也許會(huì)得到活化理解，會(huì)得到升華。

【案例三】

由“機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化守恒定律”到“能量守恒定律”

在新授“能量守恒定律”時(shí)，教師首先創(chuàng)設(shè)了這樣的情境：我們已學(xué)過動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)化，如果不考慮摩擦力的因素，動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能總量保持不變。這是理想情況，但在現(xiàn)實(shí)中卻并非如此。于是教師做了單擺實(shí)驗(yàn)，觀察到單擺上升高度逐漸降低，說明動(dòng)能、勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能并不守恒。這不是違背了機(jī)械能守恒定律嗎?

【情境開發(fā)】

1.擺球?yàn)槭裁瓷仙母叨戎饾u降低?

2.這里存在著哪些能量轉(zhuǎn)化呢?轉(zhuǎn)化掉的機(jī)械能變成了什么形式的能了?

3.把轉(zhuǎn)化掉的機(jī)械能加上現(xiàn)存的機(jī)械能還等于原來的機(jī)械能總量嗎?

【情境延伸】

在上述問題情境的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組討論，展開辨證。接著教師也就很自然地新授了“能量守恒定律”。這樣既起到了知識(shí)的過渡與延伸，又起到了對(duì)原有知識(shí)的深化、活化理解和對(duì)新知識(shí)的模型建構(gòu)。既起到了很好的教學(xué)效果，又培養(yǎng)了學(xué)生的思維方法和科學(xué)素養(yǎng)。

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請(qǐng)以PDF格式閱讀”