中學(xué)物理課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略研究

易海玲

摘 要：“沒有課堂教學(xué)層面的改革，就沒有真正意義的課程改革”，基礎(chǔ)教育發(fā)展到今天，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)基于“核心素養(yǎng)”的課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科設(shè)置、教師研修，特別是課堂變革的問題。結(jié)合中學(xué)物理學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合不同物理課型探索優(yōu)化中學(xué)物理課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的策略，以促進(jìn)中學(xué)物理課堂教學(xué)的優(yōu)化，從而更有利于提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；課堂結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

一、教學(xué)結(jié)構(gòu)的含義

教學(xué)結(jié)構(gòu)是指在一定的教學(xué)思想的指導(dǎo)下，為完成一定的教學(xué)目標(biāo)，對構(gòu)成的諸要素在時間、空間方面所設(shè)計(jì)的比較穩(wěn)定的活動程序。教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化一般含有課前備課預(yù)設(shè)優(yōu)化、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、課后反思總結(jié)優(yōu)化，課前優(yōu)化是為課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提前做好充分準(zhǔn)備工作，而課后反思總結(jié)優(yōu)化是后續(xù)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的再加工。因此，課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、中學(xué)物理課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

從實(shí)用性和典型性出發(fā)，筆者提出物理概念課教學(xué)、物理規(guī)律課教學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、物理習(xí)題課教學(xué)等四種物理教學(xué)的典型課型。

1.物理概念課

物理概念是物理規(guī)律的基礎(chǔ)。如果沒有一系列的物理概念作基礎(chǔ)，就無法形成物理學(xué)的體系。例如，若沒有時間、位移、速度、加速度等一系列概念，就不可能形成運(yùn)動學(xué)內(nèi)容體系；物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵。如果不能形成正確的概念，不僅會影響學(xué)生對有關(guān)物理規(guī)律的理解、掌握，而且還會直接影響學(xué)生整個物理學(xué)科的學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在中學(xué)物理教學(xué)中，首要的就是讓學(xué)生掌握物理概念。

概念引入是概念教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。在物理概念的教學(xué)中，必須首先給學(xué)生創(chuàng)造一個適應(yīng)教學(xué)要求的，借以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、探索事物本質(zhì)屬性的物理環(huán)境，從而使學(xué)生明確為什么要引入這個概念，引入它有什么作用，這樣才能把教學(xué)目的轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)目的，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

例如，“速度變化快慢的描述——加速度”一節(jié)為引入加速度概念，列舉以下三種車加速起步一段時間后的速度，請?zhí)钕旅娴谋砀癫⒈容^哪種車速度變化得最快。

大客車：起步15 s后速度為30 m/s；旅客列車：起步15 s后速度為6 m/s；摩托車：起步10 s后速度為30 m/s；噴氣式飛機(jī)：從30 m/s的速度開始滑行6 s后停止。

然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過提問引發(fā)學(xué)生思考，同時提示學(xué)生回憶已學(xué)的速度的概念建立過程。經(jīng)過比較得到：速度的變化量與所用時間的比值越大，即單位時間內(nèi)的速度變化量越大，表示速度變化得越快。這樣不僅揭示出了加速度這個概念的本質(zhì)屬性，而且使學(xué)生認(rèn)識到了引入新的物理量的必要性。在物理概念教學(xué)中，教師要掌握課堂教學(xué)的時機(jī)，經(jīng)過對比分析，揭露事物的本質(zhì)屬性后，因勢利導(dǎo)，立即轉(zhuǎn)移到定義概念這一環(huán)節(jié)上。

在按照這種教學(xué)結(jié)構(gòu)所形成的物理概念課堂教學(xué)活動中，學(xué)生是信息加工的主體和知識的主動建構(gòu)者；教師是教學(xué)活動的組織者、指導(dǎo)者、促進(jìn)者。教師通過教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生物理學(xué)科物理觀念和科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2.物理規(guī)律課

物理規(guī)律是物理基礎(chǔ)知識中最重要的內(nèi)容之一，是物理學(xué)知識體系的中心。學(xué)生感覺物理學(xué)科學(xué)習(xí)難度大，是因?yàn)樵谖锢硪?guī)律課堂教學(xué)中教師很多時候是重視理論推導(dǎo)、輕視親身體驗(yàn)，認(rèn)為學(xué)生記住物理規(guī)律后會應(yīng)用規(guī)律解題就可以了。殊不知，學(xué)生由于缺少對物理規(guī)律得出過程的體驗(yàn)，以至于不能真正理解規(guī)律，靈活運(yùn)用就更難了。以“變壓器”的教學(xué)設(shè)計(jì)片段為例，談?wù)勅绾谓Y(jié)合優(yōu)化中學(xué)物理規(guī)律課課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，有效突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了研究理想變壓器的工作規(guī)律，首先讓學(xué)生了解理想變壓器的條件，教師利用實(shí)驗(yàn)室可拆變壓器，分別在原線圈未通電和通電的情況下，請一位學(xué)生用手觸摸橫條鐵芯和提起鐵芯，感受鐵芯的作用，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，原、副線圈中的“電”是通過鐵芯的“磁”來相互聯(lián)系的，從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，變壓器是把一種電能通過磁場能轉(zhuǎn)換成另一種電能的裝置，鐵芯起到了轉(zhuǎn)換能量的作用。教師可演示可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合，接在副線圈兩端的小燈泡的亮度從小到正常發(fā)光的變化過程。分析閉合鐵芯的作用，提出漏磁。再請一位學(xué)生用手觸摸剛工作后的變壓器的線圈和鐵芯，并說出感覺。分析為什么會發(fā)熱？經(jīng)過對以上一系列問題的分析，學(xué)生很容易總結(jié)出理想變壓器的條件。然后依據(jù)能量守恒觀點(diǎn)進(jìn)一步結(jié)合理論推導(dǎo)得出理想變壓器滿足的物理規(guī)律。

多數(shù)物理規(guī)律課的教學(xué)，適合開展科學(xué)探究活動，因此，在優(yōu)化中學(xué)物理規(guī)律課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)過程中，要使學(xué)生掌握物理規(guī)律，應(yīng)該盡可能地讓學(xué)生親歷探究物理規(guī)律的過程。

3.物理實(shí)驗(yàn)課

在物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中積極開展探究式教學(xué)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生核心素養(yǎng)的有效手段。在創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生提出物理問題的能力過程中，要在啟發(fā)性上下工夫，在演示實(shí)驗(yàn)過程中不斷引導(dǎo)思維，讓學(xué)生把觀察和思維緊密結(jié)合起來進(jìn)行思考，使學(xué)生的認(rèn)識由表及里逐步深化。例如，“導(dǎo)體的電阻”這一節(jié)在引導(dǎo)學(xué)生提出問題的環(huán)節(jié)，為了說明電阻與導(dǎo)體的粗細(xì)有關(guān)，將日常生活中的兩個100W和15W的兩個燈泡并聯(lián)接入電路，讓學(xué)生觀察燈泡亮度后，將燈泡的燈絲展示給學(xué)生觀看，然后提問，實(shí)驗(yàn)中燈泡的亮度為什么不同？由已學(xué)知識知道，并聯(lián)電壓相同，亮度不同，說明電阻不同，學(xué)生自然會提出問題：電阻為什么不同？導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)？從學(xué)生生活中熟悉的事物入手開始提問，有利于培養(yǎng)學(xué)生在生活中學(xué)會觀察、善于思考的習(xí)慣。

物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中，不要害怕學(xué)生實(shí)驗(yàn)出錯。有時實(shí)驗(yàn)出錯恰恰是暴露學(xué)生學(xué)習(xí)中存在問題和解決問題的最好時機(jī)。例如，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器的分壓接法和限流接法既是本實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，又是電學(xué)部分學(xué)生普遍存在的典型問題。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生在連接電路圖的環(huán)節(jié)，在連接滑動變阻器的過程中容易出現(xiàn)將滑動變阻器的接線柱接錯的典型問題，發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯誤后教師不應(yīng)該直接指出學(xué)生的錯誤，這時教師的引導(dǎo)作用尤為關(guān)鍵，問學(xué)生是否可以試驗(yàn)待測小燈泡兩端的電壓為零，鼓勵學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)自己的想法，讓學(xué)生自己主動發(fā)現(xiàn)問題、尋求解決問題的辦法，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的探究。學(xué)生通過親歷完整的探究過程，不僅糾正了之前的錯誤認(rèn)識，對知識本身產(chǎn)生了深刻的認(rèn)識，更重要的是掌握了科學(xué)的研究方法，發(fā)展了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约蔼?dú)立分析解決實(shí)際問題的能力。只有學(xué)生自己親身經(jīng)歷的東西才是“活”的，才能在學(xué)習(xí)后體驗(yàn)到成就感，從而使學(xué)生的探究興趣和探究能力得到逐步提高。

4.物理習(xí)題課

物理習(xí)題課教學(xué)是鞏固與靈活運(yùn)用所學(xué)物理知識解決實(shí)際問題、培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力的一種主要形式，是中學(xué)物理教學(xué)的一個重要組成部分。在習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)采用習(xí)題變式訓(xùn)練的教學(xué)方式，對物理中的問題進(jìn)行不同角度、不同層次、不同情形、不同背景的變式，以暴露問題的本質(zhì)特征，揭示不同知識點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系。

例如，“習(xí)題課——傳送帶模型”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

【例1】如圖1所示，水平傳送帶兩輪A、B間距L足夠長，傳送帶以速度v=2.0m/s沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。現(xiàn)有一物體以水平速度v0=0由A端放上傳送帶，設(shè)物體與傳送帶間滑動摩擦因數(shù)為μ=0.10（g=10m/s2）。求：

（1）物體在加速階段的位移S1；

（2）物體在傳送帶上留下痕跡的長度。（假設(shè)物體在傳送帶上滑動時能留下痕跡）

【變式訓(xùn)練1】若L=1.28m，原題其他條件不變，求物體從A運(yùn)動到B的時間t。

【變式訓(xùn)練2】若L=8m，原題其他條件不變，求物體從A運(yùn)動到B的時間t。

【變式訓(xùn)練3】若L=8m，v0=3m/s，原題其他條件不變，求物體從A運(yùn)動到B的時間t。

【變式訓(xùn)練4】若L=8m，v0=5.0m/s原題其他條件不變，求物體從A運(yùn)動到B的時間t。

【變式訓(xùn)練5】如圖2所示，水平傳送帶兩輪A、B間距L足夠長，傳送帶以速度v=2.0m/s沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。現(xiàn)有一物體以水平速度v0=5.0m/s由A端滑上傳送帶，設(shè)物體與傳送帶間滑動摩擦因數(shù)為μ=0.10（g=10m/s2），求出物塊離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)的距離S。

【變式訓(xùn)練6】在變式5中，若L=8m，其他條件不變，物塊將從傳送帶哪端離開，離開時速度多大？

【變式訓(xùn)練7】在變式5中，若L=15m，其他條件不變，物塊將從傳送帶哪端離開，離開時速度多大？

小結(jié)：水平傳送帶問題求解的關(guān)鍵在于：

（1）分析物體與傳送帶的相對運(yùn)動情況從而對傳送帶上的物體所受的力進(jìn)行正確的分析。尤其時刻物體受力情況分析是解決此類問題的切入點(diǎn)。

（2）時刻就是物體所受摩擦力的有無、大小、方向等均可能發(fā)生突變的時刻。

該模型學(xué)生常見的問題主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）物體與傳送帶之間是否存在摩擦力、是滑動摩擦力還是靜摩擦力、摩擦力的方向如何；（2）物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動。針對這些實(shí)際問題，本設(shè)計(jì)從最簡單的題設(shè)條件水平傳送帶、足夠長、物塊初速度為零入手，通過依次改變傳送帶長度、改變物塊初速度的大小、改變物塊初速度的方向的變式訓(xùn)練讓學(xué)生初步建立模型特點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生歸納出分析此類問題的方法。

習(xí)題課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵在于教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，選擇的習(xí)題要具有典型性、針對性、啟發(fā)新、多樣性和靈活性。在此基礎(chǔ)上對習(xí)題進(jìn)行科學(xué)合理的編排設(shè)置以更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。習(xí)題課采用由易到難、循序漸進(jìn)的方式開展課堂教學(xué)。

以上是中學(xué)物理幾種常見課型課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化策略，實(shí)質(zhì)上優(yōu)化策略的實(shí)施還會受學(xué)生、教學(xué)條件等諸多因素的影響。中學(xué)物理課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)本身是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，包含的因素很多，從不同的角度應(yīng)該有不同的優(yōu)化策略，但只要在具體實(shí)施教學(xué)的過程中結(jié)合實(shí)際，依據(jù)科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，把教學(xué)內(nèi)容的邏輯聯(lián)系和學(xué)生的實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)性處理和教學(xué)法加工，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，一定可以整體提高課堂教學(xué)效率，從而真正提高學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

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注：本文系廣州市教育科學(xué)規(guī)劃2016年度名師專項(xiàng)課題（課題批準(zhǔn)號：1201544289）“中學(xué)物理課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略研究”研究成果。