以問題解決能力為導向的有效性教學研究

◎周玲

有效教學是當前課堂教學改革乃至整個基礎教育改革的熱點問題、難點問題、核心問題，全國各地教育教學改革都因此把重心聚焦于有效教學。提高教學有效性是我們每一位身處一線的教師不懈追求的目標。2007年，聯合國教科文首席專家、比利時教育學者哈維爾·羅杰斯（X．Roegiers）教授引導了“以能力為導向的課堂教學”討論，隨后國際教育界興起了一種以能力為本位的教育模式［1，2，3］。能力導向教學強調能力培養、能力訓練，這種“能力”可以理解為“運用知識在復雜情境下解決具體問題”。本文以高中物理《力的平衡》為例，展開對能力導向的課堂有效教學的研究。

一、創設情境一，由生活現象導入新課

播放空中飛人走鋼絲視頻，創設平衡情境，激發學生興趣。再放映生活中常見的平衡現象照片。

師：在自然界物體存在的形式是多種多樣的。矗立的巖石和各類建筑，馬路上逐漸加速的汽車，勻速上升的電梯上站立的人，繞太陽運轉的地球等等。我們描述某些物體狀態時常用“平衡狀態”這個詞。大家能否聯想一下自己的日常生活中的例子，哪些物體是處于平衡狀態的？在物理學中“平衡”這個詞究竟是什么含義呢？

教師可讓學生通過相互交流，達成正確的認識。

預測：學生可能有以下兩種傾向：

1——認為平衡就是靜止，舉的例子都是教室中靜止的吊扇、電燈或老師所提到的靜止的巖石或建筑物等等。

2——有些初中教師曾在慣性的教學中補充過平衡的含義，學生還記得這一知識點；也有一些學生事先預習過課本，他們可能會說出正確的答案。

教師可讓學生通過相互交流，達成正確的認識。并總結：保持原有運動狀態不變叫做平衡狀態，即速度恒定不變的就是平衡的物體。這里包括速度恒為零的靜止狀態，是一種靜態的平衡；也包括運動中的平衡，即速度不為零、但大小方向都不變的勻速直線運動狀態。

評析：視頻的播放驚險刺激，極大的吸引學生的眼球，學生有一種探求其中奧秘的欲望，很快將學生帶到對平衡情境的現象中來。再通過生活中常見的平衡現象的圖片，使學生能對簡單的平衡現象進行總結和歸納。

二、創設情境二，以例題解決生活中的平衡問題

在學生對平衡有一定的認識后，及時引入例題，例1：①停泊在水面上的船只、②被兩只狗來回爭奪的骨頭、③在兩人一起勻速向上拉起的牌匾、④被拉著沿水平地面勻速前進的皮箱、⑤沿滑梯加速滑下的女孩，這些物體中哪些是處于平衡狀態的，它們分別受到哪些力的作用？

學生根據平衡狀態的定義很快選出正確答案：①③④，并作出受力分析圖。

師：有的物體在兩個力作用下平衡，如停泊在水面上的船只，有的物體在三個力作用下平衡，如在兩人一起勻速向上拉起的牌匾，而被拉著沿水平地面勻速前進的皮箱則是在四個力作用下平衡的。那么物體保持平衡需要滿足什么條件呢？

預測：一般學生比較可能回答：我們初中學過二力平衡的條件，二力平衡的物體所受的兩個力必定大小相等、方向相反、作用在同一直線上。

成績較好的學生可能會答出：按照慣性定律，物體不受任何外力時將保持運動狀態不變，所以物體不受力時也能平衡。

師：對！那三力平衡或四力平衡要滿足什么條件呢？

一般來說學生對這一問題會感到難以作答，教師可激發學生的求知欲，提出下一步學習目標。

評析：通過培養學生解決實際問題的能力來學習新知識，增進學生對問題的探究和理解能力，更易查漏補缺。例題的及時引入可以避免“偽成功”（即感覺好像學懂了）現象的出現，讓學生鞏固加深“平衡”概念的認識，為下面研究共點力的平衡條件做好鋪墊，同時也讓學生感受到物理知識與生活的緊密聯系。

三、探究力的平衡條件

1．演示實驗

（1）實驗的設計：

師：下面我們就從三力平衡入手，設計一個實驗探索一下三力平衡的條件是什么？

學生分組討論實驗設計，怎樣讓一個物體三力平衡？要測量哪些物理量？要用哪些器材？

預測：學生對三力平衡的實驗設計還是比較棘手，面面相覷，老師提示課本迷你實驗室中的三個彈簧測力計使物體達到平衡的做法。老師介紹新的實驗器材并不斷提問，引導學生完成實驗設計，并讓學生上來演示自己的實驗：鉤碼的質量不變，改變壓力傳感器與豎直方向的夾角，再利用電腦處理數據并投影結果，實驗簡易裝置圖如圖1所示。

師：在完成了實驗之后大家交流一下實驗結果，有什么新的認識？

預測學生可能提出的觀點：忽略實驗過程中誤差的影響，任意改變兩傳感器的角度，其合力都基本與鉤碼的重力相等，也即是三個力的合力為零。

推廣并總結得知，即任意兩個力的合力與第三個力的大小相等方向相反，作用在同一直線上的，這三個力的合力為零，這便是三力平衡的條件。再推廣得，n個力平衡的條件為：n個力的合力為零，其中任意（n-1）個力的合力與第n個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。

2．對結論的解釋和理解 讓學生觀察前面例題和演示實驗中物體的受力特點——都受共點力，同學們是否可以根據力的合成定則（即平行四邊形定則）對我們的結論進行解釋呢？大家首先討論受三個力的情況。

預測：部分學生可以得出：把任意兩個共點力用一個合力來等效代替，那么三個力就可以等效為兩個力，三力平衡也等效為二力平衡。老師繼續追問四力平衡并引導學生依然運用力的合成等效為二力平衡。可見，三個以上共點力的平衡最終也可以簡化為二力平衡。根據二力平衡的條件，我們也可以得出共點力作用下物體的平衡條件是合力為零。

評析：先用實驗激發學生求知欲，得出實驗結論，再用所學知識進行解釋，順理成章。實驗過程中充分調動學生參與討論，讓大家互相提出問題，修正各自的實驗設計，集思廣益，拓展思路。本實驗中將傳統的彈簧測力計改為壓力傳感器，感應靈敏，并方便計算和顯示，大大節約了課堂時間，使實驗結果一目了然。但是在實驗過程中，由于傳感器很靈敏，傳感器稍微的擺動可能引起數據波動，以及傳感器拉力方向的不同，所得出的數據也可能不同，因此實驗過程中，傳感器的固定位置尤為重要，但是為了滿足結論的一般性，課堂上需要臨時調整傳感器的方向，因此也給實驗帶來了不便。根據這一問題，更加強調了角度對力的合成以及平衡現象的影響，同時也通過該問題，讓學生課后思考如何改進本實驗，保證傳感器能快速精確完成實驗，培養學生解決實際問題的能力，也是將平衡的知識應用于實際，提高了教學的有效性。

四、鞏固應用

例：用繩子將鳥籠靜止地掛在一根棟梁上，OA與橫梁的夾角600，OA與OB垂直，如圖2所示。若鳥籠重為19．6N。求⑴繩子OC對鳥籠的拉力；⑵繩子OA和OB對結點O的拉力。

本題目中直接問繩子OC、OA和OB的拉力顯得枯燥，不能激發學生的探究思維和求知欲，于是將教材中的問題處理為“若有三根繩子a、b、c，其最大承受能力分別為10N、18N和20N，若要使鳥籠安全掛起，應如何選擇繩子？”

學生自主討論解題，再讓學生展示自己的解法。由于鳥籠直接與OC相連，鳥籠靜止，處于平衡狀態，因此可以先對鳥籠受力分析。又由于OC、OA和OB相交于O點，三根繩子也處于靜止，則結點O平衡，則對O進行受力分析。

解析略。

評析：利用該例題鞏固所學知識，并初步了解確定研究對象、分析物體受力情況、應用物理規律布列方程的解題思路。同時，本題以解決實際問題為能力導向，激發了學生的好奇心和求知欲，讓學生用所學新知識處理問題，加深了對新知識的理解，達到了有效教學的目的。

五、思考與討論

本節課是從能力導向層面逐步引導學生對新知識的學習和應用，達到了很好的教學效果，但也有一些值得反思的地方。

第一、課程一開始的空中飛人視頻雖然很好的吸引了學生的眼球，把學生帶到了平衡的概念中來，但是該視頻對于后面平衡條件的應用似乎還不是很適用。若是能一開始設疑，課程尾處加以解惑，更能把控學生的學習情緒和專注力。

第二、演示實驗階段只使用了兩個壓力傳感器，而實驗的目的是探究三力平衡條件。因此，實驗應考慮增加一個壓力傳感器，適時傳輸三個力在改變大小或是角度的情況下的實驗結果。此外，前面討論的實驗過程中傳感器的位置穩定性也是一個有待解決的難點。根據這些問題，可以令感興趣的學生繼續將實驗加以改進，增強學生的動手動腦能力。

第三、課程最后的例題，在教材處理方面雖然改進后的問題增進了學生的好奇心和求知欲，但是也增加了學生對題目理解的難度，很多學生可能無從下手。雖然留給學生時間討論，但還是太倉促。因此，對教材題目的處理和問題的設置方面還需斟酌。

總的來說，本課在整個學習過程中，體現了以學生為學習的主體、教師起主導的作用，貫徹了新教材的教學思路，符合基礎教育新課程改革中不僅重知識更重方法的精神，并基本達到了以能力導向的課堂有效教學。事實上，我國新課程改革后，無論是中考還是高考的內容改革，都已經不斷從“學科本位”向“能力本位”演進，逐步加大了復雜情境下的知識應用能力的考核比重。然而，從中學到小學的課堂教學，多數教師還停留在重視知識傳授、訓練和考核，還沒有找到知識應用（即能力培養）的有效手段，并沒有能夠把這種復雜綜合性與具體性結合起來融入教學目標。教師在課堂教學中，應培養學生在復雜情境下解決具體問題的能力，達到有效教學的目的。教師在教學過程中也應注重對情境的整合設計、對教材適當的處理，多開展以能力導向的情境教學課例研究，將是解決這一矛盾的有效途徑。