注重新教材習題的挖掘 提升學生核心素養(yǎng)

褚祝文

深圳市光明區(qū)高級中學，廣東 深圳 518106

1 新教材習題的分析

隨著新高考改革的推進，2019年人教版普通高中物理教材（以下簡稱“新教材”）正式進入高中課堂，經(jīng)過幾年使用，發(fā)現(xiàn)新教材的習題有如下特征：（1）在題型設置上，新教材的習題以簡答題和計算題分層次呈現(xiàn)，這樣能夠監(jiān)測學生學習的思維過程，能很好地幫助學生發(fā)現(xiàn)問題與不足，注重學生物理過程的學習診斷和評價。（2）在素材選取和解法上，新教材的習題更加注重內(nèi)容情境化，涉及很多社會、生活和科技前沿情境。部分習題在解法上具有多解性，能很好地引導學生從現(xiàn)象—規(guī)律—本質(zhì)—應用等進行物理探究，得出正確的解答，提出多種解法，提高學生綜合運用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新的能力，讓學生很好地認識世界，激發(fā)學生去改造世界的熱情。（3）在物理實驗、方案設計和課題研究上，新教材將科學探究和科學態(tài)度與責任做了很好的引導。總之，新教材的習題有利于教與學有效銜接，有利于發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

2 部分教師對新教材習題使用的現(xiàn)狀

自主學習能力被視為核心素養(yǎng)的本質(zhì)與核心，自主學習能力特別強調(diào)批判性思維能力、反思性思維、有效合作和溝通能力。核心素養(yǎng)的提升需要學生在具體的問題情境中借助問題的解決而逐步培養(yǎng)和發(fā)展。筆者在平時的教學中，發(fā)現(xiàn)部分教師對新教材的習題應用停留在“就題講題”，沒有挖掘其價值，為了多講多練，馬不停蹄地講題練題。學生忙于被動接受，剛剛領會題意，就馬上進入下一題，久而久之，學習效率下降，甚至失去學習物理的熱情和興趣。少數(shù)教師沒有重視新教材課后習題的使用，以教“教輔資料”為主。本文以新教材必修二課后的一道習題為例，以一題多解引導學生多視角思考問題，以一題多變創(chuàng)設具體問題情境，讓學生一起經(jīng)歷探究，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新的能力，培養(yǎng)有效合作和溝通的能力，提升學生核心素養(yǎng)。

3 例題分析

3.1 原題呈現(xiàn)

跳臺滑雪是一項勇敢者的運動，運動員穿專用滑雪板，在滑雪道上獲得一定速度后從跳臺飛出，在空中飛行一段距離后著陸?，F(xiàn)有某運動員從跳臺a處沿水平方向飛出，在斜坡b處著陸，如圖1所示。測得a、b的距離為40 m，斜坡與水平方向的夾角為30°……不計空氣阻力，g=10 m/s。

圖1 題目示意圖

有興趣的同學可以計算一下運動員在空中離坡面的最大距離。

引導學生找運動員在空中離坡面的最大距離，運用類比的方法，類比斜拋運動，讓學生回憶斜拋運動模型，斜拋物體什么時候離拋出點高度最大，此時速度有什么特點。然后按圖2所示建立坐標系：運動員沿y軸方向先做勻減速運動后做勻加速運動，沿x軸方向做勻加速運動，當v=0時運動員在空中離坡面的距離最大，解答如下：a=gcos30°，v=vsin30°

圖2 建立坐標系

解法二：引導學生在運動軌跡畫出任意時刻的速度方向，分析運動員離斜坡面距離最大時速度的特點是速度方向與斜坡平行。速度反向延長線與拋出時速度延長線的交點是此時水平位移的中點（圖3）。過中點作斜坡垂直線，此時垂線長度就是運動員在空中離坡面的最大距離，設x為運動員從a點離開到離斜坡最遠這個過程的水平位移，則有：

圖3 原題解法二示意圖

解法三：設p點為運動員在空中離坡面距離最大的點，引導學生分析從a點到p點與從p點到b點的時間關系是t=t，則c為ab水平位移的中點，豎直方向做自由落體運動，得出 y∶y=1∶3，pO為垂直斜坡的直線（圖4）。pO長度就是運動員在空中離坡面的最大距離：

圖4 原題解法三示意圖

點評：筆者聽一部分老師講這道題時，直接把速度和加速度按垂直斜坡和平行斜坡進行正交分解，垂直斜坡速度減到零，離斜坡距離最大。期中考試中出現(xiàn)類似的一道物理考試題，部分班級得分率非常低，分析原因：教學過程中缺少把實際情境轉(zhuǎn)化為合理模型構(gòu)建的引導過程。沒有對新教材的習題進行深挖，引導學生進行深度學習。筆者按情境描述—物理描述—模型構(gòu)建—分析解決—評價優(yōu)化等環(huán)節(jié)，引導學生從不同視角思考問題，讓學生提出不同解答方案，效果比較好，真正以學生為主體，極大地激發(fā)了學生學習物理的興趣，點燃學習物理的好奇心，讓學生從不同維度理解平拋的模型，使物理觀念得到內(nèi)化、提升和升華。

3.2 變式拓展

圖5 變式1示意圖

解法二：平拋運動中任何時刻速度反向延長線必過水平位移的中點，引導學生猜想在斜拋運動中速度v的反方向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點是否也是中點（圖6）。讓學生證明。

圖6 變式1解法二示意圖

圖7 變式2示意圖

解法一：其運動軌跡恰好能與半圓柱體相切，已知B點速度方向，把B點速度正交分解：

解法二：引導學生分析題目中哪些物理量已知，水平位移、在B點速度偏轉(zhuǎn)角（速度方向與水平方向夾角）已知，能夠把速度偏轉(zhuǎn)角與水平位移聯(lián)系在一起，B點速度反向延長線必過水平位移的中點（圖7）：

假設某滑雪運動員（運動員可以看作質(zhì)點）在進行障礙賽訓練（圖8），障礙網(wǎng)高度為6 m。他訓練中發(fā)現(xiàn)自己滑到離障礙網(wǎng)前5 m某一高度為h處水平向右飛行時，無論自己的速度為多大，不是觸障礙網(wǎng)就是越過離障礙網(wǎng)15 m的右邊邊界，不計空氣阻力，求h的值？速度比較小就不能越過障礙網(wǎng)，速度比較大就越過右邊邊界。

圖8 變式3示意圖

解法二：運動員滑到離障礙網(wǎng)前5 m某一高度為h處水平向右飛行時，恰好觸障礙網(wǎng)，落到離障礙網(wǎng)15 m的右邊邊界上。設從h處到接觸障礙網(wǎng)的時間為t，從h處到落在右邊邊界的時間為 t，引導學生分析得出 t∶t=1∶4，運動員恰好觸障礙網(wǎng)和落地時，速度反向延長線交于水平位移中點（圖9）。設β是觸網(wǎng)時速度偏轉(zhuǎn)角，β是落地時速度偏轉(zhuǎn)角：

圖9 變式3解法二示意圖

點評：通過3道變式題，引導學生多角度思考問題，變式1解法二由平拋運動中任何時刻速度反向延長線必過水平位移的中點，讓學生猜想斜拋運動中速度v任意時刻的反向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點也是中點，并且讓學生證明。培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新、探究和推理論證的能力。變式2引導學生分析題目特點，用兩種方法解答。變式3引導學生如何分析平拋運動臨界問題。從時間規(guī)律入手，讓學生自己歸納拋體運動任意時刻v的反向延長線交于沿初速度v方向位移vt的點也是中點及其應用?；蜇Q直方向做自由落體運動入手讓學生分析問題，培養(yǎng)學生建模等關鍵能力。讓學生認知從傳統(tǒng)教學模式的“記憶、理解、應用”上升到新課改的“分析、評價、創(chuàng)造”。

4 結(jié)束語

反思性與自主性是自主學習能力的要素，因此，在平常教學中，需要教師注意新教材學習情境和習題挖掘，設計一些真實性、研究性或開放性的問題引導學生從多視角、多維度思考問題，讓學生探究，提出自己的獨特見解，然后讓他們在實踐中對所提出的每一種假設進行否定或肯定。培養(yǎng)學生的高階思維和創(chuàng)新能力。