培養關鍵能力 推舉目標進階

朱建武

(如東縣馬塘中學,江蘇 如東 226201)

當下高中物理課堂教學目標,可認為由“知識方法、關鍵能力、核心素養”3個層面進階式構成．讓學生理解掌握高中物理的必備基礎知識和基本思想方法,這是教學目標的“方法層面”;在“方法層面”基礎上,培養和發展學生的關鍵能力,進階達到教學目標的“能力層面”;在“方法、能力層面”基礎上,培養和發展學生的學科核心素養,進階達到“素養層面”．3層面進階式課堂教學目標,是相互依存、逐層提升的有機統一體．知識方法、關鍵能力、核心素養都是不可分離的．尤其“培養關鍵能力”,處于“掌握知識方法”與“發展核心素養”的中間,既是必不可少的臺階,也是承前啟后的橋梁．因此,通過竭力培養學生學好物理所必備的兩種基本能力,一是化難為易,二是舉一反三,進而扎實培養學生認知、合作、創新等方面的關鍵能力.這成為大力推舉課堂教學目標向“素養層面”圓滿進階的重要舉措．

1 啟發、鋪墊,指引探究,培養學生化難為易的能力

學生分析解決物理疑難問題,既需要教師啟發思路、鋪設臺階,又要指引學生主動思考、合作探究,通過鋪墊、分解或轉化,使復雜、繁難的問題變得明朗、簡易．培養學生處理物理問題善于化難為易的能力,既能促進認知、合作、創新等關鍵能力融合發展,也必然推動學生物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等物理學科核心素養的提升．

圖1

現以2011年江蘇高考物理試卷第9題為例,探討如何培養學生化難為易的能力．

原題.如圖1所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側,綢帶與斜面間無摩擦．現將質量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側的綢帶上．兩物塊與綢帶間的動摩擦因數相等,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等．在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有

(A) 兩物塊所受摩擦力的大小總是相等.

(B) 兩物塊不可能同時相對綢帶靜止.

(C)M不可能相對綢帶發生滑動.

(D)m不可能相對斜面向上滑動.

啟發、探究1.

提出問題:可以用來參考、比較的常見模型是什么?其研究方法及規律結論是什么?

互動討論:質量為m的小物塊輕放在傾角為α的固定斜面上,物塊與斜面間動摩擦因數為μ,認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,小物塊將會出現什么運動狀態?分析小物塊的受力情況和初始狀態,有以下規律結論:當mgsinα>μmgcosα,即tanα>μ時,小物塊從靜止開始做勻加速直線運動,應用牛頓第二定律F合=ma求得下滑加速度為a=g(sinα-μcosα);當mgsinα≤μmgcosα,即tanα≤μ時,小物塊靜止不動．

教學意圖:回想常見模型的研究方法及規律結論,便于相關知識方法、思路技巧、規律特點在新的問題情景中能順利遷移和運用．

知識方法是培養和發展認知能力的根本,脫離了必備的基礎知識和基本思想方法,培養任何能力都會落空．

啟發、探究2.

提出問題:新情景與老模型有哪些區別?怎么分析處理?發現了什么?

互動討論:開始認為只有兩個小物塊是研究對象,再發現必然要以“輕質綢帶”為研究對象,分析其受力特征和運動特性．輕質綢帶的質量m=0,根據牛頓第二定律F合=ma,它所受合力必定為0,而對它的加速度a沒有任何限制要求,表明它的運動狀態可以是任意的加速、減速或勻速．可以肯定,綢帶受到兩個小物塊的摩擦力一定是大小相等、方向“相反”的(斜面頂端相當于光滑的定滑輪,僅改變綢帶上張力方向);綢帶上張力處處相等．

教學意圖:對第3個特殊研究對象“輕質綢帶”,按照運動與力的關系的思想觀念,深刻揭示出“綢帶合力為0”這一隱含條件,確認選項(A)是正確的．

面對新的問題情景,既能知識方法、技能技巧有選擇遷移,又能具體問題具體分析,發現新的規律本質,有效錘煉了學生的創新能力．

啟發、探究3.

提出問題:在α角取不同值的情況下,3個研究對象可以出現怎樣的運動狀況?

教學意圖:以臨界狀態為突破口,分α角不同取值范圍,對3個研究對象的運動狀態先大膽假設、再嚴密求證,使原來匪夷所思的真實情形逐次水落石出、清晰可辨．

學生經常全身心投入于互動討論、合作探究之中,不僅培養了學生化難為易破解問題的關鍵能力,而且滋養了學生迎難而上追尋問題“真相”的科學精神．

2 巧變、設障,激發探究,培養學生舉一反三的能力

目前高中生學物理較普遍的狀況是,一聽就懂、一點就通、一做就錯、一考就糟．究其原因有,平時習題教學中問題模式單一,所用例題、習題一成不變,課上缺少巧妙設障、立意創新的變式訓練和討論,學生沒有舉一反三的習慣和能力．

現以分析斜面上的平拋運動為例,探討如何培養學生舉一反三的能力．

變式、探究1.

圖2

提出問題:如圖2所示,在斜面上以不同的初速度水平拋出的小球,落點都仍在斜面上,不計空氣阻力,你能發現小球的運動存在哪些規律特征?

圖3

針對訓練:如圖3所示,在傾角為θ的斜面上,從A、B、C3點分別以不同初速度水平拋出一只小球,均落在斜面上的D點．測得AB、BC、CD長度之比為5∶3∶1,則A、B、C3處拋出的3個小球

(A) 運動時間之比為1∶2∶3.

(B) 落在斜面上時速度方向平行.

(C) 初速度大小之比為3∶2∶1.

(D) 運動軌跡可能在空中相交.

求解、交流:運用有關規律結論,3個小球合位移的大小之比為9∶4∶1,則初速度大小之比為3∶2∶1,運動時間之比也如此,選項(B)、(C)正確．

教學意圖:把平拋運動變式到在斜面上進行,引導學生去主動探究,由此及彼、環環相扣,發現了一連串新規律,并及時巧解了相關的較難題．

創設新情景、變換新條件,讓學生親歷規律的探究、發現過程,通過舉一反三,使學生體驗到智慧大爆發,像親自挖掘礦藏探尋到一個個珍寶,領略了主動學習的樂趣,提升了科學探究的能力．

變式、探究2.

圖4

提出問題:如圖4所示,水平地面有一傾角為θ=30°、高為h的斜面,從斜面最高點A將一個小球沿水平方向拋出,不計空氣阻力,重力加速度為g. 若小球剛能落在水平地面上,則小球從拋出到離開斜面的距離最大時,經歷的時間是多少?

教學意圖:精心改變題設條件,強化思想方法的正確理解和靈活運用．在變式中設置障礙或陷阱,逐步提升舉一反三解析問題的難度,迫使學生認知、合作、創新等方面的關鍵能力得到有效鍛煉．

為能提高物理教學質量,必須培養學生善于化難為易、舉一反三處理問題的能力,這是物理教學界幾十年來的重要共識．竭力培養學生這兩種“有草根味但很接地氣”的基本能力,從根本上扎實培養學生的認知能力、合作能力、創新能力等關鍵能力,進而大力推舉物理課堂教學朝著“培養學生學科核心素養”的教學目標圓滿進階．