“三動”課堂背景下不同課型中問題驅動的設計

曹 東

（江蘇省懷仁中學 江蘇 無錫 214196）

“三動”課堂教學模式中的“三動”是指問題驅動、主體活動和立體互動.這種教學模式是我校物理組在長期的教學、教研實踐活動中，不斷地嘗試與摸索出來的.

如何使“三動”課堂的教學模式更有效，筆者覺得關鍵是在問題驅動，即如何在不同的課型下，設計問題驅動學生，使他們的思維是活躍的、積極的、開放的、發散的.下面結合自己的一些研究體會，談一談“三動”課堂背景下不同課型中問題驅動的設計，與大家共同探討.

1 如何在新課教學中設計問題驅動

一般情況下，新課教學主要是針對物理概念、定律和規律等的課堂教學.針對此特點，在三動課堂背景下，一節新課的目標是單一的，即幫助學生理解和應用這個重要的概念、定律或規律.結合高一、高二學生的認知特點，問題的設計要遵循“多情境—單一問題—多應用”的“三一三”原則.讓學生在多個情境下總結規律，得到規律后，在多個不同情境下應用規律分析、解決問題.這樣，學生學習起來會比較容易.下面以“液體的表面張力的研究”為例說明.

案例1：液體的表面張力實驗

實驗1：把一根銅絲的兩端系在矩形鐵框上，然后把鐵框浸入肥皂水里，再拿出來時框上就布滿了肥皂水的薄膜，這時拉開銅絲，觀察薄膜和銅絲的運動情況.

實驗2：把一根棉線的兩端系在鐵絲環上（棉線不要張緊），然后，把環浸入肥皂水里，再拿出來時環上就布滿了肥皂水的薄膜，這時，薄膜上的棉線是松弛的.用針刺破棉線左側的薄膜，觀察薄膜和棉線的變化.

實驗3：把一個棉線圈系在鐵絲環上，使環上布滿肥皂水的薄膜，這時膜上的棉線圈是松弛的.用熱針刺破棉線圈里的肥皂膜，觀察棉線圈外的薄膜和棉線圈有什么變化.

問題1：上述實驗說明液體表面具有什么作用？

問題2：為什么液面會收縮？

問題3：為什么液體表面具有表面張力？

根據提示回答問題.

提示1：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層.

提示2：如圖1所示，從分子分布密度來看，在液體的表面層與液體的內部有什么區別？

圖1 液體表面附近分子分布示意圖

提示3：液體表面層與內部的分子分布疏密不同，造成了分子間的相互作用力是什么力呢？

做一做：將分幣輕輕地放在一碗水的水面上，為什么分幣會浮在水面上不下沉？

解釋現象1：滴管滴出一滴水，水滴成球形，為什么？

解釋現象2：為什么露珠呈球形？

解釋現象3：吹肥皂泡時，肥皂泡成什么形狀？為什么？

從案例1可以看出：

（1）整體問題的設計，依托情境，遵循“三一三”原則.3個實驗讓學生對表面張力有了比較深入的感性認識，通過3個問題的引導，讓學生得出表面張力的相關規律，使學生由感性認識上升到理性認識.通過解釋3個生活中常見的現象，激發了學生的興趣，同時，應用表面張力的規律解決了問題，從而使學生對表面張力的認識達到較高的應用層次.

（2）難點突破的問題設計遵循梯度小原則.“為什么液體表面具有表面張力？”針對這一難點問題，設計了3個提示性問題，起點低，梯度小，大問題下分布小問題，讓學生思維有方向，從而可以慢慢地分析得出結果，攻克難點，獲得成就感.

2 如何在習題課教學中設計問題驅動

物理的習題課是為了通過做習題使學生能夠應用學過的已有知識解決物理問題.一方面復習學過的知識，一方面讓學生能夠活學活用.在“三動”課堂背景下，如何設計問題使習題課教學效率更高呢？習題課的教學選題、改題、編題是關鍵.“三動”課堂選題、改題、編題的要求是 “多題合一，一題多問”.多題是指多情境，合一是指一個知識點或一個能力點；一題是指一個情境，多問是指多種綜合應用.前者的功能在于對一種能力的強化和深化，后者的功能在于對多種能力的綜合訓練.下面以“機械能守恒定律”復習的習題課為例來說明.

案例2：“機械能守恒定律”復習

情境：如圖2所示，位于豎直平面內的光滑軌道，有一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R.一質量為m的小物塊從斜軌道上A處由靜止開始下滑，然后沿圓形軌道運動.A離地面的高度為H，斜軌的傾角為θ.斜軌道與圓形軌道相接處無機械能損失.

圖2

（1）物塊到達B點時的速度為多少？請至少用兩種方法求解.

（2）物塊經過B點時對軌道的壓力多大？

（3）物塊經過C點時的速度為多少？

（4）物塊經過C點時對軌道的壓力多大？并寫出C點的壓力F與A點高度H的表達式.

反思1：如何求速度？

反思2：如何求圓周運動中物體對軌道某點的壓力？

（5）若物塊從A點靜止下滑，經C點對軌道的壓力不超過5mg，則物塊初始位置相對圓形軌道底部的高度H的取值范圍？

（6）若物塊由A點靜止下滑，軌道粗糙，恰能經過軌道最高點，求整個過程中摩擦力做的功.

反思3：如何求變力做功？

（7）某宇航員將該實驗裝置帶到半徑R＝5 000 km的某星球表面，做了如下實驗.軌道光滑，將質量m＝0.2kg的小球從軌道AB上高H處的某點由靜止滑下，用力傳感器測出小球經過C點時對軌道的壓力F，改變H的大小，可測出相應F的大小，F隨H的變化如圖3所示.問：

圖3

1）P點的物理意義是什么？H＝0.5m前為什么F等于零？

2）由第（4）問的方程看圖像，斜率的物理意義是什么？

3）圓軌道的半徑為多少？

4）該星球的第一宇宙速度為多大？

反思4：如何讀取圖像的信息？

（8）從A點靜止釋放時到達C點飛出，恰好垂直落在斜面上的E點，所用時間為t，問A點離地面的高度H為多少？CE間距離為多少？

反思5：如何求解綜合問題？

（9）請你根據所學的知識設計游樂場的過山車模型，要求至少要有一個斜軌道和兩個圓軌道.

（10）通過這節課的學習，你學到了什么？

從案例2可以看出：

（1）同一情境下設計了10個問題，每個問題均針對不同的知識點和能力點設計.通過對一道題目的分析，對學生力學知識應用的多種能力進行了綜合訓練，使學生對力學綜合問題的解答有一定的認識和提高.

（2）問題的設計遵循低起點原則.問題起于知識原點、背景材料、學生的認知障礙、自然現象等.以過山車這個生活背景設計問題，與學生的生活實際相聯系，以學生現有知識的實際情況為依據，使學生容易理解，便于學生解答.

（3）問題的設計遵循邏輯鏈原則.許多問題構成一條邏輯線索.根據知識層次設置問題或根據方法設置問題，即知識線或方法線.問題之間必須存在邏輯聯系，成為一個邏輯鏈.問題（1）～ （6）形成邏輯鏈，即求最低點速度—求最低點壓力—求最高點速度—求最高點壓力，形成邏輯關系.圓軌道問題—斜面與光滑圓軌道—斜面與粗糙圓軌道.情境條件的設置由淺入深，問題設計環環相扣，步步為營，邏輯關系較強.

（4）設置反思環節，使學生反思做題過程，自覺形成經驗，提升解決問題的高度.設置5個反思環節，針對學生學習過程中的易錯點、思考的難點，讓學生在學習以后反思，克服困難，從而提高學習的針對性，促進學生學習習慣的轉變.反思環節問題設置遵循的方法線，求速度（理解物體的運動情況）—求力（理解物體的受力情況）—功和能—圖像問題—解決綜合問題的方法.將知識與方法融合在一起，提高學生解決物理綜合問題的能力.

3 如何在試卷講評課教學中設計問題驅動

試卷講評主要針對學生答卷過程中出現的錯誤、失誤、知識和方法的欠缺等問題，設計相應的教案來解決這些問題.“三動”課堂的思想遵循“教一”原則，即任何一節課都圍繞一個目標設計.對于試卷講評課，每節課都針對學生答卷時出現的1～2個問題來設計.問題設計同樣遵循低起點原則、邏輯鏈原則，同時還遵循梯度小原則.梯度小將其比喻為盤山公路式，起點低、坡度小、路程長、目標達成度高.高三的學習不同于高一和高二，主要以試卷講評為主，為了使全體學生的能力都得到提升，問題的設計必須遵循梯度小原則，從而照顧到大多數學生的需要.

案例3：連接體的速度關系

模型1：兩物體都沿繩子方向運動，如圖4，它們的速度關系如何？

模型2：其中一物體不沿繩子方向運動，如圖5，求兩物體的速度關系.

圖4

圖5

模型3：其中一個物體做曲線運動.

【原題】（江蘇省南通市2009屆高三調研第13題）如圖6所示，一根不可伸長的輕繩AB跨過光滑的水平軸O，兩端分別連接質量為m的小球和質量為4m的物塊，物塊置于O點正下方的水平面上，拉直繩使OA水平，此時OA的長度為L.

圖6

（1）小球由靜止釋放繞O點轉過90°時，求小球的速度大小和物塊對地面的壓力.

（2）如圖7所示，若保持小球的質量不變，將原物塊換成質量也為m的物塊，使繩OA水平，當小球由靜止釋放轉到O點正下方時，物塊的速度大小為v，求小球的速度大小和方向（設小球與物塊不會相碰，方向用三角函數表示）.

圖7

變型：上題中，若物塊與地面間拴一不可伸長的b繩，物塊上升x時，b繩恰好繃緊，此時，小球恰好運動到O點正下方，求b繩繃緊前后小球的速度（已知，繩子繃緊前瞬間物塊的速度大小為v，OA長度為L）.

模型4：兩物體均不沿繩子運動（圖8）.質量相同的兩物體1，2，用一不可伸長的繩相連，穿在光滑的桿上，繩長為L，靜止釋放兩物體，求當物體1速度大小為v1時，物體2下落的高度h（θ未知）.

圖8

從案例3可以看出：

（1）問題設計針對學生學習過程中的難點，即連接體的速度關系問題.通過“多題合一”讓學生在不同情境下求解連接體的速度，使學生對這一問題有所認識，從而攻克難點.

（2）問題的設計遵循梯度小原則.兩個物體都沿繩的方向運動—其中一物體不沿繩子方向運動—其中一個物體做曲線運動—兩物體均不沿繩子運動方向，一步步搭臺階，沿著盤山公路上升高度，不但解決了試卷上的問題，而且還解決了難度高于試卷原題的問題，從而，使學生對連接體的速度關系問題的認識達到了一定的高度.這樣的試卷講評課才有效率.

綜上所述，不同課型的問題驅動設計，遵循的原則有相同之處，也有不同之處.具體操作時，要根據學生的實際情況，把握問題設置的難度、深度和廣度.只有將“三動”課堂的第一步即問題驅動設計得適合學生，“三動”課堂才是高效的課堂.

1 蔣天林.“問題鏈·導學”教學模式的探索與思考.中學物理教與學，2011（7）：3～5

2 閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論（第二版）.北京：高等教育出版社.2003.34～43

3 袁振國.當代教育學第二版.北京：教育科學出版社.1999.188～214

4 教 學 模 式.http：／／baike.baidu.com／view／290597.htm＃1（2011年12月29日）

5 一種新的課堂教學模式——“三動”課堂.http：／／www.jsshrzx.com：8988／webschool／News／news＿detail.jsp？newsId＝4354（2011年12月29日）