在習題教學中合理鋪設臺階，提高學生的物理學習自我效能感

摘要：本文主要探討如何通過有梯度的習題教學為學生合理鋪設臺階，并詳細分析設計習題，從而提高學生的物理學習自我效能感。

關鍵詞：習題教學；臺階；物理學習；自我效能感

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）2（S）-0041-3

筆者在高中物理教學中，發現相當一部分學生雖然有學習的目標且明白只有通過認真學習才能實現目標，卻仍然不能堅持實施認真學習這一行為。通過觀察、訪談和查閱資料，認識到此類現象與學生的物理學習自我效能感有關。

自我效能感這一概念是由美國心理學家班杜拉于1977年最早提出的，是指個體對自己的行為能力及行為能否產生預期結果所抱的信念，當個體確信自己的行為能夠產生預期效果時才能更好地實施和堅持自己的行為。而物理學習自我效能感則是指學生對于自己的學習行為能否實現物理學習目標的一種自信程度，只有當學生擁有了較高的物理學習自我效能感，他才相信通過自己的努力能夠實現物理學習的目標，才能更好的實施和堅持努力學習物理這一行為。可見，要讓學生學得積極主動、愉快高效，必須想辦法提高學生的物理學習自我效能感。

如何提高學生的物理學習自我效能感呢？心理學理論認為，影響自我效能感的因素主要來自以下四個方面：親歷的成敗經驗；替代性經驗；社會說服；生理和情緒狀態。其中，因為親歷的成敗經驗是基于個體的親身體驗，因而對自我效能感的形成影響最大。成功的經驗會提高個體的自我效能感，失敗的經驗會降低個體的自我效能感。

習題教學作為貫穿整個高中物理教學的教學形式，幾乎每天都在為學生提供大量的成敗經驗。如果習題教學不注意設計合理的梯度，太難的問題會讓學生總是體會到挫敗感，長此以往必然對學生的自我效能感和學習的積極性不利：因此，習題教學必須結合學生情況合理鋪設臺階，才能讓學生拾級而上，學得輕松高效。

習題教學的階梯設計可以從以下四個方面來進行：

1 習題本身的問題設計要有梯度

例1如圖1所示，一帶電量為+q的小球，質量為m，套在一豎直的粗糙木桿上。現在空間中加一場強為E的水平向左的勻強電場和磁感應強度為B的垂直于紙面向里的勻強磁場，已知球與木桿之間的摩擦系數μ

分析此習題的主要目的在于鞏固學生對于洛倫茲力的大小隨速度的變化而變化的特點。在分析中會涉及到物體的受力、加速度、速度的漸變問題，需要用到分析多過程的動力學問題的一般步驟和方法。特別是在小球運動的過程中，桿的彈力會反向，這成為學生分析過程中遇到的最大的難點。本習題只設有一個問題，這個要求“一步到位”的問題對大部分學生而言無疑太難，解決這個問題將極大的影響了他們的信心和積極性，會降低學生的自我效能感。

經過詳細分析此題想要達到的目的及會用到的方法和規律，猜想學生可能遇到的困難。可將此習題改編為例2的形式：

例2一帶電量為+q的小球，質量為m，套在一豎直的粗糙木桿上。現在空間中加一場強為E的水平向左的勻強電場，如圖2所示。已知球與木桿之間的摩擦系數μ

（1）現將小球由靜止釋放，試分析小球的運動情況。

（2）在空間中加一磁感應強度為B的垂直于紙面向外的勻強磁場，如圖3所示，試分析小球的運動情況并求出小球的最大速度。

（3）將空間中勻強磁場的方向改為垂直于紙面向里，磁感應強度仍為B，如圖1所示，試分析小球的運動情況并求出小球的最大速度。

分析改編后第（1）問的要求屬于識記、領會的層次，目的在于讓學生明確物理情景，回顧并熟練運用分析動力學問題的一般方法，即：分析受力情況與運動情況，將兩者結合從而完整分析物體的加速度與速度情況，得到整個過程物體的運動情況。第（2）問的要求屬于簡單綜合應用的層次，此問中把磁場方向設計為垂直于紙面向外，桿的彈力不會反向，學生通過解決此問可以鞏固對于洛倫茲力的認識，深刻體會到洛倫茲力的大小會隨速度大小的變化而變化，逐漸學會分析此類情景下物體的加速度與速度情況的方法，為最終解決第（3）問提供范本。第（3）問的要求屬于較復雜綜合應用的層次，但有了之前的知識與方法作為鋪墊，學生會有較強的信心來解決這個看起來與第（2）問差不多的問題。站在第（1）、（2）問的階梯之上，學生最終成功解決問題的可能性大大增加了。

總的說來，由例1改編為例2，注重了在習題教學中體現階梯，為有效地保護學生的學習興趣與積極性，提高他們學習物理的自我效能感起到了積極的作用。

2 一堂習題課的習題與習題之間要體現梯度

例如，在進行關于“閉合電路中的最大功率問題”的習題課時，可分為如下幾個步驟：

1.一般閉合電路（包括純電阻電路和非純電阻電路）的電源最大輸出功率問題。

任務一如圖4所示，電源電動勢為E，內阻為r，請分析電路中電流為多大時電源輸出功率最大，并計算出此最大值。

2.純電阻電路的電源最大輸出功率問題。

任務二如圖5所示，電源電動勢為E，內阻為r，外電路可變電阻為R，請分析外阻R多大時電源輸出功率最大。并計算出此最大值。

3.鞏固并更加透徹的理解步驟2中所學的方法。區別定值電阻與可變電阻的最大功率問題在分析方法上的不同。

任務三如圖6所示，電源電動勢為E，內阻為r，外電路定值電阻為R，可變電阻為R，請分析外阻R多大時，（1）定值電阻R消耗的功率最大；（2）可變電阻R消耗的功率最大；（3）電源的輸出功率最大。

4.在步驟3的基礎上將各方法融會貫通，并加入一個新的知識點——最大輸出功率的圖像問題（如圖8所示）。

任務四如圖7所示，電源電動勢為E，內阻為r=1.5Ω，外電路定值電阻R=R=1Ω，可變電阻為R的最大阻值為5Ω，請分析可變電阻為R多大時，（1）定值電阻R消耗的功率最大；（2）定值電阻R與可變電阻R消耗的總功率最大；（3）電源的輸出功率最大。

5.與實際問題的結合，鍛煉學生靈活處理問題的能力。

任務五如圖9所示的電路中，直流發電機E=250V，r=3Ω，R=R=1Ω，電熱絲組中裝有50只完全相同的電熱絲，每只電熱絲的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計，并且不計電熱絲電阻隨溫度的變化。

（1）當接通幾只電熱絲時，實際使用的電熱絲能正常工作？

（2）當接通幾只電熱絲時，發電機輸出功率最大？

（3）當接通幾只電熱絲時，電熱絲組加熱物體最快？

（4）當接通幾只電熱絲時，電阻R、R上消耗的功率最大？

（5）當接通幾只電熱絲時，實際使用的每只電熱絲中電流最大？

（6）當接通幾只電熱絲時，發電機的功率最大？

分析本節課的目標在于讓學生學會分析一般電路與純電阻電路中的最大輸出功率問題，并學會將該分析方法進行遷移以解決類似的其他問題。為了實現此目標，本設計將教學過程細分為了很多小步，每一小步通過不同的任務來實現。第一步旨在用數學上二次函數求極值的方法解決一般的閉合回路的最大輸出功率問題，得出具有普遍意義的結論；第二步則可以運用數學上均值不等式的方法或利用第一步的結論得到純電路的輸出功率最大時需要滿足的條件及其特點；第三步進一步將求極值的方法進行鞏固，并且教會學生可以將定值電阻R與內阻r之和視為等效內阻的方法：第四步則要求學生對于方法的理解更為透徹。并且認識最大輸出功率隨電阻變化的圖像特點，知道當不能實現內外阻相等的條件時，阻值越接近相等，輸出功率越大；第五步，要求學生靈活運用本節課的所學方法解決具體的問題。

本節課五個步驟層層遞進，使學生對于方法的理解和認識逐漸變得透徹，在不知不覺間實現了本節課的目標。在本節課的教學過程中，學生的成就感會遠遠高于挫敗感，對于其自我效能感的提高能起到積極的作用。

3 配以有梯度的課后練習

如果僅僅是課堂上進行有梯度的習題教學，課下的習題卻不注意難度與梯度，那么學生在課堂上好不容易建立起來的自信會很容易被消磨掉，因此課后的習題也同樣必須具有階梯性。

4 學生自主設計階梯式的練習

雖然教師進行有梯度的習題教學確實可以使學生解決問題更加自信，但是長期這樣的教學方式卻恐怕會讓學生總是依賴老師幫他們鋪設階梯，逐漸喪失獨立解決問題的能力，這將是非常嚴重的后果。因此，有梯度的習題教學必須最終要求學生自己細分問題，自己設計題目的問題。在教學過程中，要適時地給學生機會對老師準備好的題目情景自行設計有梯度的多個問題，并自己解答或同學交換解答。讓學生在設計問題的過程中，進一步體會該問題的物理本質，學會自己為自己鋪設解決問題的階梯。

筆者從以上四個方面在習題教學中鋪設臺階并教會學生鋪設臺階，通過一段較長時間的教學實踐，利用相應量表可測得學生的物理學習自我效能感水平有較大提升，他們對于物理學習更有信心和積極性，同時物理學習成績也得到了提高。

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（欄目編輯 羅琬華）