巧設問題拓展 促進深度學習

陳華琴

摘 ? 要：高中物理習題教學中，教師要善于借題發揮，讓每道試題承載更多的功能，在對試題深度分析的基礎上，采用問題拓展變化的方式，創設有效的教學活動，讓學生主動參與規律、方法、技巧形成的過程，自主建構知識體系，教學中關注學生思維發展的過程及問題解決能力的培養，通過深度教學和深度訓練，把課堂教學定位從知識立意轉向思維、能力的立意。

關鍵詞：問題拓展;深度學習;思維;能力

當前高中物理習題教學受課時緊張、習題量多等因素的困擾，課堂教學方式多數還是以教師大量講授習題為主，導致學生長期被剝奪了思考的權利，陷入機械化的訓練中，其思維也變得單一和僵化，缺少變通性和創造性。學生在進行了大量重復的習題訓練后，卻并沒有真正理解和掌握知識的內涵和外延，這些習題在變換了情境或條件之后，學生依舊無所適從。普通高中物理課程標準中提出：“要從培養物理學科核心素養的視角審視習題教學的目的，應通過習題教學，使學生在科學思維、探究能力、實踐意識、科學態度等方面得到有效提升[ 1 ]。”

深度學習理念下的課堂教學，以發展學生核心素養為目標，讓課堂教學從注重結果轉向關注過程，實現學生學習物理從借鑒、傳承到質疑、批判、創新;讓思維活動從低階到高階，探尋激發思維、培養思維品質、提升高階思維能力的途徑與方法[ 2 ]。下面以一道2021年八省聯考物理試題教學為例，通過問題拓展教學，讓學生的學習從碎片化走向結構化，融合習題資源、拓寬解題思路，培養學生科學思維能力，促進學生的深度學習。

1 ?呈現原題 ?深度分析

如圖1（a），輕彈簧下端固定于水平地面上，上端連接一輕質薄板。一物塊從正上方某處靜止下落，落至薄板上后與薄板始終粘連。物塊從開始下落到最低點的過程中，位移-時間（x-t）圖像如圖1（b）所示，其中t1為物塊剛接觸薄板的時刻，t2為物塊運動到最低點的時刻。不計空氣阻力，彈簧形變在彈性限度內。則

A.t2時刻物塊的加速度大小比重力加速度小

B.t1-（t1+t2）/2時間內，有一時刻物塊所受合外力的功率為零

C.t1-t2時間內，物塊所受合外力沖量的方向先豎直向下后豎直向上

D.圖（b）中OA段曲線為拋物線的一部分，AB段曲線為正弦曲線的一部分

1.1 ?考點分析

試題情境是探究物塊下落壓縮豎直放置的輕彈簧的運動過程，此物理模型是學生平時習題訓練中經常會接觸到的常規模型，主要考查的物理知識有牛頓運動定律、胡克定律、功率、 ?動量定理、機械振動等，要求學生具備較強的圖像信息獲取能力、推理論證能力和分析綜合能力，學生要能根據圖像信息確定物塊運動的模型，通過科學推理解決問題，屬于難度較高的試題。

1.2 ?錯因分析

本題綜合性強，學生未能準確分析物塊運動過程及幾個特殊時刻的合力變化，大部分學生無法把物塊的運動過程和x-t圖像中的信息準確對應分析，學生對做簡諧運動物體的受力情況、運動情況比較陌生，對其運動的x-t圖像的特點更是無法準確把握，部分學生對功、功率和沖量等基本概念的理解不到位。

基于以上分析，教師在教學中應引導學生著眼于知識的深層次理解，借助本題的問題情境，深度處理此類彈簧模型，對物塊整個運動過程及特殊狀態的相關物理問題進行拓展變化，帶領學生超越淺層的知識學習，進入內在的邏輯思維過程分析和知識的意義建構領域，挖掘本題內涵的豐富價值，把課堂變成師生交往對話的場所，訓練學生的思維。

2 ?問題拓展 ?深度教學

在習題教學中會碰到許多相類似的題目，這些試題所考查的知識、方法大同小異，教師可以把這些試題進行整合，在一道試題中拓展問題進行深度教學，問題的設置可以涵蓋知識、方法的各個側重點，涉及解題過程中的疏漏之處，學生在教師的引導下圍繞具有一定深度的學習任務，積極參與、體驗，深入探究錯誤的原因，教學中關注學生的過程性思考與理解性建構，讓學習從碎片化走向結構化。

問題1：在（t1+t2）/2時刻，物塊所受合外力是否為零？其速度是否最大？

在分析物塊壓縮豎直放置的輕彈簧的運動過程中，教師都會引導學生尋找物塊合外力為零既加速度為零、速度最大的特殊狀態，大部分學生也會完成的比較好，但在本題中，學生會想當然地把它與（t1+t2）/2時刻對應起來，為此，在解決這個問題的過程中，教師引導學生分析并做出如圖2，O'為物塊受力平衡處，既此時物塊的合外力為零，速度最大，另外找出O1關于O'的對稱點O1'，使學生能清晰的認識到物塊從O1處運動到O'處所用時間并不是（t1+t2）/2，把兩個特殊狀態的加速度、速度等物理量分析透徹，在此也讓學生把物塊從O1運動到O2的過程與簡諧運動的特征對照分析，為接下來能更加完整地處理x-t圖像的信息做好鋪墊。

問題2：在物塊豎直下落的全過程中，其動能、機械能如何變化？

學生會經常接觸到此類彈簧模型的相關試題，有專項考查力的分析、運動情況分析、圖像或能量轉化等相關問題的，若教師不做系統的歸納，在完成試題后，學生對此類問題仍然是理解不全面、知識架構不完整、處理問題的方法不靈活，其思維仍處于零散的、碎片化的狀態，為幫助學生建構更加完整的知識體系，教師應在問題2的基礎上挖深、講透，可以引導學生完成表1，把物塊的受力情況、運動情況及能量轉化之間的關系一一呈現對比，使學生對物塊整個運動過程的力、運動及功能關系的理解更清晰、透徹。

問題3：試做出物塊下落過程中a-t、v-t、F-x、Ep-x圖像。

物理教學中，借助圖像分析、探究物理規律是一種重要手段。圖像能形象、直觀、簡潔地展現物理狀態，清晰地表達物理過程，使復雜問題簡單化。因此，在教學中充分挖掘本題圖像的教學功能，在x-t圖像信息的基礎上，用數形結合的思想進行邏輯推理、分析、評價，帶領學生分析并能自主完成如圖3，突出圖像建構過程的探索，突破所遇到的問題、質疑和矛盾，把物塊運動的動態變化過程清晰地呈現在圖像中，使學生對簡諧運動的力學特征、運動學特征，對豎直彈簧模型的功能關系有更深刻地理解，在此過程中有效培養了學生的推理論證能力、分析綜合能力以及運用數學工具解決物理問題的能力。

問題4：試分析物塊向上運動過程中加速度、速度的變化情況及功能關系。

以問題4拓寬物塊運動過程，應用以上思路、方法、思維過程，通過學生自主討論的方式，圍繞問題拓展分析，讓學生對物塊向上運動與向下運動的過程進行比較、分析、判斷和評價，在討論釋疑中理清解決問題的思維方法，通過師生間、生生間的觀點碰撞培養能力、提升素養。

教學中可結合以下例題，對彈簧恢復原長過程中的運動情況及功、沖量、功率等重要物理概念進行分析、理解、應用，使學生對此類彈簧模型的認識更加系統、完整的同時，通過學生的自主參與、體驗，讓他們在感知體驗中拓展思維的深刻性，在交往研討中發展思維的批判性，在探究應用中擴展思維的創新性，促進邏輯推理能力的發展和知識的意義建構。

【例題1】小明將圓珠筆中的復位輕彈簧一端套上筆帽，另一端固定在水平桌面上，他把筆帽豎直下壓后迅速放開，筆帽被彈起離開彈簧后會繼續向上運動。忽略筆帽與彈簧間的摩擦及空氣阻力，在彈簧恢復原長的過程中

A.筆帽始終做加速直線運動

B.彈簧對筆帽的沖量和對桌面的沖量大小相等

C.彈簧對筆帽做的功和對桌面做的功相等

D.筆帽克服重力做功的平均功率小于彈簧彈力對筆帽做功的平均功率

在習題教學的過程中拓展設置問題，通過解決一道題來強化相關重要知識點或思維的盲點、誤區，從而打開學生學習與內部發展的轉換過程，內化知識、強化能力，使學生的學習達到融會貫通的程度，使其思維獲得有意義的發展，避免學生陷入題海，有效提升課堂教學效率。

3 ?遷移應用 深度訓練

習題教學要關注問題解決的長效性，注意講后訓練與教學內容的關聯度，將所學的知識內容、思維方法、體系、能力等在新的問題情境中遷移應用。教學中可以設置與例題2類似的一系列試題進行訓練，把學習內容進行有機整合，學會遷移應用和創造性地解決實際問題，學會過程的建構反思，實現對知識、方法、思想的有效提升，促進深度學習。

【例題2】重2 N的小球從豎直放置的輕彈簧上方豎直下落，它剛接觸彈簧時的速度是5 m/s，此后其速度v和彈簧縮短的長度Δx間的關系如圖4，A為曲線的最高點。彈簧形變始終在彈性限度內。在小球向下壓縮彈簧的整個過程中。

A.小球的動能先變大后變小

B.小球的機械能先增大后減小

C.小球受到的最大彈力為12.2 N

D.小球速度最大時受到的彈力為2 N

4 ?結束語

在習題教學過程中，教師應通過對知識的完整處理，使關聯知識結構化，觸及物理知識的內核和學科本質，引導學生走向意義的、系統的理解和掌握，走進學生思維和情感的深處，通過教師的深度教學，訓練學生的深度思維，促進學生的深度學習，把課堂教學目標從以知識為中心轉向以發展學生核心素養為中心。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]徐波.深度學習與深度教學研究概述[J].中學地理教學參考，2017（5）：10—12.