以問題驅(qū)動探究，用變式推向縱深

凌峰

摘 要：闡述新課程背景下高中物理教學(xué)設(shè)計要科學(xué)構(gòu)建情境，以問題驅(qū)動探究，用變式推向縱深，凸現(xiàn)主干、橫向展開、逐層推進(jìn)，課堂教學(xué)實現(xiàn)目標(biāo)高遠(yuǎn)、內(nèi)容豐厚、實踐充分、活動有效；實現(xiàn)教師對學(xué)生在知識與技能上的指導(dǎo)，過程與方法上的輔導(dǎo)，情感、態(tài)度、價值觀上的引導(dǎo)，提高課堂教學(xué)效率，達(dá)到教學(xué)效益的最大化。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；問題；變式；有效性

多年來的課題實踐中，我以課堂教學(xué)為平臺，努力實踐“以問題驅(qū)動探究，用變式推向縱深”的課堂教學(xué)模式，取得了初步成果，但也有些許困惑，本文結(jié)合本人的實際教學(xué)，談?wù)勛约旱捏w會。

一、問題的提出

圖象問題是運(yùn)動學(xué)的一個重點和難點，筆者進(jìn)行了精當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計，教學(xué)效果很好。教學(xué)設(shè)計如下：

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

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

對這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過三個情境變式不斷進(jìn)行設(shè)問，讓學(xué)生會識別、運(yùn)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(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。課堂上，教師采用問題變式來引導(dǎo)學(xué)生主動參與、自主探究，讓學(xué)生感悟到x-t與v-t圖象及平面直角坐標(biāo)y-x圖象所反映的運(yùn)動規(guī)律的差異。變式教學(xué)加強(qiáng)了知識間的橫向、縱向聯(lián)系，提高了學(xué)生思維的靈活性和深刻性，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力。分層次問題展示吸引了學(xué)生的注意，從而使學(xué)生的實踐活動有效、充分、深入，教學(xué)效果很好。

新課程倡導(dǎo)自主、合作、探究學(xué)習(xí)，如何提高課堂探究的有效性呢？筆者認(rèn)為，在教學(xué)中應(yīng)該以問題驅(qū)動探究，用變式推向縱深，即教學(xué)問題設(shè)計要有思想，情境的創(chuàng)設(shè)要科學(xué)、新穎、恰到好處、發(fā)人深省；預(yù)設(shè)的內(nèi)容由淺入深，體現(xiàn)分層次教學(xué)。課堂探究要有體驗，注重過程與方法，測試反饋要體現(xiàn)探究的深度與廣度。教學(xué)流程如下：

二、實踐研究

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境

創(chuàng)設(shè)問題情境就是要創(chuàng)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(xué)內(nèi)容變美、變活，深入學(xué)生的心靈之中，學(xué)生容易走入情境、獲取知識、激發(fā)思維，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

1.在概念教學(xué)中，筆者嘗試創(chuàng)設(shè)問題情境，引領(lǐng)學(xué)生深入探究，在理解的基礎(chǔ)上側(cè)重概念的實際運(yùn)用，使概念在學(xué)生的頭腦中進(jìn)行重現(xiàn)、再造和升華

案例一：我在進(jìn)行電學(xué)復(fù)習(xí)時，由于電學(xué)中的一些概念，如：場強(qiáng)、電勢、電勢能等對學(xué)生來說理解起來很難，為此進(jìn)行了這樣的教學(xué)設(shè)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(qiáng)，可以斷定（ ）

A.ψa>ψb>ψc B.Ea>Eb>Ec

C.ψa-ψb=ψb-ψc D.Ea=Eb=Ec

變式探究1：當(dāng)電子速度大小為2v0時，其電勢能為多少？

變式探究2：當(dāng)正負(fù)電荷分別以一定速度從a點釋放，它們將做何運(yùn)動，電勢能如何變化？

這部分教學(xué)設(shè)計的核心內(nèi)容：（1）電勢、場強(qiáng)的區(qū)別；（2）電場力做功與電勢差、電勢能的關(guān)系；（3）電荷在電場中的能量；（4）電場中力和運(yùn)動及功和能的關(guān)系。教學(xué)環(huán)節(jié)問題呈現(xiàn)新穎，高信息、多層面構(gòu)建學(xué)習(xí)情境，凸現(xiàn)問題的探究性。加強(qiáng)了概念之間的相互聯(lián)系與區(qū)別，側(cè)重了概念在實際問題中的應(yīng)用，這樣處理使概念課的復(fù)習(xí)效率會有所提高。

2.在規(guī)律課的教學(xué)中，問題情境設(shè)計要突出主干知識，教學(xué)目標(biāo)定位要準(zhǔn)，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(yīng)中的力學(xué)、電路、能量等問題是高考復(fù)習(xí)的熱點，本人利用導(dǎo)軌模型，創(chuàng)設(shè)了不同的問題情境，不斷進(jìn)行變式探究，課堂教學(xué)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(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在水平外力F作用下以速度v勻速運(yùn)動。

求：電路圖、E、Uab、F安、P電、I大小及方向？

問題情境2：若為豎直軌道無限長，導(dǎo)體棒由靜止開始下滑，求：運(yùn)動情況；導(dǎo)體棒的速度vm

問題情境3：若為傾斜導(dǎo)軌，則棒從寬為d的光滑傾斜導(dǎo)軌的最高位置處開始下滑，到達(dá)底端前開始勻速運(yùn)動，求：

（1）①受力圖②vm③pm④若棒下滑位移x時，達(dá)到勻速，則QR？

（2）存在u呢？

（3）用恒力F從底端由靜止開始經(jīng)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(chǎn)生的電能為多少？

點評：這一教學(xué)設(shè)計的理念是構(gòu)建模型變式、過程變式與方法變式，讓學(xué)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(chuàng)設(shè)了不同的物理過程，這種多角度處理問題的方式使復(fù)習(xí)教學(xué)不是簡單的描述了，而是構(gòu)造新的教學(xué)形態(tài)，多個層面激發(fā)學(xué)生思維，強(qiáng)化學(xué)生后繼學(xué)習(xí)的欲望。這樣處理后，教學(xué)效果非常好。

3.在習(xí)題課教學(xué)中，問題情境設(shè)計的重點放在掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系上，要做到低起點、高落點，實現(xiàn)分層次教學(xué)。通過一題多變、一題多解進(jìn)行變式教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)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(fù)合場中的運(yùn)動時進(jìn)行了這樣的教學(xué)設(shè)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(nèi)阻可不計的電源相連。設(shè)兩板正中間只有一個質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點。小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，求電量q=？

變式探究1：若小球質(zhì)量為2m，則它將向一板運(yùn)動，到達(dá)極板時速度多大？

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

變式探究3：質(zhì)量為m/2的負(fù)電荷q的小球從高出h=？處自由落下，剛好達(dá)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(shè)問，達(dá)到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識、掌握物理知識間的變與不變的聯(lián)系中，知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進(jìn)，使不同的學(xué)生思維品質(zhì)都能有所發(fā)展，從而達(dá)到分類教學(xué)、全面提高的目的。總之，課堂就是舞臺，教師既是導(dǎo)演，又是演員，舉手投足都有“戲”，善于創(chuàng)設(shè)問題情境會使學(xué)生情趣濃厚，思維活躍，課堂教學(xué)效果好。

（二）運(yùn)用變式教學(xué)，加強(qiáng)探究的深度與廣度

探究活動要注重學(xué)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(xiàn)分層次教學(xué)。探究問題的多角度設(shè)問，達(dá)到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學(xué)生的知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進(jìn)。變式是一種有效探究的方式，變式的運(yùn)用能激發(fā)學(xué)生的求異思維，有效地促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

1.體現(xiàn)分層教學(xué)

關(guān)于摩擦力的相關(guān)知識是高考命題的重點，本人在進(jìn)行這部分的復(fù)習(xí)時，變式的內(nèi)容由淺入深，體現(xiàn)了分層次教學(xué)，教學(xué)效果很好。

案例四：動力學(xué)的皮帶問題

問題情境：皮帶水平放置，已知木塊的質(zhì)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(shù)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(zhuǎn)動呢？

問題3：若皮帶以速度v順時針轉(zhuǎn)動呢？

變式：皮帶傾斜放置，傾角為37°， 已知質(zhì)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(shù)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(zhuǎn)動呢？

問題3：若皮帶以速度v逆時針轉(zhuǎn)動呢？

這一教學(xué)環(huán)節(jié)，知識的展示由淺入深，思維的跨度由簡單到復(fù)雜，能力的要求由低級向高級，達(dá)到一題多變、一題多解、多題歸一，能使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識、掌握物理知識間的變與不變的聯(lián)系中，知識層次和思維能力均由淺入深，層層遞進(jìn)，使不同的學(xué)生思維品質(zhì)都能有所發(fā)展，從而達(dá)到分類教學(xué)、全面提高的目的。

2.注重學(xué)生體驗

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

案例五：電阻測量一直是高考中對學(xué)生實驗知識和能力考查的最佳切入點，也是電學(xué)實驗中最為核心的內(nèi)容。為此，我在教學(xué)中進(jìn)行了以下設(shè)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(wěn)壓電源E（15V，1A）

滑動變阻器R（1 kΩ，1 W）電鍵K和若干根導(dǎo)線。

試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模O(shè)計電路，使測量盡可能準(zhǔn)確，并畫出電路圖，進(jìn)行實物連線。

這雖然是個基礎(chǔ)題，但考查了四個方面的知識：內(nèi)外接判斷、限流式分壓式的判定、儀表的選擇、電路的設(shè)計與連接。學(xué)生掌握了基本知識、技能與方法再進(jìn)行變式訓(xùn)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(nèi)阻，電動勢約為9.0V；

電壓表v1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750Ω；

電壓表v2，量程為5V，內(nèi)阻r2=2500Ω；

滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；

單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。

（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖。

（2）若電壓表v1的讀數(shù)用U1表示，電壓表v2的讀數(shù)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(xùn)練，讓學(xué)生明確考試方向，掌握考查的側(cè)重點，提高應(yīng)試能力，這樣處理會使學(xué)生的實踐活動有效、充分、深入，從而提高復(fù)習(xí)的效度。

3.要做到低起點、高落點，著重培養(yǎng)學(xué)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(zhì)的重要內(nèi)容，筆者進(jìn)行了探究式教學(xué)，注重對學(xué)生的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行引領(lǐng)、同化和提升，效果很好。例題設(shè)計如下：

問題情境：質(zhì)量為m、電荷為+q的帶電小球用一根不可伸長的長為L的絕緣輕細(xì)線懸掛于O點且mg/qE=，電場方向水平向右，現(xiàn)將小球向右拉到懸線水平位置靜止釋放。求小球到達(dá)最低點時，受到繩子的拉力多大？

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(qiáng)電場中，一不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個質(zhì)量為m的帶電小球，另一端固定于O點。把小球拉起直至細(xì)線與場強(qiáng)平行，然后無初速釋放。已知小球擺到最低點的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為θ，求小球經(jīng)過最低點時細(xì)線對小球的拉力。

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

新課程倡導(dǎo)探究式教學(xué)，探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)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(xué)充滿生機(jī)和智慧，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。探究式教學(xué)能優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)方法，給學(xué)生營造一種有效交流的氛圍，讓學(xué)生充分參與到課堂教學(xué)中，就會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而熟練技能、掌握方法、獲得體驗。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 張珍珍