以問題驅動探究，用變式推向縱深

凌 峰

（浙江省杭州市余杭第二高級中學）

多年來的課題實踐中，我以課堂教學為平臺，努力實踐“以問題驅動探究，用變式推向縱深”的課堂教學模式，取得了初步成果，但也有些許困惑，本文結合本人的實際教學，談談自己的體會。

一、問題的提出

圖象問題是運動學的一個重點和難點，筆者進行了精當的教學設計，教學效果很好。教學設計如下：

問題情境1：A、B、C 三物體同時出發做直線運動，他們的運動情況如圖1 所示，在20s 時間內，A、B、C 三物體的平均速度與平均速率大小關系？

問題情境2：若圖象縱軸改為速度v，在20s 時間內，A、B、C三物體的平均速度與平均速率大小關系？

問題情境3：若圖象橫軸改為x/m，縱軸改為y/m，在20s 時間內，A、B、C 三物體的平均速度與平均速率大小關系？

對這一教學環節，通過三個情境變式不斷進行設問，讓學生會識別、運用圖象，理解斜率的意義，掌握位移、路程、平均速度、平均速率，從而豐厚了教學內容，提高了教學效率。課堂上，教師采用問題變式來引導學生主動參與、自主探究，讓學生感悟到x-t 與v-t 圖象及平面直角坐標y-x 圖象所反映的運動規律的差異。變式教學加強了知識間的橫向、縱向聯系，提高了學生思維的靈活性和深刻性，培養了學生綜合運用知識的能力。分層次問題展示吸引了學生的注意，從而使學生的實踐活動有效、充分、深入，教學效果很好。

新課程倡導自主、合作、探究學習，如何提高課堂探究的有效性呢？筆者認為，在教學中應該以問題驅動探究，用變式推向縱深，即教學問題設計要有思想，情境的創設要科學、新穎、恰到好處、發人深省；預設的內容由淺入深，體現分層次教學。課堂探究要有體驗，注重過程與方法，測試反饋要體現探究的深度與廣度。教學流程如下：

圖1

圖2

二、實踐研究

（一）創設問題情境

創設問題情境就是要創造一個引人入勝的物理情境，把知識和問題融入情境中，使教學內容變美、變活，深入學生的心靈之中，學生容易走入情境、獲取知識、激發思維，從而培養學生的創新精神和實踐能力。

1.在概念教學中，筆者嘗試創設問題情境，引領學生深入探究，在理解的基礎上側重概念的實際運用，使概念在學生的頭腦中進行重現、再造和升華

案例一：我在進行電學復習時，由于電學中的一些概念，如：場強、電勢、電勢能等對學生來說理解起來很難，為此進行了這樣的教學設計：

問題情境：a、b、c 是一條電場線上的三個點，電場線的方向由a 到c，a、b 間的距離等于b、c 間的距離，ψa、ψb、ψc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c 三點的電勢和場強，可以斷定 （ ）

A.ψa＞ψb＞ψcB.Ea＞Eb＞Ec

C.ψa-ψb=ψb-ψcD.Ea=Eb=Ec

變式探究1：當電子速度大小為2v0時,其電勢能為多少？

變式探究2：當正負電荷分別以一定速度從a 點釋放，它們將做何運動，電勢能如何變化？

這部分教學設計的核心內容：（1）電勢、場強的區別；（2）電場力做功與電勢差、電勢能的關系；（3）電荷在電場中的能量；（4）電場中力和運動及功和能的關系。教學環節問題呈現新穎，高信息、多層面構建學習情境，凸現問題的探究性。加強了概念之間的相互聯系與區別，側重了概念在實際問題中的應用，這樣處理使概念課的復習效率會有所提高。

2.在規律課的教學中，問題情境設計要突出主干知識，教學目標定位要準，滲透基本知識、技能與方法，在重點問題和模型上尋求突破

案例二：電磁感應中的力學、電路、能量等問題是高考復習的熱點，本人利用導軌模型，創設了不同的問題情境，不斷進行變式探究，課堂教學效果很好。

問題情境1：在相距為d 的光滑水平軌道上有一質量為m 的導體棒在水平外力F 作用下以速度v勻速運動。

求：電路圖、E、Uab、F安、P電、I大小及方向？

圖3

問題情境2：若為豎直軌道無限長，導體棒由靜止開始下滑，求：運動情況；導體棒的速度vm

問題情境3：若為傾斜導軌，則棒從寬為d 的光滑傾斜導軌的最高位置處開始下滑,到達底端前開始勻速運動，求：

（1）①受力圖②vm③pm④若棒下滑位移x 時，達到勻速，則QR？

（2）存在u 呢？

（3）用恒力F 從底端由靜止開始經過位移S 拉到ab 位置時，撤去外力再次來到底端過程中回路中產生的電能為多少？

點評：這一教學設計的理念是構建模型變式、過程變式與方法變式，讓學生在變式中掌握知識、熟練技能、獲得方法、形成能力。在這個問題中展示了同一模型的多種情境，創設了不同的物理過程，這種多角度處理問題的方式使復習教學不是簡單的描述了，而是構造新的教學形態，多個層面激發學生思維，強化學生后繼學習的欲望。這樣處理后，教學效果非常好。

3.在習題課教學中，問題情境設計的重點放在掌握知識的內在聯系上，要做到低起點、高落點，實現分層次教學。通過一題多變、一題多解進行變式教學，著重培養學生分析問題、解決問題的能力及知識遷移的能力

案例三：我在講帶電粒子在復合場中的運動時進行了這樣的教學設計：

問題情境：如下圖所示，電容量為C 的平行板電容器的極板A 和B 水平放置，相距為d，與電動勢為E、內阻可不計的電源相連。設兩板正中間只有一個質量為m 的導電小球，小球可視為質點。小球恰好處于靜止狀態,求電量q=？

圖4

變式探究1：若小球質量為2m，則它將向一板運動，到達極板時速度多大？

變式探究2：若碰時無機械能損失，碰后與極板帶相同性質的電荷且反彈后恰好運動到電容器的另一極板。求碰后小球帶電量？

變式探究3：質量為m/2 的負電荷q 的小球從高出h=？處自由落下，剛好達到B 板。

變式探究4：若AB 板豎直放置,該小球恰好從極板邊緣飛出,求其落地時速度大小？

變式探究5：若存在磁場，小球也恰好能從極板邊緣飛出，求其落地時速度大小？

這種典型問題多角度的設問，達到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學生在發現、認識、掌握物理知識間的變與不變的聯系中，知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進，使不同的學生思維品質都能有所發展，從而達到分類教學、全面提高的目的。總之，課堂就是舞臺，教師既是導演，又是演員，舉手投足都有“戲”，善于創設問題情境會使學生情趣濃厚，思維活躍，課堂教學效果好。

（二）運用變式教學，加強探究的深度與廣度

探究活動要注重學生的個性差異，探究過程中將問題分割成若干個簡單問題，多層次、多角度地逐個擊破，實現分層次教學。探究問題的多角度設問，達到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學生的知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進。變式是一種有效探究的方式，變式的運用能激發學生的求異思維，有效地促進學生的思維發展，提高學生分析問題和解決問題的能力。

1.體現分層教學

關于摩擦力的相關知識是高考命題的重點，本人在進行這部分的復習時，變式的內容由淺入深，體現了分層次教學，教學效果很好。

案例四：動力學的皮帶問題

問題情境：皮帶水平放置,已知木塊的質量m、初速度v0=2m/s、皮帶的長度L=1.6m 以及它們間的動摩擦因數u=0.1。

問題1：皮帶不動，木塊從A 到B 所用的時間？

問題2：若皮帶以速度v 逆時針轉動呢？

問題3：若皮帶以速度v 順時針轉動呢？

變式:皮帶傾斜放置，傾角為37°, 已知質量m 的木塊由靜止下滑、皮帶的長度L=1.6m 以及它們間的動摩擦因數u=0.1。

問題1：皮帶不動，木塊由靜止從A 到B 所用的時間？

問題2：若皮帶以速度v 順時針轉動呢？

問題3：若皮帶以速度v 逆時針轉動呢？

這一教學環節，知識的展示由淺入深，思維的跨度由簡單到復雜，能力的要求由低級向高級，達到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學生在發現、認識、掌握物理知識間的變與不變的聯系中，知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進，使不同的學生思維品質都能有所發展，從而達到分類教學、全面提高的目的。

2.注重學生體驗

實驗是高考復習過程中的難點，如何做到有效地復習，可通過變式的教學設計對學生問題進行分析，對題目的描述、實驗原理、實驗方法、儀器使用等進行歸納，幫助學生解決這個難點問題。要以實驗促復習，對于突擊性的集中式復習和無操作性的板書式、講評式復習要盡量避免。

案例五：電阻測量一直是高考中對學生實驗知識和能力考查的最佳切入點，也是電學實驗中最為核心的內容。為此，我在教學中進行了以下設計。

問題情境：有一電阻Rx，其阻值大約是25kΩ，可供選擇器材有：

電流表A1（0～100μA，2 kΩ）

電流表A2（0～500μA，300 Ω）

電壓表V1（0～10V，100 kΩ）

電壓表V2（0～50V，500 KΩ）

直流穩壓電源E（15V，1A）

滑動變阻器R（1 kΩ，1 W）電鍵K 和若干根導線。

試選擇適當的器材,設計電路,使測量盡可能準確，并畫出電路圖，進行實物連線。

這雖然是個基礎題，但考查了四個方面的知識：內外接判斷、限流式分壓式的判定、儀表的選擇、電路的設計與連接。學生掌握了基本知識、技能與方法再進行變式訓練。

變式1：用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（約950Ω）；電源E，具有一定內阻，電動勢約為9.0V；

電壓表v1，量程為1.5V，內阻r1＝750Ω；

電壓表v2，量程為5V，內阻r2＝2500Ω；

滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；

單刀單擲開關K，導線若干。

圖5

（2）若電壓表v1的讀數用U1表示，電壓表v2的讀數用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為？

通過考題的變式訓練，讓學生明確考試方向，掌握考查的側重點，提高應試能力，這樣處理會使學生的實踐活動有效、充分、深入，從而提高復習的效度。

3.要做到低起點、高落點，著重培養學生分析問題、解決問題能力及知識的遷移能力

案例六：電場力做功是電場的能的性質的重要內容，筆者進行了探究式教學，注重對學生的學習方法進行引領、同化和提升，效果很好。例題設計如下：

變式1：若電場水平向左，拉力為多大？

變式2：在方向水平的勻強電場中，一不可伸長的不導電細線的一端連著一個質量為m 的帶電小球，另一端固定于O 點。把小球拉起直至細線與場強平行，然后無初速釋放。已知小球擺到最低點的另一側，線與豎直方向的最大夾角為θ，求小球經過最低點時細線對小球的拉力。

通過變式教學，使知識的展示由淺入深，思維的跨度由簡單到復雜，能力的要求由低級向高級，不僅可以做到分層教學，使不同程度的學生得到充分的體驗、實踐，提高學生的課堂效率，而且可以培養學生的綜合分析能力以及知識的牽引能力。

新課程倡導探究式教學，探究式教學的教學設計要注重過程與方法，營造師生互動、和諧的探究氛圍，使課堂教學充滿生機和智慧，努力培養學生的創新精神和實踐能力。探究式教學能優化學生的學習方式和學習方法，給學生營造一種有效交流的氛圍，讓學生充分參與到課堂教學中，就會激發學生的學習興趣，從而熟練技能、掌握方法、獲得體驗。

［1］成勇.關注高中物理教學中學生的學習體驗.物理教學探討，2009（03）.

［2］陳文芳.談體驗式教學對高中物理教學的意義.新課程：上，2011（04）.